滨海人工吹填区地基处理方法探讨

冯安民

（锦州玉帛铁道勘察设计服务有限公司，辽宁 锦州 121017）

1.工程概况

该项目地位于盘锦市辽滨经济开发区，场地所处地貌单元属辽东湾沿海区，后经吹填形成的场地，地形较平坦。根据钻探揭示，场地勘察深度范围内的地层结构由第四系全新统人工填筑层（Q4ml）、第四系全新统海陆交互相沉积地层（Q4mc）组成。地层多为饱和松散的粉细砂、淤泥质粉质黏土、软塑～流塑的黏土等，压缩性高，承载力低，工程性质较差。按其时代、成因及工程地质性质，划分为如下工程地质层：

1.1 第四系全新统人工堆积层（Q4ml)

①1素填土（吹填土）：灰褐色，主要由粉砂、细砂、淤泥质土吹填形成，结构松散，均匀性差。据调查，素填土（吹填土）沉积年限约4~5 年。层厚1.6~11.8m，层底高程-7.71~2.65m。

①2素填土：碎石由花岗岩破碎形成，可见最大块径120mm，碎石间隙内充填黏性土及砂土。结构松散。层厚0.6~3.2m，层底高程0.87~3.61m。

1.2 第四系全新统海陆交互相沉积地层（Q4mc)

②淤泥质粉质黏土：黑灰色，流塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，含粉土及粉砂薄夹层，且局部夹层较多，近互层。层厚：0.6~5.3m，层底高程：-6.44~0.25m。

③粉质黏土：灰褐色，灰黑色，含较多有机质及贝壳碎片，有腥臭味，刀切面无光泽，干强度低，韧性低，无摇振反应，呈软塑状态，含粉土及粉砂薄夹层，且局部夹层较多，近互层。为新进沉积土。层厚：0.3~19.7m，层底高程：-21.38~-2.66m。

④粉砂：灰褐色，石英、长石质，颗粒较均匀，磨圆度较好，充填较多黏性土、有机质及贝壳碎片，多与黏性土互层分布。该层为新进沉积土，饱和，松散－稍密状态。该层分布不连续，层厚：0.3~7.8 m，层底高程：-16.45~-3.68m。

⑤粉砂：灰褐色，石英、长石质，颗粒较均匀，磨圆度较好，充填较多黏性土、有机质及贝壳碎片，多与黏性土互层分布。该层为新进沉积土，饱和，稍密状态。该层分布不连续，层厚：0.5~7.8 m，层底高程：-17.14~-11.56 m。

⑥粉砂：灰褐色，石英、长石质，颗粒较均匀，磨圆度较好，充填少量黏性土，饱和，中密。该层分布连续，层厚：0.4~5.7m，层底高程：-27.25~-14.67m。

⑦细砂：灰褐色，石英、长石质，颗粒较均匀，磨圆度较好，充填少量黏性土，饱和，密实。该层分布连续，层厚：0.5~12.7m，层底高程：-29.02~-18.80m。

⑧粉质黏土：灰褐色，软可塑～硬可塑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。该层分布不连续，层厚：0.2~4.3 m，层底高程：-32.16~-21.88m。

⑨细砂：灰褐色，石英、长石质，颗粒较均匀，磨圆度较好，充填少量黏性土，饱和，密实。本次钻探未钻穿该层，最大揭露层厚52.8m。

上述②淤泥质粉质黏土、③粉质黏土层以海相沉积为主，其它地层以海陆交互相为主。

场地内地下水位较高，且与海水连通，水力联系密切，主要以海水渗透为主，其水位主要受海水潮汐控制。地下水对混凝土结构具有中腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替时有中腐蚀性；在长期浸水作用时有微腐蚀性。场地抗震设防烈度为7 度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组。建筑场地类别为Ⅲ类，设计特征周期为0.55s。

2.地基处理方案

2.1 场区处理分类

场区待处理区域按功能主要分为三类：第一类场地包括室外地坪、绿化带等不均匀沉降要求不严格及不需要消除液化沉陷的场地；第二类场地包括厂区道路、停车场、管沟带、室内地坪等需适当控制沉降及部分消除液化沉陷的场地；第三类场地为荷载较大且沉降要求受控的铝粉仓库、炭块仓库、室内中小型动力设备等室内地坪场地。

2.2 场地地基处理原则

Ⅰ类场地：地基处理后，改善地表以下2m 地基土的不均匀性，地基承载力特征值均不小于70kPa。

Ⅱ类场地：地基处理后，部分消除吹填土的液化沉陷，液化等级由现在的严重提高至中等。改善地表以下4m 以内的吹填土地基土的不均匀性，有效加固深度内的吹填土地基承载力特征值均不小于100kPa，变形模量不小于6MPa。建立淤泥质粉质黏土竖向排水通道，加快排水固结进程，适当减小工后沉降。

Ⅲ类场地：地基处理后，全部消除吹填土的液化沉陷，液化等级由现在的严重提高至轻微，可靠提高吹填土及地基土的均匀性。吹填土地基承载力特征值均不小于130kPa，变形模量不小于8MPa。建立淤泥质粉质黏土及粉质黏土竖向排水通道，加快排水固结进程，提高复合地基压缩模量，满足工后沉降要求。

3.桩基设计参数的确定

振冲碎石桩桩间距：根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）7.2.2 条第4 款1）规定，桩间距应通过现场试验确定，并应符合下面规定：因处理深度较大，选用75KW 振冲器，布桩间距可采用1.5m~3.0m。考虑到场地处理深度地基土为素填土（吹填土）、淤泥质粉质黏土压缩模量小，地基处理后压缩模量提高较大，应采用较大的置换率才能满足设计院关于沉降的要求。因处理范围大，为节省工程造价，为优化地基处理设计提供依据，采用较低置换率（较大的桩间距），本次振冲碎石桩的桩间距取1.6m、1.8m、2.0m。

沉管砂石桩桩间距：根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）7.2.2 条第4 款2）规定，沉管砂石桩桩间距不宜大于砂石桩直径的4.5 倍（4.5×0.4=1.8m)，对松散的地基土，应根据挤密后要求达到的孔隙比确定。根据场地填土原位测试成果判定，结合以往吹填土区域地基处理工程经验，当要求沉管砂石桩振密消除或部分消除地基土液化时，应采用较小的桩间距，保证处理效果。故确定沉管砂石桩的桩间距取1.2m、1.3m、1.4m。

4.施工情况

4.1 施工设备投入

本次地基处理施工共计组织施工设备4 台，包括强夯设备1 台，沉管砂石桩设备2 台，振冲碎石桩设备1 台，现场施工采用自发电。检测设备包括载荷试验设备、土基回弹模量设备、标贯（重型动力触探）试验采用机械提升自动落锤标贯（重型动力触探）设备及检测试验成孔钻探设备。

4.2 强夯施工情况

根据地基处理方案，本次强夯施工，夯击能为1000kNm、1500kNm、2000kNm、2500kNm、3000kN，共计5 种。夯锤重量采用13t、22t，夯锤采用圆形，直径2.4m。现场施工按强夯试验方案技术要求完成。强夯施工区块平面布置图，如下：

根据强夯施工现场沉降测量统计，夯击能1000kNm 的平均夯沉量为0.75m；夯击能1500kNm 的平均夯沉量为0.65m；夯击能2000kNm 的平均夯沉量为0.85m；夯击能2500kNm 的平均夯沉量为1.07m；夯击能3000kNm 的平均夯沉量为1.00m。

根据夯沉量统计sy7 区夯沉量较大，根据施工记录，sy7 区施工时周围地面发生隆起，经现场实测平均隆起高度400mm，统计夯沉量时第二遍点夯夯沉量较大，经分析sy7 区第二遍点夯前降雨，受降雨影响，回填区受雨水浸泡，吹填层含水量增加，造成第二遍点夯夯沉量较大。

4.3 沉管砂石桩施工情况

根据地基处理试验方案，本次沉管砂石桩施工，沉管砂石桩的桩间距1.2m，1.3m，1.4m。桩径为400mm，桩长为8.8m，11.0m，13.8m。现场施工按沉管砂石桩试验方案技术要求完成。沉管砂石桩施工区块平面布置图，如下：

受回填区材料及强夯影响，沉管砂石桩施工时先将表层回填山皮石清除1 米，然后正常施工，终孔投料、砂石料振密、桩套管拔出等施工工序严格按照沉管砂石桩试验参数，控制施工。正式施工前，在试桩时，桩管提升过程中，桩尖自动打开受到地层裹包影响，导致桩管内的砂石流入孔内受阻，经现场解决，施工时在桩尖上部安装圆形套筒。有效解决投料问题。沉管砂石桩施工结束后统一采用振动碾碾压2 遍处理。

4.4 振冲碎石桩施工情况

根据地基处理试验方案，本次振冲碎石桩施工，沉管砂石桩的桩间距1.6m，1.8m，2.0m。桩径为800mm，桩长为17.3m，23.0m。现场施工按振冲碎石桩试验方案技术要求完成。施工情况如下：

实际施工时经过试桩，并参照地质勘察钻孔资料，设备的功效及我公司以往类似工程经验，最终施工桩长为23.0m。本次振冲器采用75kW 振冲器，施工过程中成孔水压按200-600kPa 控制，造孔速度平均1m/min。振冲器密实电流按75A-80A 控制。

5.地基处理结论

5.1 强夯地基处理

综合考虑造价、工期、施工工艺适用情况，强夯夯击能在1000kNm~1500kNm 范围时，地表以下2m 地基土可得到改善，强夯处理后地基承载力特征值可满足70Kpa 设计要求。可用于室外地坪、绿化带等不均匀沉降要求不严格及不需要消除液化沉陷的场地。

强夯夯击能在2000kNm~3000kNm 范围时，地表以下4m地基土可得到改善，强夯处理后地基承载力特征值≥100Kpa，变形模量≥6MPa，土基回弹模量35.2~47.2MPa，平均值41.9MPa，可用于厂区道路、停车场、管沟带、室内地坪等需适当控制沉降及部分消除液化沉陷的场地。局部根据设计具体要求，可选择性使用沉管砂石桩。

5.2 沉管砂石桩地基处理

沉管砂石桩施工桩径400mm，桩间距1.2m、1.3m、1.4m。桩长8.8m、11.0m、13.8m。综合考虑造价、工期、施工工艺适用情况，建议采用桩径400mm，桩间距1.3m、1.4m。桩身材料的用量约为理论桩体的1.35。根据施工情况，沉管砂石桩施工前先铺填一层山皮石作为施工作业面，回填厚度不小于1000mm。待沉管砂石桩施工完成后，在进行表层碾压或夯实处理。

在厂区道路、停车场、管沟带、室内地坪等需适当控制沉降及部分消除液化沉陷的场地适当选取沉管砂石桩+强夯的地基处理方案。

5.3 振冲碎石桩地基处理

振冲碎石桩施工桩径800mm，桩间距1.6m、1.8m、2.0m。桩长17.3m、23.0m。综合考虑造价、工期、施工工艺适用情况，采用桩径800mm，桩间距1.8m、2.0m。桩身材料的用量约为理论桩体的1.34。

在荷载较大且沉降要求受控的铝粉仓库、炭块仓库、室内中小型动力设备等室内地坪场地采用振冲碎石桩+强夯的地基处理方案。