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浅谈吹填软土场地地基预处理方法

248 2020-07-23 15:17:12

随着我国经济的发展,在东部沿海地区,能用于工程建设的土地资源越来越紧张,通过围海吹填造地形成建设场地,成为改变土地紧缺现状的必由之路。围海吹填造地一般采用近海新近沉积的海底砂土作为吹填料,由于吹填土是由水力吹填形成的,因此其成分和分布规律与所吹填的泥砂来源及吹填时的水力条件有着密切的关系。 

吹填土的性质一般具有三高一低的特点,即天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低,含粘粒较大的吹填土渗透系数小,吹填土的土层分布不均匀,大部分场地表层都含有一定区域的淤泥,常需要晾晒一年甚至几年后才方便利用。国内外对吹填土进行加固处理的方法很多,而吹填土场地预处理方案常常会对整个项目的工期、经济性、安全和基础方案产生很大的影响。 

浅谈吹填软土场地地基预处理方法


一、工程地质情况 

山东某项目包括32座10万m3储罐,占地约60万m2,建设场地是采用围海吹填造地形成的。项目场地基岩埋深大部分在8~16m之间,基岩顶面较平缓,基岩之上就是吹填土,吹填土主要有中、细砂组成且严重液化,吹填土中包含吹填粘土夹层和表层淤泥层。 

场地约3/4的区域分布有表层淤泥层,最厚处约5.4m,具有腥臭味,混砂,大部分区域表层淤泥呈可流动状态,且其厚度分布规律性不强,无法预先探明,表层淤泥层分布范围见图1中阴影显示区域。 

根据项目要求,在场地吹填完成4个月后就开始进行施工,要求在18个月内项目完成,具备进油条件。因此,本项目的场地预处理需要考虑下列因素: 

①表层淤泥分布范围广、厚度变化大,且施工人员、机械无法进场; 

②吹填场地形成时间短、含水量高、松散、严重欠固结、严重液化; 

③ 场地吹填后地面标高基本等于场地设计标高; 

④ 需满足在18个月内具备进油条件,其中,场地预处理需要在6个月内完成。 


二、场地预处理方案确定 

现在国内外出现了很多适用于吹填土的处理方法,这些方法主要从物理和化学两个方面来改善吹填土的工程性质,物理方法一般有清淤换填、真空预压法、堆载预压、强夯法、动力排水固结法、高真空击密法、碎石桩法、CFG桩法、强夯置换法、二灰桩法和水泥搅拌桩法等,化学方法主要是针对相对均匀的粘性吹填土采用新型固化剂进行固化处理。 

采用固化剂对吹填土进行处理,对地基土的物理性质和均匀性有一定的要求,明显不适合本项目。由于场地表层淤泥的厚度变化大且无法通过勘察预先查明其分布情况,碎石桩法、CFG桩法、强夯置换法、二灰桩法和水泥搅拌桩法等无法布置合理的桩间距以达到均匀的处理效果,再加上淤泥表面施工设备无法进入,这些方法显然也不适合本项目。 

拟建场地吹填后地面标高基本等于场地设计标高,许多区域表层淤泥为可流动状,因此,除采用清淤换填外,较可行的方案有:先铺土工布垫层(由于竹荆笆会对大量构筑物基础的设计和施工造成不利影响,不考虑采用),在土工布上吹填约1.0m厚的砂,再插塑料排水板,然后进行真空预压或者动力排水固结。其中,真空预压方案试验和施工的工期至少在10个月以上,不满足本项目工期要求;动力排水固结在本项目中应用具有如下特点: 

①由于场地的面积大、表层淤泥处于可流淌状,土工布的铺设难度大,需要先在场地中搭设一定的脚手架通道; 

②吹填砂设备、插管设备和低能级强夯设备在1.0m厚吹填砂上面行走存在一定的安全风险; 

③由于表层淤泥的厚度变化大,不同厚度分布范围难确定,试验、施工参数的确定较困难; 

④由于淤泥渗透系数小,表层淤泥厚度大于4.0m的区域处理效果较差,会造成整个场地处理后整体均匀性较差; 

⑤铺设土工布、吹砂、插管和强夯试验、施工的总工期较长(至少约7个月),对总项目工期影响较大; 

⑥同时会对罐基础的地基处理方案选择造成较多的限制。 


清淤换填方案适用范围广、施工速度快(清淤换填约需3个月),对罐基础地基处理方案和基础方案影响小,能满足本项目各项要求,但缺点也很明显,回填料需求量大、需要有淤泥堆场及费用较高。 

结合本项目旁边的预留地可以做堆放淤泥场地,当地开山碎石来源丰富可以作为清淤回填料,当地砂源紧张、供应不足等情况,同时,本项目采用动力排水固结进行预处理后,罐基础基本只能采用钻孔灌注桩基承台方案,总体费用较高。综合上述各项因素,本工程采用清淤换填结合局部低能级强夯进行场地预处理。 


三、小结 

通过本项目对吹填土场地的地基预处理,可以得到如下结论: 

(1)吹填土场地的地基预处理方案,应结合工期、费用和施工可行性综合考虑,同时应考虑对基础形式和基础地基处理方案的影响。 

(2)当场地面积较大时,宜先进行合理的分割,减少相互的影响,同时增加作业面和交通通道,提供进行交叉作业的良好条件。 

(3)结合场地特点,采用“先简单、后复杂、先浅部、后深部、先清淤、后挤淤、再回填、强排水”的原则进行清淤换填是合理的。