上海隧道工程有限公司福州分公司 福建福州 35000
摘要：随着现代化建设进程的加快,中国工程建设规模日益扩大、难度不断提高,对地基提出更高的要求。人们常将不满足建筑物对地基要求的天然地基称为软弱地基或不良地，软弱地基通常要经过人工处理后再建造基础,这种地基加固称为地基处理。为解决软弱土层承载力不够、稳定性不足、沉降不均匀等问题，以温州市域铁路S1线一期工程机场站工程为例，针对温州特殊软弱土层，文章阐述了几种不同的排水固结法地基处理方案的优缺点，并期望对后续类似地质情况的地基处理提供参考。
关键词：地基处理 软弱土层 真空预压排水固结法
1工程概况
温州市域铁路S1线一期工程机场站及部分区间隧道（S1、S2并线）：机场站为地下双层侧式和岛式结合车站，深基坑尺寸为：基坑面积为19185.6 m2，坑底标高分别为-12.67m、-16.074m、-13.75m，车站两端接已建区间隧道，采用明挖顺筑法施工。深基坑工程安全等级为一级，附属基坑安全等级为二级。
2 水文地质情况
根据勘察报告，拟建场地在钻探深度 (86.0 m) 内土层自上而下主要为人工填土、硬壳层黏土、淤积软土、冲淤积砂土混合层、湖沼相及海相交互粘性土、河流冲积的碎石类土层等[2]。
根据地下水的赋存形式、埋藏条件和分布情况，场地在勘探深度内有地下水，主要有第四系孔隙潜水及承压水。场区在勘探深度范围内，上部有巨厚层滨海相淤积软土，为典型的不良地基土，具含水量高、压缩性高、灵敏度高、抗剪强度低等特点。场区在勘察深度范围内未发现地质构造通过，场区内未发现滑坡、崩塌、土洞、采空区等其它不良地质作用。
3 场地特点综述
基于勘查情况，目前场地特点具体如下所示：
1）淤泥层深厚。根据工程勘察报告，吹填土、淤泥及淤泥质黏土层厚度超过60m，土层压缩性高，工后沉降大。
2）承载力低。表层为吹填土，虽经过一次地基处理，但处理效果不理想，真实现场实际平均地基承载力不足50kP，土体强度无法保障施工机械进场，无法直接堆填宕渣。
3）稳定性不足，无法进行宕渣堆载及土方开挖作业。
为保证工程建设的顺利进行，必须进行二次地基处理，地基处理要求如下所示：
1） 降低地基土压缩性，控制场地整体沉降量，减少不均匀沉降，确保工程的正常使用功能。
2）提高地基土的承载力，满足施工进场要求，满足场地回填宕渣要求。
3）提高土体稳定性，满足土方开挖要求；
4 地基处理方案对比
本次地基处理为地基土的二次加固，其处理对象为前期已处理的吹填土下卧的深厚土层，结合温州淤泥土层工程力学性质及当地工程经验，减少工后沉降的处理措施主要有：深层搅拌法（水泥搅拌桩）、真空堆载联合预压、强夯法、换填垫层+土工格栅结合冲击压实法等。
水泥土搅拌法施工速度快、处理周期短但造价较高不适宜大面积使用，只能在局部路段加强使用；强夯法及冲击压实法对吹填区地基土的处理无法达到良好的效果。目前温州垦区常用的软弱土地基处理方案如下所示：
4.1、 堆载预压排水固结法
类似于垦区围堤的地基处理方法。在土体中插入塑料排水板作为竖向排水体，抛填1.0-1.5m厚的中粗砂垫层作为水平排水体，然后回填开山土石进行超载预压。温州机场扩建工程机场跑道采用堆载预压法，堆载高度6m，预沉降已有2.0m左右。
此方案特点：
具有竖向及水平向排水通道，土体排水固结速度快；排水固结产生预沉降后，可控制工后总沉降及不均匀沉降；土体性质得到改善，如c、φ值增加，强度增长；另一方面，由于地基强度过低，堆载预压需逐级加载，待每一级固结稳定后才能进行下一级堆载，为保证地基稳定性，堆载速率需与地基承载力增长保持一致，一般而言，每级加载1.5-2m，每级间隔时间15-20d左右；这造成了工期的延长，如温州机场地基处理持续近2年；同时该场地并不适合直接进行堆载，直接堆载将导致宕渣挤入吹填土及淤泥层中。
4.2 真空预压排水固结法
采用传统真空预压法同样可以达到堆载预压排水固结法减小工后沉降，提高土体强度的目的；真空预压提供的预压荷载约80kPa以上，相当于堆载4-5m的高度，但其工程造价要低于相应堆载高度的堆载预压方法。
但由于目前所采用的传统真空预压法其工艺存在缺陷，再加上存在高含水量、高黏性淤泥质土导致的排水板淤堵及真空度传递等问题。浙江省围垦区淤泥的颗粒极其为细小，在排水固结的过程中容易吸附到滤膜上粘聚成团造成滤膜堵塞；同时现在所采用的排水板滤膜大都为长丝压轧形成，表面为凹凸结构，凹面部分不透水，凸面部分透水，造成凹面部分淤泥含水量无法降低，容易使整个表面形成致密土砣，导致渗透性降低或堵塞；其次水平真空管上透水孔的设置导致了真空度水平方向上的损失，真空管与排水板绑扎连接方式导致真空度无法很好的传递到排水板中，真空度在竖向传递过程中也损失极大。由于塑料排水板淤堵以及真空预压过程中真空度传递损失，导致地基只有表层约1m厚左右形成硬壳层，而下层仍为流塑性淤泥。
4.3 复式真空预压排水固结法
该方案由传统真空预压排水固结法基础上改进而来，具有上述真空预压法的技术优点；同时由于采用了整体式排水板技术、直通技术，避免了上述真空预压法的技术缺点；从而可保证塑料排水板不堵塞，真空度传递效果更好；相比于传统真空预压法，该方案工期可节省四分之一左右，且无需砂垫层，比传统真空预压法略有降低。
同时，该方案可实现真空联合堆载。即先进行复式真空预压处理，地基强度提高到一定程度时，再进行一次性堆载，堆载高度3.0m左右，有效荷载130kPa以上（堆载预压4m其有效荷载不足80kPa），该方法处理效果好，排水速度快，工期不到堆载预压一半。
经综合比选，确定实施方案如下：
1）对于范围大的，沉降控制严格的区域，采用复式真空预压法联合堆载方式。堆载高度根据现有场地标高、场地设计标高、地基沉降及面层施工层厚度综合确定[1]。
2）主要道路以机动车为主，交通动荷载引起的不均匀沉降较大，道路区采用复式真空预压法联合堆载方式，同时内环道路作为施工期施工道路，利用重载车辆加速道路沉降，减小工后沉降。
3）次要道路、绿化区域需保证施工进场，以强度控制为主，同时消除部分沉降，采用复式真空预压处理，地基处理结束后根据工程建设要求进行场地回填。
4）开挖区域采用桩基础，地基处理以强度控制为主，采用复式真空预压处理，地基处理结束后根据工程建设要求回填部分宕渣，减少与周边回填场地的高差，防止土体隆起，保持稳定。
4.5 地基处理指标：
1）沉降：开挖区域、道路、以沉降控制为主，沉降控制严格，工后沉降量≤50cm；处理范围内土体固结度达到80%以上。
2）强度：地基能满足打桩机等大型机械进场，处理后表层地基承载力≥60kPa（载荷板试验），3m内土体强度≥15kPa（十字板剪切强度）。
3）稳定性：基坑及水域边界处需保持土体稳定性，要求处理完后，土方开挖3m，土壁保持稳定。
5结语
以上地基处理方案针对温州特殊软弱土层，对施工现场地基土承载力，稳定性具有明显的提升，为进场施工提供条件，确保工程顺利进行。此次比选的地基处理方案，对各地方特殊软弱土层均具有借鉴意义；不仅对大面积开挖的地铁车站、明挖区间适用，对于房屋建筑项目也具有借鉴意义。
参考文献：
[1]温州市域铁路S1线一期工程机场站基础图
[2]《温州市域铁路 S1 线一期工程详细勘察机场站》