吹填軟土的工程特性研究

袁志鴻

摘 要：鑒江供水樞紐工程位于廣東省湛江東南沿海一帶，是一宗以供水為主，兼顧防潮、灌溉、航運及改善水環(huán)境等綜合利用的大（I）型跨流域調(diào)水工程，在回顧本工程吹填軟土技術(shù)的運用和吹填成果，及參考近十幾年來我國沿海吹填工程實驗、實例資料的研究的基礎(chǔ)上，對吹填軟土工程的性質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)分析，并且針對天然軟土和吹填軟土進(jìn)行了對比分析，提出了吹填軟土工程在性質(zhì)上雖然是比不上天然軟土，但是通過后期加工和加固處理是要比天然軟土性能高。基于此，本文主要是針對吹填軟土的工程特性進(jìn)行分析，予以有關(guān)學(xué)者參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：吹填技術(shù);軟土;工程特性;探究

中圖分類號：P642.13 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2019）06-0083-02

鑒江供水樞紐工程位于廣東省湛江東南部的吳川、坡頭和東海島沿海一帶，是一宗以供水為主，兼顧防潮、灌溉、航運及改善水環(huán)境等綜合利用的大（I）型跨流域調(diào)水工程，設(shè)計日供水量60萬m3，年均供水量2.8億m3。本工程由攔河水閘、輸水管線、庫區(qū)防護(hù)排澇、紅星水庫擴(kuò)建工程四部分組成，受填筑資源和施工場地的約束，及節(jié)約成本考慮，在部分工區(qū)的圍堰、隔流堤、施工用地及部分排澇閘站基礎(chǔ)處理等施工上多處運用吹填軟土施工技術(shù)。吹填軟土當(dāng)中所含有的水分一般都高達(dá)百分之一百五左右的浮泥，這樣是不利于地基后期加固處理的。受地基加固工程的限制，很多場地在受到吹填技術(shù)之后，沒有足夠的時間去晾曬，在泥漿沉積階段期間，就開始了地基加固，在此過程中也會遇到較多的問題，比如地基加固施工機(jī)械設(shè)備很難進(jìn)場，加固前期的砂石鋪墊極為困難，排水板濾膜表面有很多泥皮，以及排水板周圍所產(chǎn)生的土柱和地基加深的深度不夠等。這些問題的出現(xiàn)，都是由吹填土的超軟特性所導(dǎo)致的。在回顧本工程施工過程中吹填軟土技術(shù)的運用、吹填成果及近十幾年來我國沿海吹填工程實驗及實例資料的研究的基礎(chǔ)上，對吹填軟土工程特性進(jìn)行系統(tǒng)分析，解決以上問題。

1 吹填軟土工程特性研究回顧分析

1.1 吹填軟土沉積分析

鑒江庫區(qū)防護(hù)排澇、攔河閘、輸水管線工程分別位于鑒江河中下游沿岸、出?？诤脱睾Ｌ帲烊卉浲翉V泛分布。施工中發(fā)現(xiàn)，在一定程度上天然軟土因為地區(qū)分布不同或者是在同一個地區(qū)不同工程性質(zhì)中也是有著極大差異的。通過對我國學(xué)者魏汝龍對于我國沿海地區(qū)和港口地區(qū)的軟土進(jìn)行的工程特性的研究及分類，結(jié)合鑒江工程軟土取樣對比得出，鑒江攔河閘、輸水管線工程軟土類型以淤泥混砂為主，局部部位類型為淤泥，而庫區(qū)防護(hù)工程類型多以淤泥質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)亞粘土為主。天然軟土的物質(zhì)組成有微觀結(jié)構(gòu)、孔隙水以及在實際工程上所表現(xiàn)出的物理力學(xué)性質(zhì)，學(xué)者王清對于我國江蘇連云港地區(qū)的吹填土進(jìn)行的室內(nèi)靜水條件下的沉積實驗，得出了相關(guān)吹填軟土的特性，在一定程度上通過相關(guān)技術(shù)能夠提高其自身的特性，有利于工程在吹填軟土加固中的實際效果。還有學(xué)者通過量筒模擬實驗以及大型試驗箱的實驗，對于不同地區(qū)所沉積的軟土進(jìn)行了加固期間其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成做出了實驗，實驗結(jié)果表明了，長時間沉積的軟土是在性能上有所提升。

通過對上述學(xué)者所研究的吹填土沉降性質(zhì)的分析，及鑒江工程吹填軟土施工經(jīng)驗總結(jié)，歸納出下面幾點：第一，土的顆粒級配，是決定軟土沉積速度以及沉積之后密度的重要因素之一。吹填土當(dāng)中的黏性顆粒含量越多，那么泥水分界下降的速度也會降低，自重沉積的時間越久，那么固結(jié)之后的孔隙就會越大。并且在一定程度上，土顆粒級配對于軟土沉降的影響，是要比對其他的影響大很多。第二，吹填土的沉積過程可以大致分為三個階段：①自重固結(jié)階段，②細(xì)顆粒絮凝下沉階段，③次固結(jié)階段。第三，土水比是繼土的顆粒級配置后影響到軟土沉積的另外一個主要因素，簡單來說就是土水比越小，那么泥面下沉也會越來也快，沉積量也會越大，細(xì)顆粒絮凝沉積結(jié)束之后的時間也會不斷縮短，沉積后軟土結(jié)構(gòu)也會較為松散。在當(dāng)軟土中含水量超過了標(biāo)準(zhǔn)，那么沉積之后的穩(wěn)定孔隙也會固定在一個數(shù)值當(dāng)中。

1.2 軟土工程特性分析

軟土主要是指部分沖填土和淤泥質(zhì)土以及高壓索性土。這種類型的土物理特性大多數(shù)都是飽和的，含有有機(jī)質(zhì)，孔隙比大于1的。軟土工程特性一般都是具有下面幾種類型;第一是抗剪強(qiáng)度較低。根據(jù)相關(guān)軟土工程試驗結(jié)果表明，我國大多數(shù)軟土的天然不排水抗剪強(qiáng)度一般都是要小于25kpa，其最大變化的范圍在6到25kpa;固結(jié)不排水剪內(nèi)摩擦角一般在12°到19°。第二是含水量相對較高，孔隙比較大，一般的軟土含水量是在百分之三十到百分之八十左右，其孔隙比在1到2之間。第三是滲透性較小，軟土的滲透系數(shù)一般是在1x12-5～2x12-9/cm/s。第四就是緩具有較強(qiáng)的流變性，在一定荷載租用下，軟土的承剪應(yīng)力作用是會產(chǎn)生極為緩慢的變形，并且可能會直接導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的不斷減弱，在主固結(jié)沉降完成之后還有可能會出現(xiàn)可觀的次固結(jié)沉降。

2 吹填軟土的工程特性分析

在一定程度上吹填施工結(jié)束之后，吹填軟土大多是都是極為松散的，并且其含水量也是相對較高的，從而直接導(dǎo)致了整個場地是處于泥漿狀態(tài)下;在這樣的情況下若是不進(jìn)行地基的加固處理，那么吹填軟土的物理力學(xué)性質(zhì)也會伴隨著時間的推移而產(chǎn)生較大的變化，也會露水面的表部通過晾曬之后脫水會形成厚0.2到0.4米的龜裂硬殼層，在這個硬殼層和其下部的吹填淤泥在軟土物理力學(xué)性質(zhì)上也會反映出極為明顯的差異。因為在一定程度上所存在的困難，吹填施工若是完成之后，在進(jìn)行現(xiàn)場的吹填軟土物理力學(xué)指標(biāo)是及其難開展取樣實驗測試的，在建設(shè)部綜合勘察研究設(shè)計部門，曾有相關(guān)設(shè)計部門針對吹填軟土淤泥形狀的模擬實驗，并且在淤泥吹填工程完工十個月之后在進(jìn)行物理力學(xué)性質(zhì)的實際測量;在通過吹填施工一段時間之后，軟土的物理力學(xué)性質(zhì)實驗資料也會不斷增多，這也是對相關(guān)研究成果資料進(jìn)行來總結(jié)，從而得到實際的研究結(jié)果進(jìn)展。

2.1 吹填淤泥硬殼層

大多數(shù)情況下吹填施工之后的三到六個月之內(nèi)進(jìn)行吹填淤泥表部通過晾曬蒸發(fā)脫水所形成的，也會呈現(xiàn)出龜裂狀，縫寬度大約在四到五厘米左右;在其厚度當(dāng)中也會從管口向外逐漸降低，然后在由吹填淤泥靜態(tài)落淤所形成，然而軟土的顆粒度相對較細(xì)，若是含水量在百分之五十左右，其明顯是要少于臥吹填淤泥的飽和。由地表向下逐漸呈現(xiàn)遞增;軟土的孔隙是要比固結(jié)要大一點五倍左右，其也具有高壓索性，簡單來說，其力學(xué)性質(zhì)也是要高于下伏吹填淤泥的。

2.2 吹填淤泥層

在硬殼層以下，呈現(xiàn)灰色，極為稀軟，不平均性，并且具有高靈敏性，其管口位置分布吹填粉砂是夾雜著淤泥層的，若是往外逐漸從淤泥過度到吹填淤泥中，其顆粒也會越來越小，有極為明顯的分選特征;軟土的含水量也會高達(dá)百分之百，在一定程度上這種吹填淤泥層的工程性質(zhì)是要弱于上覆硬殼層淤泥的，在天然保護(hù)狀態(tài)下，其自身的物理力學(xué)性質(zhì)也會出現(xiàn)微弱的變化。據(jù)不完全統(tǒng)計調(diào)查，吹填軟土的微結(jié)構(gòu)主要是以絮流狀以及顆粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)為主的，并且在發(fā)育過程中有較大的縫隙和粉砂交叉淤泥沉積所形成的袋裝結(jié)構(gòu)和以顆粒狀的膠結(jié)與蜂窩狀的微結(jié)構(gòu)為主的海相淤泥相比較，其表現(xiàn)的更為顯著;在某種層面上，物質(zhì)的足夠和微觀結(jié)構(gòu)是限制土的工程性質(zhì)最重要的因素，因此也是決定吹填軟土和一般天然軟土在工程特性上的差異。

3 結(jié)語

總而言之，在吹填施工完成之后的一段時間之內(nèi)，沒有進(jìn)行加固的吹填軟土工程物理力學(xué)性質(zhì)是要顯著的低于原狀天然軟土的工程物理力學(xué)性質(zhì)的。在一定程度上從施工地基處理加固角度來看，吹填軟土的自然條件及其本質(zhì)上的加固條件是要高于天然軟土的，這樣也會讓吹填軟土更有利于在地基加固中的實際應(yīng)用。

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