淺談圍海軟基處理技術(shù)難點

馮宗義　朱春光

摘要：近年來，濱海以及周邊地區(qū)圍海造地廣泛實施，縮短工期和降低工程造價，成為開展軟基加固新技術(shù)研發(fā)工作的首要目的。闡述了圍海軟基的特點，分析了其相關(guān)技術(shù)難點，基于水泥攪拌樁處理技術(shù)，探討了圍海軟基處理措施。

關(guān)鍵詞：圍海；軟基處理；技術(shù)難點

圍海造地是人類開發(fā)利用海洋的重要方式，也是人類拓展生存空間及生產(chǎn)空間的重要手段。世界上大部分沿海國家或地區(qū)都有圍海造地的歷史，也因此積累了比較豐富的成功經(jīng)驗及失敗教訓，而開展圍海造陸工程離不開軟基加固技術(shù)，因此，圍海造地的關(guān)鍵乃是軟基處理。

1 圍海軟基概述

圍海工程是指在沿海修筑海堤圍割部分海域的工程，其作用為控制圍區(qū)水位、擋潮防浪，滿足農(nóng)墾、制鹽、蓄淡、水產(chǎn)養(yǎng)殖、工業(yè)用地，以及發(fā)電、交通航運、海岸防護等要求。根據(jù)實際需要,還要興建相應(yīng)的專用建筑物,如水閘、船閘、潮汐電站、抽水站、魚道等。

軟基系指其壓縮層主要由淤泥、沖填土、淤泥質(zhì)土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基，是指在一定的建筑條件下，工后沉降量和穩(wěn)定性不滿足規(guī)范要求的地基。在實際圍海工程的施工中，經(jīng)常會遇到軟弱地基不能夠滿足工程質(zhì)量要求的情況，必須對地基采取適當?shù)拇胧┻M行處理，以改善地基土的強度、壓縮性、透水性、動力特性、濕陷性和脹縮性等特性，達到滿足工程建設(shè)需要的目的。

一般來講，在沿海地表下埋藏著深厚的松軟覆蓋層，主要有軟粘土、淤泥、淤泥質(zhì)土或粉砂夾淤等，都不宜作為天然地基，其中淤泥是軟粘土的典型代表，淤泥的物理和力學性質(zhì)有：1)顏色一般為深灰色或暗綠色，有臭味。2)淤泥含有很多細顆粒及大量的有機物腐植質(zhì)在干燥時比較硬，手搓無砂的感覺。3)含水量和孔隙比較大，容量較小。一般天然含水量W=40％ 一70％ ，孔隙比e>1．0，天然容重γ=l.5一l.8t／m3。４)淤泥強度極低，標準貫入擊數(shù)N ，承載力很小。且靈敏度很大。對于這種地基應(yīng)盡量避免擾動，破壞其結(jié)構(gòu)，從而降低強度。5)壓縮性很大，通常壓縮系數(shù)aγ>0．1cm2／kg，因此基礎(chǔ)沉降量很大。６)滲透性很小，該地基的固結(jié)過程很長，沉降緩慢。因此，在淤泥層上建造水工建筑物，很可能會使基礎(chǔ)破壞，產(chǎn)生過大的沉降量或沉降差，建筑物在外力的作用下發(fā)生傾斜、滑動等。

2 圍海軟基處理技術(shù)難點分析

通常情況下，圍海軟基土質(zhì)主要由粉砂夾粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土和灰色黏土組成。夾層淤泥質(zhì)黏土厚度達23～26m，含水量達57．3％，抗剪指標較低?，F(xiàn)堆積的土層從上至下依次為：①飽和、流塑狀、土層極軟的灰黃色淤泥，② 飽和、流塑，軟流塑狀的粉質(zhì)黏土類砂和粉細砂，⑧ 飽和、松散、稍密狀的粉砂夾粉質(zhì)黏土，④飽和、松散、稍密、夾黏性土微薄層的粉細砂。

其軟土地基的抗剪強度很低，要采取有效措施才能建造一定高度的海堤而不致于塌陷。而圍海軟基處理所所面臨的問題是：1)其軟土地基的壓縮性大，承載能力低，抗沖能力差，細砂容易液化，在外荷作用下，地基可能產(chǎn)生較大的沉降或沉降差；2）土基在滲水流作用下，容易產(chǎn)生滲透變形，特別是粉、細砂地基。

以海堤為例，加強處理軟基難點措施為：1）分別應(yīng)用沙井、水平沙墊層、塑料排水、碎石樁、插板等技術(shù)方案來加快基礎(chǔ)固結(jié)，以加強抗剪強度和地基承載力；2）在堤身周圍加筑壓載，避免導致堤身滑塌；3）在增大抗剪強度措施中，采取分期間歇施工，使軟土地基有足夠的時間消散孔隙水壓力；4）合理處理海堤上部結(jié)構(gòu)，以達到減輕自重的目的。在建筑海堤時，便于滿足施工安全，必要把堤線上預留一個或幾個口門讓潮水自由吞吐（即龍口）。只要當海堤填筑出水滿足特定高度時,封堵這些龍口（即堵口）。堵口常采用拋石截流的方法，在龍口拋投大塊石或人工塊體、填石竹籠、填石鐵絲籠等進行縮窄和封堵，最后形成一道截流堤。堵口截流要先進行水力計算，通過模型試驗搞清龍口水力特性，確定合理堵口順序和施工方法。

當前，在新加坡以及其他某些國家和地區(qū)還采用浮運水閘式沉箱到龍口定位沉放的堵口方法。此定位沉放需較長的平潮時間，并限于在潮差較小的海域中使用。堵口截流后龍口段截流堤是透水的，堤身較單薄，應(yīng)立即進行“閉氣”加固。閉氣是用黃土、砂、海底粘土等材料截斷堆石堤內(nèi)的滲流。由于潮汐影響，堆石堤內(nèi)的滲流是雙向的，又是在水中拋土，必須滿足堤身、地基和滲流穩(wěn)定的要求。為使灘面更快淤高，提前進行圍海工程，常采取促淤的工程措施。促淤一般采用丁壩、順壩等建筑物；也可以在灘面種植紅樹林、大米草等植物；而采用長丁壩與潛順壩相結(jié)合的布置，促淤效果較好。開始圍海筑堤時，常以原有促淤丁壩和順壩為基礎(chǔ)，加高加寬，可以給施工帶來方便。圍海工程的重要建筑物，用以擋潮、排澇、泄洪和控制堤內(nèi)水位。在堵口過程中，還可起分流作用，減少內(nèi)外水位差。有些堵口難度較大的工程，則必須設(shè)置專門的分流閘，堵口后分流閘填埋在堤中。這些分流閘泄水條件很差，應(yīng)盡量建在巖石地基上。

3 攪拌樁軟基處理技術(shù)

3.1單樁施工

樁機就位，調(diào)整鉆機機身，保證鉆桿與地面垂直，樁位允許偏差為±10cm，垂直度偏差不應(yīng)大于1％ 。啟動攪拌鉆機，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進，鉆至設(shè)計標高，為不堵塞噴射口，此時并不噴射加固材料，而是噴射壓縮空氣。當下沉遇到硬土層阻力大、下沉慢時，調(diào)整下沉速度，控制下沉深度與設(shè)計深度偏差在4-50mm范圍內(nèi)。到達樁底標高后原地攪噴30s進行磨樁端，然后攪拌頭自樁底反轉(zhuǎn)并噴漿，勻速攪拌提升。噴漿壓力控制在0．5～0，7MPa，噴漿量控制在30L／min。當鉆頭提升到距地面30～50cm時，關(guān)閉灰漿泵，發(fā)送器停止向孔內(nèi)噴漿，到達樁頂部位時進行磨樁頭，停留時間為30S。重復下沉攪拌，按鉆進的方法重新鉆至樁底，此時只攪拌不噴漿，復攪轉(zhuǎn)速采用30～50 r／min。重復提升、噴漿，按照上述操作步驟，采取攪拌頭自樁底反轉(zhuǎn)并噴漿的方法將攪拌頭提升到地面。移樁，經(jīng)過檢查成樁后移樁機到下一根樁位，重復以上步驟進行后續(xù)樁施工。

單樁承載力：成樁28 d后應(yīng)進行單樁載荷試驗，檢驗數(shù)量為總樁數(shù)的2‰，單樁低應(yīng)變動力無損檢測數(shù)量為2％；鉆探取芯做無側(cè)限抗壓檢測，檢驗數(shù)量為總樁數(shù)的2‰。樁底標高偏差：±200 mm，測量機頭上升距離及時間。樁頂標高偏差：+100 mm，用水準儀測量。

樁位偏差：≤0．4倍樁徑，用鋼尺測量。樁垂直度：≤1．5％樁長，用經(jīng)緯儀測量。樁長允許偏差：+100mm，測量樁管長度或用垂球測量孔深。

3.2施工中應(yīng)注意的問題

水泥攪拌樁開鉆之前，應(yīng)用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆。施工中及時核查樁位及樁數(shù)，發(fā)現(xiàn)漏打要補上。出現(xiàn)下沉困難、電流值偏高、電機聲音過大、電機跳閘等現(xiàn)象時，應(yīng)檢查額定電壓是否過低；土質(zhì)較硬時應(yīng)適當調(diào)整下沉速度。輸漿管堵塞爆裂，應(yīng)停機檢查輸漿管道，拆洗輸漿管，調(diào)整噴漿口球閥問隙。攪拌鉆頭要經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)葉片磨耗過大等現(xiàn)象，要及時更換新鉆頭及葉片；機器聲音突然變小，電流值下降，葉片或鉆頭脫落，應(yīng)及時更換新的鉆頭。噴射用漿液必須攪拌均勻，每罐攪拌時間不得小于3min，水泥漿液應(yīng)經(jīng)過濾，避免噴嘴堵塞。漿液住使用過程中應(yīng)進行輕微攪拌，避免漿液沉淀。儲漿罐內(nèi)的儲漿量應(yīng)不小于一根樁的用量加50kg；若儲漿量小于上述量時，不得進行下一根樁的施工。

施工因故停漿時，應(yīng)將攪拌頭下沉至停漿點以下0．5m處，待恢復供漿時再噴漿攪拌提升。若停機超過3h，宜先拆卸輸漿管路，并清洗干凈；在12h內(nèi)采取補噴處理措施，補噴重疊段應(yīng)大于100 cm；超過12h應(yīng)采取補樁措施。

4 結(jié)語

軟基處理已經(jīng)成為當前圍海工程中的首要技術(shù)難點，鑒于圍海軟基特性，必須搜集相關(guān)的地質(zhì)資料。一般在圍海工程中常用的軟基處理有墊層法和攪拌樁施工工藝，合理選取適當?shù)奶幚矸椒ǎ拍芸s短工期和降低工程造價。

參考文獻

[1]高大釗.軟土地基理論與實踐[M].上海：同濟大學出版社,1992.

[2]黃日富.荷蘭圍海攔海工程考察的啟示[J].南方國土資源，2006,（6）：18-21.

[3]唐文軍.水泥攪拌法加固軟弱土層主要影響因素的研究[J]. 路基工程,2002 ,(5):63-65.