浅谈围海软基处理技术难点

冯宗义　朱春光

摘要：近年来，滨海以及周边地区围海造地广泛实施，缩短工期和降低工程造价，成为开展软基加固新技术研发工作的首要目的。阐述了围海软基的特点，分析了其相关技术难点，基于水泥搅拌桩处理技术，探讨了围海软基处理措施。

关键词：围海；软基处理；技术难点

围海造地是人类开发利用海洋的重要方式，也是人类拓展生存空间及生产空间的重要手段。世界上大部分沿海国家或地区都有围海造地的历史，也因此积累了比较丰富的成功经验及失败教训，而开展围海造陆工程离不开软基加固技术，因此，围海造地的关键乃是软基处理。

1 围海软基概述

围海工程是指在沿海修筑海堤围割部分海域的工程，其作用为控制围区水位、挡潮防浪，满足农垦、制盐、蓄淡、水产养殖、工业用地，以及发电、交通航运、海岸防护等要求。根据实际需要,还要兴建相应的专用建筑物,如水闸、船闸、潮汐电站、抽水站、鱼道等。

软基系指其压缩层主要由淤泥、冲填土、淤泥质土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基，是指在一定的建筑条件下，工后沉降量和稳定性不满足规范要求的地基。在实际围海工程的施工中，经常会遇到软弱地基不能够满足工程质量要求的情况，必须对地基采取适当的措施进行处理，以改善地基土的强度、压缩性、透水性、动力特性、湿陷性和胀缩性等特性，达到满足工程建设需要的目的。

一般来讲，在沿海地表下埋藏着深厚的松软覆盖层，主要有软粘土、淤泥、淤泥质土或粉砂夹淤等，都不宜作为天然地基，其中淤泥是软粘土的典型代表，淤泥的物理和力学性质有：1)颜色一般为深灰色或暗绿色，有臭味。2)淤泥含有很多细颗粒及大量的有机物腐植质在干燥时比较硬，手搓无砂的感觉。3)含水量和孔隙比较大，容量较小。一般天然含水量W=40％ 一70％ ，孔隙比e>1．0，天然容重γ=l.5一l.8t／m3。４)淤泥强度极低，标准贯入击数N ，承载力很小。且灵敏度很大。对于这种地基应尽量避免扰动，破坏其结构，从而降低强度。5)压缩性很大，通常压缩系数aγ>0．1cm2／kg，因此基础沉降量很大。６)渗透性很小，该地基的固结过程很长，沉降缓慢。因此，在淤泥层上建造水工建筑物，很可能会使基础破坏，产生过大的沉降量或沉降差，建筑物在外力的作用下发生倾斜、滑动等。

2 围海软基处理技术难点分析

通常情况下，围海软基土质主要由粉砂夹粉质黏土、淤泥质黏土和灰色黏土组成。夹层淤泥质黏土厚度达23～26m，含水量达57．3％，抗剪指标较低。现堆积的土层从上至下依次为：①饱和、流塑状、土层极软的灰黄色淤泥，② 饱和、流塑，软流塑状的粉质黏土类砂和粉细砂，⑧ 饱和、松散、稍密状的粉砂夹粉质黏土，④饱和、松散、稍密、夹黏性土微薄层的粉细砂。

其软土地基的抗剪强度很低，要采取有效措施才能建造一定高度的海堤而不致于塌陷。而围海软基处理所所面临的问题是：1)其软土地基的压缩性大，承载能力低，抗冲能力差，细砂容易液化，在外荷作用下，地基可能产生较大的沉降或沉降差；2）土基在渗水流作用下，容易产生渗透变形，特别是粉、细砂地基。

以海堤为例，加强处理软基难点措施为：1）分别应用沙井、水平沙垫层、塑料排水、碎石桩、插板等技术方案来加快基础固结，以加强抗剪强度和地基承载力；2）在堤身周围加筑压载，避免导致堤身滑塌；3）在增大抗剪强度措施中，采取分期间歇施工，使软土地基有足够的时间消散孔隙水压力；4）合理处理海堤上部结构，以达到减轻自重的目的。在建筑海堤时，便于满足施工安全，必要把堤线上预留一个或几个口门让潮水自由吞吐（即龙口）。只要当海堤填筑出水满足特定高度时,封堵这些龙口（即堵口）。堵口常采用抛石截流的方法，在龙口抛投大块石或人工块体、填石竹笼、填石铁丝笼等进行缩窄和封堵，最后形成一道截流堤。堵口截流要先进行水力计算，通过模型试验搞清龙口水力特性，确定合理堵口顺序和施工方法。

当前，在新加坡以及其他某些国家和地区还采用浮运水闸式沉箱到龙口定位沉放的堵口方法。此定位沉放需较长的平潮时间，并限于在潮差较小的海域中使用。堵口截流后龙口段截流堤是透水的，堤身较单薄，应立即进行“闭气”加固。闭气是用黄土、砂、海底粘土等材料截断堆石堤内的渗流。由于潮汐影响，堆石堤内的渗流是双向的，又是在水中抛土，必须满足堤身、地基和渗流稳定的要求。为使滩面更快淤高，提前进行围海工程，常采取促淤的工程措施。促淤一般采用丁坝、顺坝等建筑物；也可以在滩面种植红树林、大米草等植物；而采用长丁坝与潜顺坝相结合的布置，促淤效果较好。开始围海筑堤时，常以原有促淤丁坝和顺坝为基础，加高加宽，可以给施工带来方便。围海工程的重要建筑物，用以挡潮、排涝、泄洪和控制堤内水位。在堵口过程中，还可起分流作用，减少内外水位差。有些堵口难度较大的工程，则必须设置专门的分流闸，堵口后分流闸填埋在堤中。这些分流闸泄水条件很差，应尽量建在岩石地基上。

3 搅拌桩软基处理技术

3.1单桩施工

桩机就位，调整钻机机身，保证钻杆与地面垂直，桩位允许偏差为±10cm，垂直度偏差不应大于1％ 。启动搅拌钻机，钻头边旋转边钻进，钻至设计标高，为不堵塞喷射口，此时并不喷射加固材料，而是喷射压缩空气。当下沉遇到硬土层阻力大、下沉慢时，调整下沉速度，控制下沉深度与设计深度偏差在4-50mm范围内。到达桩底标高后原地搅喷30s进行磨桩端，然后搅拌头自桩底反转并喷浆，匀速搅拌提升。喷浆压力控制在0．5～0，7MPa，喷浆量控制在30L／min。当钻头提升到距地面30～50cm时，关闭灰浆泵，发送器停止向孔内喷浆，到达桩顶部位时进行磨桩头，停留时间为30S。重复下沉搅拌，按钻进的方法重新钻至桩底，此时只搅拌不喷浆，复搅转速采用30～50 r／min。重复提升、喷浆，按照上述操作步骤，采取搅拌头自桩底反转并喷浆的方法将搅拌头提升到地面。移桩，经过检查成桩后移桩机到下一根桩位，重复以上步骤进行后续桩施工。

单桩承载力：成桩28 d后应进行单桩载荷试验，检验数量为总桩数的2‰，单桩低应变动力无损检测数量为2％；钻探取芯做无侧限抗压检测，检验数量为总桩数的2‰。桩底标高偏差：±200 mm，测量机头上升距离及时间。桩顶标高偏差：+100 mm，用水准仪测量。

桩位偏差：≤0．4倍桩径，用钢尺测量。桩垂直度：≤1．5％桩长，用经纬仪测量。桩长允许偏差：+100mm，测量桩管长度或用垂球测量孔深。

3.2施工中应注意的问题

水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。施工中及时核查桩位及桩数，发现漏打要补上。出现下沉困难、电流值偏高、电机声音过大、电机跳闸等现象时，应检查额定电压是否过低；土质较硬时应适当调整下沉速度。输浆管堵塞爆裂，应停机检查输浆管道，拆洗输浆管，调整喷浆口球阀问隙。搅拌钻头要经常检查，发现叶片磨耗过大等现象，要及时更换新钻头及叶片；机器声音突然变小，电流值下降，叶片或钻头脱落，应及时更换新的钻头。喷射用浆液必须搅拌均匀，每罐搅拌时间不得小于3min，水泥浆液应经过滤，避免喷嘴堵塞。浆液住使用过程中应进行轻微搅拌，避免浆液沉淀。储浆罐内的储浆量应不小于一根桩的用量加50kg；若储浆量小于上述量时，不得进行下一根桩的施工。

施工因故停浆时，应将搅拌头下沉至停浆点以下0．5m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。若停机超过3h，宜先拆卸输浆管路，并清洗干净；在12h内采取补喷处理措施，补喷重叠段应大于100 cm；超过12h应采取补桩措施。

4 结语

软基处理已经成为当前围海工程中的首要技术难点，鉴于围海软基特性，必须搜集相关的地质资料。一般在围海工程中常用的软基处理有垫层法和搅拌桩施工工艺，合理选取适当的处理方法，才能缩短工期和降低工程造价。

参考文献

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