排水固结法在填海造地软基处理工程中的应用

排水固结法在填海造地软基处理工程中的应用

卢敬一

深圳市特区建发海洋产业发展有限公司 ,广东省深圳市

摘要：深圳建设用地紧缺，近年来通过填海造地，实现了建设用地扩张。填海造地项目中，软基处理属于重要环节，目前以排水固结法和复合地基法为主，本文通过实际项目，主要论述排水固结法在填海造地软基处理工程中的应用。

关键词：填海造地工程；陆域形成；软基处理；排水固结

1 工程概况

1.1 项目背景

深圳市海洋新城是继前海之后深圳获得的又一个承载国家战略的稀缺性增量发展空间。海洋新城位于深圳大空港地区西北部，北起茅洲河口，东面与深圳国际会展中心相邻，南侧紧邻宝安综合港区，西至交椅沙，规划用海面积约7.44平方公里，项目共分为若干标段进行陆域形成及软基处理。

1.2 地质情况

拟建工程场地地处伶仃洋东侧湾顶交椅湾，湾内水深较浅，原始地貌为珠江口滨海浅滩—潮间带地貌，属淤泥滩区域。现状场地北侧、东侧为陆域，南侧、西侧为海域，场地主要由海域、鱼塘及河涌组成，区内河涌及部分鱼塘区与海水相连，受潮汐影响较大。区域工程地质条件、水文地质条件复杂，根据地质勘察结果，场地主要区域地层分布为：淤泥、黏土、粗砂、淤泥质黏土、粉质黏土、全风化片麻岩、强风化片麻岩。本项目需进行填海造地形成陆域，并同步进行软基处理，为后续市政基础设施和土地开发提供场地条件。

1.3 陆域形成填土

海洋新城陆域形成主要采用深圳市工程建设项目的城市弃土进行回填，对入场的弃土土质包括塑性指数、有机质含量、粒径分布、含水量、工业和生活污染物等均有一定要求。城市弃土结构松散、强度低、压缩性高、均匀性差，还具有浸水湿陷性，并且回填区原地面存在一层厚8～16m 左右的淤泥质软土层，因此处理土层主要为回填弃土层（厚约6m左右）和淤泥质软土层（厚约8～16m左右），主要目的是消除沉降，提高地基承载力。

2 排水固结软基处理技术

排水固结法是指通过预压荷载作用，使土体中的孔隙水排出，孔隙体积变小，地基发生固结变形的过程，可使土壤孔隙静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，从而达到增强地基强度，减小残余变形的效果。排水固结法由排水系统和加压系统两部分共同组成，根据加压系统的不同，又可分为堆载预压、真空（联合堆载）预压、动力排水固结法三种方法。

2.1 堆载预压法

堆载预压法是以土料、块石、砂料作为荷载，对地基进行预压。天然地基在预压荷载作用下排水固结沉降，使土体中有效应力增加，地基承载力提高，待达到预压要求后，卸去预压荷载。当天然地基土体渗透性较小时，为了缩短土体排水固结的排水距离，加速土体固结，一般会在地基中设置竖向排水通道，如砂井或打插塑料排水板等，并设置中粗砂水平排水层。

2.2 真空（联合堆载）预压法

真空预压法是指利用抽真空的方法，在密封的软土地基中形成真空负压，通过排水板降低土体中的孔隙水压力而使孔隙水排出，从而增加土的有效应力来压密土体，达到地基加固的目的。真空（联合堆载）预压法是结合真空预压法和堆载预压法，通过真空压力（负压）和堆载（正压）使土体中的孔隙水压力产生不平衡的水压力，孔隙水在这种不平衡力的作用下通过竖向排水通道逐渐排出，从而使土体产生固结变形。

2.3 动力排水固结法

动力排水固结法是利用强夯设备，在重锤夯击作用下，使土体中孔隙水压力上升，形成超孔隙水压力，然后孔隙水通过事先打插的塑料排水板排出，达到排水固结的效果。该方法适用于渗透系数相对较大的粉土，或者砂质粘性土，且加固深度15m以内，但施工时振动和噪音大，可能对围堤、周围建筑物和环境带来一定影响。

3 软基处理技术应用

3.1 软基处理标准

陆域形成软基处理后，地基承载力特征值≥80kPa，工后残余沉降（50年内）≤30cm，不均匀沉降(20m范围内)≤10cm。

3.2 排水固结法方案比选

表1 排水固结法方案比选表

3.2 软基处理施工

根据项目区域地质情况，选择采用真空（联合堆载）预压+强夯并振动碾压整平的软基处理方案，具体如下：先推填土至4.0m，再根据场地条件，选择性的铺设一层竹架和一层土工垫。待满足施工场地条件后，打设排水板并铺设直排式真空预压管系组成抽气系统，排水板间距1.0m，长度约8～21m，打至粉质黏土层（或黏土层）顶以下1.0m。同时打设黏土密封墙，黏土密封墙采用双排搅拌桩，宽度1.2m，拌和深度需至原淤泥层以下3.0m，若存在透水层的，还需穿透该透水层以下3.0m。然后清理场地表面石子、树杈等尖锐物品，在真空预压管系之上分别设置土工格栅（密封膜下1 层），编织布（密封膜下1 层），无纺布（密封膜上下各1 层），土工垫（密封膜上1 层），密封膜2 层进行保护并密封，土工格栅、编织布、无纺布、土工垫及密封膜均需压入周边压膜沟。安装全部完成后开始抽真空，抽气后稳定的膜下真空压力应不小于85kPa，待真空压力稳定后堆填0.5m粉细砂垫层+3.0m厚回填土进行堆载，稳载期120d，稳载至达到卸载要求后卸载，并结合场地沉降情况，平均回填2.0m弃土（根据强夯沉降量，可略有调整），再进行强夯并碾压整平。强夯能级为2500kN•m，夯锤直径2.40～2.80m，锤重15～25t，点夯2 遍，点夯间距为5m×5m，每遍夯击次数不小于8 击,两遍点击之间需间隔至少三天时间。满夯完成后，对交工面采用激振力为200～400kN 的振动压路机振动碾压6 遍，轮迹重叠宽度不小于1/3 轮宽，轮迹布满一个作业面为一遍，压路机的碾压行驶速度宜控制在4km/h以内。经上述方式进行软基处理后，最终达到交工面标准。

3.3 真空预压结束后密封墙和压膜沟部位、真空预压与围堤形成的三角区处理

真空预压结束后密封墙和压膜沟部位、真空预压与围堤形成的三角区采用开挖换填处理，开挖至交工面以下2.0m，用粉细砂夯填并压实。夯填压实可采用激振力为200～400kN 的振动压路机振动碾压6 遍，轮迹重叠宽度不小于1/3 轮宽，轮迹布满一个作业面为一遍，碾压行驶速度宜控制在4km/h以内，碾压时应达到无漏压、无死角，确保碾压均匀；或用人工蛙夯机分层夯实，分层厚度不大于30cm。

结束语：本文对填海工程中的排水固结软基处理技术应用进行了论述，若想通过排水固结法达到稳定有效的软基处理效果，并及时应对施工中出现的问题，应做到严格控制加载速率，同时在堆载预压施工期加强沉降位移观测，监测地基和围堤结构的变形量、孔隙水压力变化情况，随时掌握软土地基的固结沉降状况，确保施工安全和加固效果。

参考文献：

[1]李佳.填海软基处理工程现场检测成果与加固效果分析[J].南水北调与水利科技，2014（08）.

[2]段荣丰.填海工程软基加固处理技术研究[J].建筑技术开发，2019（01）.