錢塘江河口軟弱低洼場地吹填試驗(yàn)研究

范逸峰,陳 星

(1.寧波杭州灣新區(qū)水利管理處,浙江 寧波 315336;2.浙江廣川工程咨詢有限公司,浙江 杭州 310020)

1 問題的提出

上海大眾擬在錢塘江南岸杭州灣新區(qū)建設(shè)第六工廠,該場地為前幾年剛圍涂而成,地面高程低,約1.5～2.5 m,表層多為淤泥質(zhì)土或淤泥質(zhì)粉土,承載力低、易壓縮沉降,屬典型的河口軟弱低洼場地。廠區(qū)不能積水和受淹,且要求為整塊場地,不允許有河網(wǎng)、溝坎等分隔設(shè)施,回填材質(zhì)不能影響廠房和設(shè)備基礎(chǔ)施工 (如樁基)。為滿足要求,廠區(qū)高程必須達(dá)5.0 m以上,即需填高2.0～3.0 m。

經(jīng)相關(guān)專家多方論證,一致認(rèn)為,傳統(tǒng)石渣回填對(duì)廠區(qū)內(nèi)高密度樁基施工有影響,一般土方回填沉降量大,滿足不了沉降精度要求,而從外海吹沙回填成本較高(80元/m3左右)[1-2]。綜合比較后,采取水力取土吹填方案,即在圍涂區(qū)內(nèi)選擇適當(dāng)區(qū)域取土,泥漿泵輸送吹填至填筑區(qū)塊,后期可利用取土坑建設(shè)成景觀湖或濕地。同時(shí)對(duì)吹填后填筑層地基強(qiáng)度進(jìn)行檢測,以評(píng)判是否滿足廠區(qū)地基強(qiáng)度要求。

2 吹填試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方案和區(qū)塊

上海大眾區(qū)塊位于錢塘江南岸寧波杭州灣新區(qū),東起興慈大道,西至興慈四路,南起十塘橫江,北至十一塘橫江,總面積約1 000 hm2,選擇廠區(qū)的西北部作試驗(yàn)區(qū)塊。根據(jù)施工吹填方案 (填筑高度2.4 m,分0.8,1.2,2.4 m不同吹填厚度),共設(shè)3個(gè)試驗(yàn)塊,每塊面積4 000 m2(50 m×80 m),共12 000m2。試驗(yàn)區(qū)塊和檢測布置平面示意見圖1,吹填斷面示意見圖2(圖中0.4 m為吹填前清除厚度)。

圖1 試驗(yàn)區(qū)塊和檢測布置平面示意圖 單位:m

圖2 試驗(yàn)區(qū)塊吹填斷面示意圖 單位:m

2.2 試驗(yàn)工藝

采用泥漿泵水力取土吹填,填筑區(qū)人工結(jié)合機(jī)械搗實(shí)。水力吹填筑堤施工原理是利用水力沖挖機(jī)組沖挖、輸送、吹填,也即用高壓水槍水力沖挖,形成泥漿匯聚在集泥池,然后用泥漿泵吸泥逐層輸送吹填至相應(yīng)地點(diǎn),經(jīng)排水、搗實(shí)、固結(jié)成層。該方法是采用水力沖挖機(jī)組通過水力沖挖、輸送吹填工藝,特別是對(duì)含沙量較高的粉土、粉砂土層,施工效率大大提高,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益[3-4]。

2.3 試驗(yàn)過程

吹填施工步驟:清除表層雜草和浮泥→泥漿泵輸送吹填→人工隨填隨搗至吹填高度→鋪導(dǎo)板→機(jī)械 (挖掘機(jī))搗密。施工過程如下:

(1)區(qū)塊1:3次吹填+人工隨填隨搗+機(jī)械(挖掘機(jī))搗密的吹填方案。于2011年5月5日開始清除表層40 cm雜草和浮泥,分3次吹填,每次吹填厚度0.8 m,每層在人工隨填隨搗的基礎(chǔ)上鋪導(dǎo)板用機(jī)械(挖掘機(jī))搗密。5月15日填至1.2 m時(shí),因需要了解填筑基本情況,現(xiàn)場決定西半塊先做檢測分析,5月19日進(jìn)行了鉆 (靜)探及土工試驗(yàn)檢測;東半塊仍按原計(jì)劃繼續(xù)填筑,5月25日填至2.4 m時(shí)結(jié)束施工,5月29日進(jìn)行了鉆(靜)探及土工試驗(yàn)檢測。

(2)區(qū)塊2:2次吹填+人工隨填隨搗+機(jī)械(挖掘機(jī))搗密的吹填方案。于2011年5月5日開始清除表層40 cm雜草和浮泥,分2次吹填,每次吹填厚度1.2 m,每層在人工隨填隨搗的基礎(chǔ)上鋪導(dǎo)板用機(jī)械 (挖掘機(jī))搗密。5月25日填至2.4 m時(shí)結(jié)束施工,5月29日進(jìn)行了鉆(靜)探及土工試驗(yàn)檢測。

(3)區(qū)塊3:1次性吹填+人工隨填隨搗+機(jī)械(挖掘機(jī))搗密的吹填方案。于2011年5月5日開始清除表層40 cm雜草和浮泥,完成時(shí)間5月24日,1次吹填而成,吹填厚度2.4m,然后在人工隨填隨搗的基礎(chǔ)上鋪導(dǎo)板用機(jī)械(挖掘機(jī))搗密。5月29日進(jìn)行了鉆 (靜)探及土工試驗(yàn)檢測。

3 成果檢測

3.1 檢測內(nèi)容和方法

表1 各吹填區(qū)塊檢測工作表 個(gè)

主要檢測吹填土的物理力學(xué)指標(biāo)和地基強(qiáng)度,選擇在不同區(qū)塊同時(shí)進(jìn)行鉆孔取土和靜力觸探測試,測試吹填土的性質(zhì)指標(biāo)和地基強(qiáng)度。其中1#區(qū)塊西半?yún)^(qū)檢測孔6個(gè),東半?yún)^(qū)5個(gè),2#、3#區(qū)塊檢測孔均為5個(gè),檢測孔需深入原始地面以下4.5 m左右。檢測方法和內(nèi)容見表1,檢測孔布置見圖1。

3.2 檢測結(jié)果

吹填前,在新近圍涂區(qū)內(nèi)預(yù)定的取土區(qū)塊內(nèi)取土試驗(yàn),取土區(qū)表面5 m內(nèi)大部分為黏質(zhì)粉土,在低洼和沖溝處分布淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。其中0-1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土顆粒組成:黏粒20.9%、粉粒78.1%、砂粒以上1%;0-2層黏質(zhì)粉土顆粒組成:黏粒11.2%、粉粒 88.2%、砂粒以上0.6%?？梢?吹填料大多數(shù)為黏質(zhì)粉土,局部夾土質(zhì)接近黏質(zhì)粉土的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,其物理力學(xué)指標(biāo)見表2。

吹填后經(jīng)檢測,原始地面以下4.3 m以內(nèi)至現(xiàn)吹填表面共分3個(gè)巖土層,自上而下分別為:1層吹填土、2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土 (原始涂面表層)和3層黏質(zhì)粉土,各層物理力學(xué)指標(biāo)見表2。

(1)1層吹填土:灰色,濕,成份為黏質(zhì)粉土,稍～中密,中等壓縮性,土的均勻性一般,密實(shí)度變化偏大,主要表現(xiàn)在下部1.0～1.5 m填土密實(shí)度差異較高,這與原淺表土強(qiáng)度及含水率有一定關(guān)系,當(dāng)原淺表土強(qiáng)度低、含水率較高,填土壓密時(shí),易擾動(dòng)該土層,并導(dǎo)致填土層不易被壓密,反之則易被壓密。但對(duì)于填土施工質(zhì)量控制應(yīng)該尚可。

(2)2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土:為原始涂面表層,灰色,飽和,流塑或稍密,高壓縮性。含植物根系,該土層為新近圍海造地沖淤積土,土的均勻性較差,強(qiáng)度低,一般不作為持力層利用,層頂0.5～0.8 m,有被壓實(shí)痕跡,當(dāng)其上部存在填土后,該土層變?yōu)橄屡P層,但其強(qiáng)度仍直接控制了天然地基承載力。

(3)3層黏質(zhì)粉土:灰色,濕,中密,中等壓縮性。該原狀土層強(qiáng)度高,土質(zhì)均勻,是場址較好的持力層。

表2 地基土物理力學(xué)指標(biāo)和強(qiáng)度檢測成果表

4 結(jié) 語

錢塘江河口表層沉積砂性軟弱土適宜吹填,經(jīng)吹填和壓密后,其強(qiáng)度在半個(gè)月內(nèi)基本達(dá)到原有強(qiáng)度,但其模量僅有原來的50%。根據(jù)實(shí)測參數(shù),吹填土層強(qiáng)度中等,可作為變形要求不高的輕型建筑淺基持力層,其地基承載力可作下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算后確定。

從不同區(qū)塊、不同試驗(yàn)方法的檢測結(jié)果看,分層填筑比一次填筑的填土質(zhì)量相對(duì)要好,其密實(shí)度更好、承載力更高,強(qiáng)度增長差別在10%～15%。

本次試驗(yàn)費(fèi)用主要由施工費(fèi)(表層清基及土方吹填)和檢測費(fèi)組成,以市場價(jià)結(jié)算約15元/m3,由于試驗(yàn)工期緊,土方吹填費(fèi)中考慮了趕工費(fèi),實(shí)際應(yīng)用時(shí)費(fèi)用將更低,遠(yuǎn)低于外海吹沙回填和石渣回填方案,大大節(jié)約回填成本,能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]應(yīng)舒.吹填造陸技術(shù)在溫州濱海園區(qū)丁山墾區(qū)中的應(yīng)用[J].浙江水利科技,2010(5):84-85.

[2]金毅,楊梅萍,曹茜茜.淺談吹填技術(shù)在溫州東圍堤工程中的應(yīng)用 [J].大壩與安全,2011(2):57-62.

[3]王正波,田金偉.黑龍江水利科技[J].2011,39(6):290-291.

[4]仉奉忠,谷春光,宋曉紅,等.水力吹填在圍堰施工中的應(yīng)用[J].水利水電施工,2005(4):11-12.