吹填造地对城市建设的影响分析

厦门市市政工程设计院有限公司，福建 厦门 361009

0 引言

吹填造地是目前我国进行城市建设的重要手段，对吹填造地研究分析内容主要有吹填土组成特性分析；吹填造地的地基处理方法研究；吹填造地沉降计算的研究等［1］［2］［3］，但并没有综合分析吹填造地形成的地基对城市基础建设的影响。本文结合厦门马銮湾吹填造地对城市基础建设的影响进行分析，并提出相应的应对措施。

1 吹填土的性质对城市建设的影响

厦门马銮湾吹填土组成有5 类，分别为吹填砂、吹填流泥、吹填淤泥、吹填淤泥混砂及吹填素土，由于吹填工艺使得各种土层分布厚薄差距很大，比如吹填淤泥的厚度最薄的只有0.2m，最厚的达5.3m，吹填砂最薄的厚度只有0.3m，最厚的7.7m。这些土层无论是在平面上的分布还是沿土层深度的分布很杂乱，土层分布规律性差，土层的判断采用地质钻孔的方式，但钻孔之间是有一定距离的，因此要在一定范围内划分出一类土的准确性差；吹填土第二方面的性质就是不同区域形成的应力历史各不相同，由于马銮湾吹填造地形成面积达422 万m2，形成时间跨度大，吹填时间达3 年，3 年内有的地块刚形成，有的地块不仅吹填完成而且已完成了真空预压，因此不同区域的地块性质差别很大。

从表1 中列出吹填土地基对城市道路建设的影响分析，表1 中的工期是指地基处理要求工序最小控制时间。吹填砂强夯采用两遍普夯击一遍点夯，吹填砂孔隙水压力消散快，因此两遍普夯及点夯间不用时间间隔，而吹填素土两遍普夯及点夯之间需要2～4 周左右孔隙水压力消散时间，因此吹填砂强夯工期比吹填素土快。刚吹填淤泥含水量大，承载力低，道路打搅拌桩设备进场难度大成桩效果差，因此先进行真空预压后提高吹填淤泥的承载力，再打搅拌桩，常规吹填造地的场地真空预压时间为4 个月左右。如果道路施工前吹填造地已进行了真空预压预处理，就可直接进行搅拌加固，因此经真空预压处理过和未处理过造地地基，道路地基加固方案工期及造价均不相同。

表1 吹填土对道路建设的影响分析

2 吹填土对对地面沉降的影响

2.1 真空预压不同加固深度对地面沉降影响

吹填流泥虽然物理力学性质是最差的，但是该土层在吹填造地表面，经水分蒸发沉积会转变成吹填淤泥，在造地土层中存在的时间不长，因此对城市基础建设地面沉降影响不大，吹填淤泥混砂物理力学性质比吹填淤泥的性质好，因此对地面沉降影响最大吹填淤泥，因此本文采用吹填淤泥层分析真空预压不同加固深度对地面沉降的影响。

图1 为计算的模型断面，计算软件采用Midas 有限元分析软件。马銮湾吹填的初平高程为4.5m，规划高程在5～7m，计算模型的规划高程采用6m，高程4.5～6m 为填素土。计算地勘参数见表1，吹填淤泥及原状淤泥本构采用修正剑桥模型，粉质粘土及残积砂质粘土本构采用库仑-莫尔模型，全风化花岗岩顶做为沉降计算的有效深度界限。计算地质钻孔选取了原状淤泥最深的钻孔JXK21。地质钻孔JXK21 土层分布如下：吹填淤泥H1 的厚度为2.1m，原状淤泥厚度H2 为11.3m，粉质粘土厚度H3 为4.1m，残积砂质粘土H4 厚度为8m，下为全风化花岗岩。计算模型选取了两种未打穿原状淤泥层和打穿原状淤泥层，即塑料排水板打设深度为8m 和13.4m 两种工况下的真空预压。不同的加固深度对地面沉降的影响不同，马銮湾在吹填造地完成后就要开始大面积城市基础开发建设，而且有些基础建设在与吹填造地同时进行，塑料排水板长度从8m 增加到13.4m，真空预压加固每平米增加造价15 元左右，但对马銮湾后期开发建设减少了地面沉降的安全隐患。

表2 计算模型土层参数表

图1 地面沉降计算模型

2.2 吹填土层对原状土层沉降影响

马銮湾原状土层主要有三种：原状淤泥、粉质粘土及残积砂质粘土。原状淤泥层较薄在2m 左右，而且原地面顶层即为原状淤泥，排水路径短固结时间快，因而原状淤泥对吹填造地后的地面沉降影响较小。

表2 中残积砂质粘性土性质比粉质粘土好，该土层沉降引起地面沉降量比粉质粘土小，因而在马銮湾地区粉质粘土层沉降量对吹填造地地面沉降影响大。选取了粉质粘土最深的钻孔JXK129 进行沉降分析，钻孔JXK129 土层分布如下：吹填淤泥H1 的厚度为3.3m，原状淤泥厚度H2 为0.3m，计算粉质粘土厚度H3 为20m，粉质粘土层下就是强风化花岗岩。计算时假设了一种工况粉质粘土厚度为10m 与粉质粘土厚度20m 进行对比分析，表3 列出了不同粉质粘土厚度对地面沉降的影响。在城市基础设施建设时，应对吹填土形成时间进行调查，才可提出安全经济合理的城市基础设施建设方案。由于理论计算误差较大，在造地期设置长期沉降监测点，可提高最终沉降预测的准确性，同时也可及时发现地面沉降对城市基础设施的危害，并及时采取有效措施消除安全隐患。

表3 不同粉质粘土厚度地面沉降统计表

3 结论

（1）吹填土地基形成的造地，存在引起地面沉降不安全隐患，进行城市基础开发建设时应调查造地形成的应力历史，考虑吹填土层对原地面沉降影响的大小，采取必要的安全措施。

（2）马銮湾吹填造地区应由政府部门统一设置监测点，进行沉降及孔隙水压力等内容的监测，为城市建设提供可应用的有效数据，并可及时发现不安全隐患采取措施。