静动联合排水固结法及其在填海工程中的应用.pdf

第 2 9卷第 3期 2 0 1 2年 9月 土木工程与管理学报 J o u r n a l o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d Ma n a g e me n t V 0 l _ 2 9 No 3 S e p 2 0 1 2 静动联合排水固结法及其在填海工程中的应用 刘祖德 ， 杜 斌 ， 司马军 ， 邹 勇 ( 1 武汉大学土木建筑工程学院， 捌北武汉4 3 0 0 7 2 ； 2 中工武大设计研究有限公司，湖北武汉4 3 0 0 7 2 ) 摘要： 首先介绍了静动联合排水固结工法及其特点， 并着重说明了其与传统强夯法的区别， 然后介绍了静动 联合排水固结法的核心机理及该工法的设计要点。结合厦门集美大桥高崎侧接线一、 二期工程饱和吹填软土 的地基处理设计和检测， 分析了静动联合排水固结法在处理填海造地工程上的一些优势， 可供类似工程应用时 参考。 关键词 ： 静 动联合 ； 排水固结 ； 强夯 ； 吹填 软土 ； 地基处理 中图分类号： T U 4 7 2 3 文献标识码： A 文章编号： 2 0 9 5 - 0 9 8 5 ( 2 0 1 2 ) 0 3 -00 6 7 -0 6 S t a t i c Dy n a mi c Co mb i n e d Co n s o l i d a t i o n M e t h o d a n d I t s App l i c a t i o n i n t h e S e a Ba c k f i l l i ng En g i ne e r i ng U Zu d e ，DU B i n ，S I MA J u n ， ZOU ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， Wu h a n U n i v e r s i t y ，Wu h a n 4 3 0 0 7 2 ，C h i n a ； 2 C A MC E WHU D e s i g n&R e s e a r c h C o L t d ， Wu h a n 4 3 0 0 7 2 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：Fi r s t l y i n t r o d u c e s t h e s t oi c d y n a mi c c o mb i n e d c o n s o l i d a t i o n t e c h n o l o g y a nd i t s c h a r a c t e ris t i c s， hi g h l i g h t i n g t h e d i f f e r e n c e f r o m t h e t r a d i t i o n a l d y n a mi c c o mpa c t i o n t e c h n o l o gy ，t h e n d e s c rib e s t h e c o r e t h e o r y o f t h e t e c h n o l o g y，i l l u s t r a t e s t h e de s i g n a n d c o n s t r u c t i o n f e a t u r e s s i mu l t a n e o u s l y F i n a l l y， t h e d e s i g n a n d t e s t i n g o f t h e X i a me n J i me i B ri d g e c o n n e c t i o n p r o j e c t O ff G a o q i s i d e ( 1 s t a n d 2 n d s t a g e s )i s i n t r o d u c e d ，i n w h i c h s a t u r a t e d h y d r a u l i c f i U s o ft s o i l fo u n d a t i o n t r e a t me n t p e r f o r m e d ，a r e f e r e n c e f o r s i mi l a r e n g i n e e rin g a p p l i c a t i o n s Ke y wo r d s：s t a t i c d y n a mi c c o mb i ne d；d r a i n a g e c o n s o l i d a t i o n；d y n a mi c c o mp a c t i o n；s o f t b a c k fil l i n g s o i l ：fou n d a t i o n di s po s a l 静 动联 合排 水 固结法 ( S D C C M-S t a t i c D y n a mi c C o mb i n e d C o n s o l i d a t i o n Me t h o d ) 是在堆载预 压排水 固结法和强夯法的基础上发展起来的一种 新型地基 处理方法。强夯法 主要适用于加 固填 土、 碎石土 、 黏性土、 砂土及湿陷性黄土， 对饱和度 较高的粉士和黏性土地基 ， 强夯法处理效果不显 著 ， 甚 至有 人把 在 淤 泥地 基 上 强夯 视 为 “ 禁 区” 。S D C C M 工法在处理淤泥质 土， 淤泥 ( 含 吹 填材料) 等饱 和度较高的粉土和黏性土时 ， 具 有 处理效果好 ， 固结速度快等优点 ， 特别适合于处理 填海造地工程 中的软弱淤泥地基 。S D C C M 工法 的基本思想是 ， 通过设置排水通道 ， 改善地基土的 竖向排水条件 ， 结合强夯法和堆载预压法的优点 ， 使两者互相补充和促进 ， 即利用静载进行初始 固 结 ， 利用动荷载的强大 冲击能激发较高 的孔隙水 压力 ， 并使其在静荷载作用下逐渐消散 ， 从而达到 固结效果 ， 提高土体强度。 1 9 9 4年 ， 刘祖德教授在主持设计厦门高崎国 际机场跑道延长段填海工程中， 首次提 出并成功 应用动静联合排水 固结法 ， 取得了 良好 的社会效 益和经济效益 ， 其后该工法在较多的填海工 程中得到推广 ， 如深圳 市宝安新 中心区裕安路软 土路基处理工程 ， 西部通道填海及地基处理工 程 j ， 广州南沙泰山石化仓储区 1期淤泥质地基 处理工程 。 。 等。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 - 0 2 1 5 作者简介：刘祖德( 1 9 3 2 一 ) ， 男 ， 江苏元锡人 ， 教授 ， 研究方 向为地基处理 ， 纠偏托换( E ma i l ： p o n y 4 0 8 s o h u t o m) 6 8 土木工程与管理学报 2 0 1 2年 静动联合排水 固结法 S D C C M工法主要从改善土体渗透性、 静力固 结 、 动力固结等方面促进土体 固结 ， 提高土体物理 力学性质 ， 但并不是静动两种固结模式 的简单叠 加 ， 它具有其 自身明显的特点 。 1 1 改善土体渗透性 一 般地 ， 天然沉积的软土地基土层都是交替 出现 ， 各土层渗透系数不 同， 水平方 向的渗透系数 按照各土层厚度进行加权平均 ， 即为： k h =( k l h 1 +k 2 h 2 +k 3 h 3 ) ( h 1 + h 2 十h 3 ) 垂直渗透系数为 ： k =( h 1 +h 2 +h 3 ) ( h i k l + 2 2 + 3 k 3 ) 经推导可看出加权平均后的等代水平渗透系 数大于竖 向渗透系数 ， 但是水平渗透并不能直接 把孔隙水排出来 ， 而必须借助竖 向排水体系实现 排水 固结 。这个结论 同样也适用于吹填土。 为了提高土体的竖向排水能力 ， S D C C M工法 要求在地基中埋设较密的竖 向排水体( 如塑料排 水板 ) 以提高宏观 k ， 而砂垫层具有加强水平排 水作用两者同时作用 ， 构成软弱淤泥 良好的 自排 水体系。 1 2静 力 固结 根据静力固结理论 ， 软土固结所需时间与排 水距离的平方成反 比， 插打塑料排水板可以增加 土层 的排水途径 ， 缩短排水距离 ， 在压缩性高 、 含 水量 大、 孔隙 比大 、 软土较厚 的土层 中效果更 明 显 。 插打排水板后 ， 在软弱地基表面均布地堆载 ， 按序铺设水平砂层和填土。在该静荷 载作用下 ， 加固土体中产生附加应力 ， 引起 的超静孔隙水压 力 ， 在静置期( 如 7天至 1个月 ) 内， 土颗粒 间的 水通过排水板排 出地层以外 ， 超静孔隙水压力逐 渐消散 ， 地基完成初步固结。 1 3静动联合固结 当堆载引起的超静孑 L 压大部分消散之后进行 强夯 ， 强夯激发附加动态超静孔 隙水压力使静载 引起的残余孔压值 + 激增到相当高的+ 。 。 这种 + 。 并 不会 随夯击 动能的移去而 自动消 除， 反而会受到动载的“ 激励” 触发软土颗粒结构 排列进一步定 向移动或转动而具 有长效 固结效 果 ， 促成了第二轮渗透固结过程 ， 使土体中更多的 孔隙水排出， 达到进一步固结压密的效果 ， 较之单 纯 的静力固结 ， 压密效果往往更加明显。 1 4 S D C C M工法的特点 相对 于经典 的静力 固结模 型 ， 1 9 5 6年 法 国 Me n a r d教授所创建的动力 固结模 型具有 以下特 点： 土体中含有少量气泡的可压缩液体； 固结时土 体中排出液体的小孔 的孔径是变化 的； 弹簧刚度 为变数 ； 活塞有摩阻力。 基于以上模型， 动力 固结主要通过 以下几种 方式完成 ： ( 1 ) 饱 和土的压缩性 。强夯时 ， 气体体 积压 缩 ， 孔压增大 ， 随后气体有所膨胀 ， 孔隙水排 出的 同时， 孔压就减少。 ( 2 ) 产生液化 。土体中气体体积百分 比为零 时 ， 就变成不可压缩 的。相应于孔隙水压力上升 到覆盖压力相等 的能量级 ， 土体 即产生液化 。但 若继续施加能量 ， 则 除了使土起重塑 的破坏作用 外 ， 能量纯属是浪费。 ( 3 ) 渗透性变化。超孔压大于颗粒 间的侧 向 压力时， 土颗粒间 出现裂 隙， 形成排水 通道。此 时， 土的渗透系数骤增 ， 孔隙水得 以顺利排出。孔 压消散到小于颗粒间的侧 向压力时 ， 裂隙即 自行 闭合。 ( 4 ) 触变恢复。土体 的强度逐渐减低 ， 当出 现液化或接近液化时， 强度达到最低值 。此时土 体产生裂隙， 而吸附水部分变成 自由水 ， 随着孔压 的消散 ， 土的抗剪强度和变形模量都大幅度增长。 与 Me n a r d理论 相 比， S D C C M 中的“ 强夯机 理” 与 1 9 5 6年法 国 Me n a r d教授所创建 的动力 固 结的四点基本原理有着较大 的区别 ， 主要可概括 为以下几点 ： ( 1 ) S D C C M可 以兼 收夯 实堆载三相 土体效 果之利 ， 但对下卧软黏土淤泥来说 ， 其压密必须经 过排水 固结 的过程 ， 在压 密的动力 源 中， 静载为 主、 动载为辅。静载为内因， 动载为外 因， 没有静 载存在 ， 动载稍纵即逝 ， 不能产生长效渗透固结过 程 ， 而强夯压密效果也必须在堆载压下逐渐发挥 完成 ， 因此关键问题在于如何使动载在黏土中激 发产生的超静孔压激增 ， 形成第二轮的渗透 固结 过程 ， 只有这样 ， 静 、 动荷载才能相辅相成 ， 充分转 化 能量 。 ( 2 ) S D C C M 强夯加 固对象 应包括堆 载土体 和下卧淤泥层 。但实际上， 软黏土淤泥中， 不太可 能出现 Me n a r d动力 固结作用所强调 的可提供排 水通道的土 中直 通裂隙 ， 故 S D C C M工 法要求事 先加强淤泥的自排水能力 ， 保证在静 、 动荷载作用 下产生 的孔 隙水压 力能 迅速消散 ， 这是 S D C C M 工法与一般强夯法的区别 。 ( 3 ) 由于软土地基必须先堆载， 然后强夯 ， 故 第3期 刘祖德等 ： 静动联合排水固结法及其在填海工程中的应用 6 9 该工法能使经典意义上的动力固结作用得到充分 发挥 ， 即动力八面体压缩应力作用下孔压增长 明 显 ， 而动力八面体偏应力幅值相对较小 ， 使土体 固 结得更彻底 ， 相当于较大的静力超载预压 _ 1 J 。 ( 4 ) S D C C M通过填土及其填料控制， 避免夯 锤直接接触软土 ， 砂垫层同时具有加强水平排水 作用 ， 同时强调创造有效强夯的作业场地 ， 满足施 工机械 和夯锤存放迁移 、 夯坑限制坑深等要求。 同时由于砂垫层及堆载的扩散作用， 避免冲击荷 载对浅层软土造成结 构破坏 ， 浅层土体强度难 以 提高甚至降低 。 ( 5 ) 堆载结束后， 要求静置一段时间， 使静渗 透 固结完成大半之后才能施夯 ， 以充分发挥动力 固结作用。 ( 6 ) 夯击单击 能一定要 与影 响深度 匹配， 分 级堆载强夯时， 夯能应逐渐增加。 ( 7 ) S D C C M 有效程度取决 于动载传递 路径 和传播深度 ， 一般要求锤形为扁平圆锤。 2 S D C C M主要工作机理 在 S D C C M工法 中， 强夯不 是靠其 瞬时动力 即刻压密下卧饱和淤泥地基土体 ， 其动渗透 固结 过程与强夯夯实三相填土 的机理完全不 同， 而是 先借助强夯 动力 引起 淤泥土孔 隙水压力 骤然升 高 ， 土骨架内结构和组构发生调整 ， 只是有少量形 变 ( 畸变 ) ， 基本无体变 ， 但是瞬间过后 ， 在这种 已 有插板使之加强了 自排水功能的淤泥内部就立 即 启动了新一轮的“ 动渗透固结” 过程 ， 而且这种动 渗透固结过程 的规律与常规 的 T e r z a g h i 渗透固结 过程也有所不同， 历时缩短 ， + 。 更易消散 。 在相 当长的一段 时期 内， 国内外对动力 固结 的研究主要集 中在如何使大功率的强夯或重锤击 实加速软黏土淤泥的固结。大部分研究者将夯击 能量做功分解为弹性振动消耗、 畸变消耗、 热能转 化消耗 、 颗粒破碎消耗 ； 但加起来还是小于强夯动 能 ， 我院土工试验室进行近半年 的特种试验研究 表 明， 饱和二相土的有效应力转化就是土体 内部 “ 内熵” 转化过程。 T e r z a g h i 渗透固结理论仅仅是建立了一半渗 透 固结理论经典渗透固结理论 ， 压缩 固结线 ( 一日 ) T e r z a g h i 流变模型中弹簧元件 的弹性模量 E只能代表一种简单组构的土骨架变形模量 ， 见 图 1 。 逐渐老化 ， 组构逐步调整 ， e随 1 降低至 C 点 的 e 。 ， 虽 p 不变 ， 但随着 l 增加 ， e降低。第 结 e n 小( 夯 后1 e 小( 夯前) p ( 静 载固结) p p B 一 静渗透 固结 一c 也可能是次 固结过程 一c动 渗 透 固 结( 一 - c ) A c一 一D动 超 固 效应 阿以是等 向p，或一 维单向p ，最好是一维单 图 1 固结理论比较 二种途径就是我们所讲的动渗透固结。同样是 A c， p 不变 ， 但本质上不 同了， 弹簧元件不再是 自 动老化 ， 组构的调整不再需要时间， 动力强夯使其 瞬时受损 ， 表现在土骨架上的有效应力 自动减小， 超静水压力在 p 不变的条件下 ， 静孔压 + M 升高 到 +AU 。 ( A _ A 向左平移一段) 。开始了第二轮 的新的动渗透 固结过程 ， 即 A 一 C过程 。一般认 为 A 横距应等于C B。最终导致 ： 在相同的有 效静 固结压力 P 下有 两个 稳定 的孔 隙 比 e 和 e ， e 小于 e 。表观上 ， 其降低值全取决于动力强 夯 ， 但实际上与原静力荷载所引起的土骨架上有 效应力也有关系。 次固结是靠时间来换取静载需求量， 动力 固 结是靠动力强夯来换取静载需求量。这两种换取 的静载需求量都是有 限的， 但是工程效果却都是 显著的， 后者还有促进加速固结的作用。从深圳 西部通道现场静、 动联合排水 固结法 中发现 ， 动渗 透固结过程中的 “ l 消散 e t 是直线坐标上等 速 型 的 ， 见 图 2 。 图 2深圳 西部通道 中的 S D C C M 一 次动渗透 固结过程结束之后 ， 土体重新 回 到静态固结状态中。这 时孔隙比处在 e (e ) 的 土， 经历了A 一C固结过程后 ， 已具备了一种 静动超 固结性效应 ， 即实际的P 会 自动右移到 p 上 ， 具有超固结特性 ， 而实际上 ， 土中有效应力 已 增加了 ， 故 c点以后的行为遵循着 c B D的路 径行进， 在水平段 c 一日， 土体积不变， 不作功。以 上叙述即可代表静 、 动联合排水 固结法工作机 理 的核心内容 。 另外 ， S D C C M工法强调夯击能应与堆载相匹 P - I _ L 7 0 土木工程与管理学报 2 0 1 2年 配 ， 这是因为 +A U 中包含了静力和动力两方 面 的因素 ， 缺一不可。静载是 + 。 的根本 内因， 没有它就不产生 + 。 ， 但是 ， 若 D的动能不够 大 ， 不足 以使 + 。 趋 于稳定值 ( 高值 ) ， 那 + 。 的效果就会减小 。相反 ， 老是重 复打 ， 遍数 再多也不会使 +40 有效升高 ， 见图 3 。 图 3 多次夯击与超静孔压的关系 3 S D C C M设计及施工要点 ( 1 ) 软土地基整平 ， 抽 水降水， 地表晾 晒， 铺 设复合土工布， 再铺一层厚为 5 0 8 0 c m的砂垫 层 ， 挖盲沟 ， 插打排水板 。 ( 2 ) 处理 软土地基 时， 必须填筑一定厚度的 填土 ， 填土土料宜用砂性较大， 地基承载力较大的 良好料源 ， 可用碎石土 、 砂土 、 低饱和度粉土、 砂质 或砾质黏土 ， 其含水量应接近最佳含水量 ， 分层推 平填筑 、 压实， 分层厚度 0 5 m， 交工面下留 1 0 m 砾质黏土或粉质黏土垫层。填土可以避免出现橡 皮土现象 ， 避免软土层产生较大的剪切变形。 ( 3 ) 为保证软土层在动荷作用下不被过分扰 动 ， 宜采用“ 少击数多遍数” 、 “ 先轻后重 ” 的施工 程序。根据分级填土的级次增加。第一级填土的 夯击能总量取决于淤泥土性质和填土厚度 ， 不能 过大 ， 最后一级填土的夯击能总量则主要取决其 加固软土的厚度和软土固结度 的状况， 要保证能 够有效压密深部淤泥。 ( 4 ) 单点击数的确定原则是要以较少的冲击 次数产生较大的孔隙水压力和较小的剪切变形。 点夯击数视土质而定 ， 避免淤泥土产生过大 的侧 向位移( 挤出破坏 ， 夯坑过深 ) 和地面隆起 。黏性 大的土 ， 次数要多些( 46遍 ) ， 砂性大的土一般 2 3次即可。点夯结束 ， 满夯并平整至交工面高 程后 ， 用 2 0 t 振动压路机碾压 6 8遍。 ( 5 ) 对于非饱和土或填土 ， 地基处理规范 中 常以最后两击 的下沉量之和的平均值小 于 4 c m 来控制每点的夯击击数 ； ( 6 ) 对饱和软黏土采用上述标准可能无 法收 锤或导致橡皮土现象。建议按 下述控制原则确 定 ： a 夯沉量控制 ， 即以击与击之间夯沉量的发展 速率来控制 ； b 孔隙水压力控制 ， 即以前后两击孔 压增量幅值大小作为控制标准。 ( 7 ) 堆载后 的静置时间和不同夯击次数 间歇 时间须通过试夯和施工过程中的全程监控进行及 时调控 ， 以孔压消散程度来确定。 4 工程实例 4 1 工程概 况 厦 门集美大桥高崎侧接线一、 二期工程位于 厦门高崎国际机场北侧 ， 主要 功能为集美跨海大 桥高崎侧提供施工用地 ， 为厦门岛东北部 的市政 工程提供土地资源。本工程综合考虑了航空港将 来扩建 ， 为飞行 区基础造地做好准备。工程设计 填海造地总面积为 9 0 9 2万 m ， 填海交工面平均 高程为 + 5 5 0 m( 1 9 8 5年黄海高程 ) 。 根据勘探 ， 场地 内 自上至下分布的地 层主要 有 ： ( 1 ) 人工填土( Q ) 素填土 ： 松散状态 ， 稍湿 一湿 。主要 由黏 性土组成 ， 含约 1 0 左右 的中粗砂 ， 该层 主要分 布在陆域。层底埋深为1 8 O 7 0 0 m， 厚度为 1 8 0 7 0 0 r n。 冲填土 ： 松散状态 ， 饱和 ， 由中粗石英砂颗 粒 回填而成 ， 泥质含量 1 0 2 0 ， 主要 揭露于 海岸滩涂地段 。层底埋深为 1 6 01 2 9 0 m， 厚 度为 0 7 01 2 9 0 m。 ( 2 ) 第 四系全新统海积层( Q ) 淤泥 ： 流塑状态， 饱和， 含砂量约 占2 5 3 0 。层顶标高为 一 9 7 0 0 7 3 m， 层底埋深 为 1 0 0 1 4 5 m， 厚度为0 4 0 7 6 0 m。 中砂： ： 松散状态 ， 饱和 ， 混流塑状 态淤泥 ， 淤泥含量约 占2 0 一3 0 。层顶标高为 一1 3 1 4 1 7 5 m， 层底埋深 为 1 4 01 5 7 0 m， 厚度为 0 4 0 8 8 0 m 。 黏土 ： 软 一可塑 ， 主要 由黏粒及砂砾粒组 成 ， 含砂砾粒约 5 ， 层顶标高为 一7 4 6一1 8 3 m， 层 底埋深为 4 2 01 1 7 0 m， 厚度 为 1 1 0 4 7 5 m 。 ( 3 ) 残积层 ( Q ) 残积砂质黏性土 ： 花岗岩风化残积物 ， 可塑 硬塑 ， 饱和 ， 主要 由高岭土 、 石英及云母组成 ， 砾 粒含量为 5 9 1 9 6 ， 粉黏粒含量 为 3 2 5 一 6 9 8 ， 该层在场地内均有分布。层顶标 高为 一 1 5 9 9一o 2 5 m， 层底埋 深为 3 1 02 7 7 5 m， 厚度为 0 7 01 8 0 0 m。 第3 期 刘祖德等： 静动联合排水固结法及其在填海工程中的应用 。 7 l ( 4 ) 燕山晚期( Y ) 侵入花 岗岩 包括全风化花岗岩 、 散体状强风化花岗岩 、 碎块状强风化花岗岩， 、 中风化花岗岩 。 ( 5 ) 孤石 呈灰白、 灰黄色 ， 主要 由强 、 微 风化花 岗岩 新鲜花 岗岩组成。 4 2工程地基处理方案 本工程结合机场发展预期进行规划 ， 重要性 等级为一级 ， 场地等级为二级 ， 地基等级为二级。 根据场地现状和使用功能的差异 ， 采用了不 同的 软基处理方案 ， 包括塑料排水板堆载预压法 、 静动 联合排水固结法 、 振冲砂桩复合地基 、 旋喷桩与砂 桩联合加固等。静动联合排水 固结法应用于对沉 降控制要求严格的规划 飞行区 ， 这里仅介绍该区 域 S D C C M工法的应用 。 飞行区场地设计技术标准为： 场道区地基处 理后 的工 后 沉 降 小 于 1 0 e m， 差 异 沉 降 小 于 1 5 0 ， 交工时软基固结度大于 9 0 ； 场 区交工面 下压实度 ： 深度 0 01 5 m， 要求大于 9 5 ； 1 5 m以下 ， 海砂相对密实度大于 0 7 5 。场 区交工面 地基承载力 1 4 0 k P a 。 在处理范围内， 主要设计参数为 ： ( 1 ) 塑料排水板设计 塑料排水板质量与品格要求依据插板深度不 同采用不同材料。插板高程为 +1 5 m， 所有塑料 排水板均从砂垫层顶面开始打设 ， 穿过淤泥层进 入下伏砂质黏性土 0 5 m， 上端高 出砂 垫层 0 2 m。排水板间距为 1 1 m， 等边三角形布置 ； ( 2 ) 排水砂垫层设计 采用水 下 抛 填 或 吹填 中粗 砂 排水 垫层 至 +1 5 m高程 ， 砂的含泥量小 于 5 ， 排水砂垫层 的厚度大于 1 5 m。 ( 3 ) 堆载预压设计 分三级加载 ， 第一级荷载： 吹填中粗砂排水垫 层至高程 +1 5 1 T I ， 吹填厚度为 2 55 5 m， 堆载 时间为 2个月， 间歇时间 1 个月 ( 期间插打塑料排 水板 ) 。第二级荷 载： 吹填海砂 至高程 +4 0 IT I ， 吹填厚度为 2 5 m， 堆载时间为 2个月 ， 间歇时间 为 2个月( 期间强夯施工 ) 。第三级荷载 ： 分层碾 压黏性土至高程 + 5 5 m， 堆载时间为 1个 月， 间 歇时间 6个月( 包括 1个月排水沟施工期 ， 工程完 工后 5个月等待的验收期) 。 预压荷载由吹填黏性 土填土层组成 ， 计算 预 压荷载时考虑预留沉降层厚度 ， 地下水位高程按 + 0 0 m考虑。根据单元统计 ， 本 区淤泥按平均 厚度 、 顶面标高不 同分成 7种不同的状况。淤泥 顶面标高有 一1 0 1T I 、 一3 0 m、 一5 0 I 13 三种。计 算结果表明： 工后沉降、 差异沉降、 固结度分别满 足工后沉降小于 1 0 c m、 差异沉降小于 1 5 0 和交 工时软基固结度大于 9 0 的要求。 ( 4 ) S D C C M工法设计 强夯能级 ： 夯锤为扁平锤 ( 直径 2 5 m、 外包 2 e m厚钢板) ， 夯锤重量为 2 0 0 k N， 落距 1 5 m， 单夯 击能量 3 0 0 0 k N m。 有效加 固深度 ： 根据 Me n a r d公式 ， 该能级强 夯的影响深度为 8 71 3 8 m。厦 门机场二期扩 建工程的经验表 明， 该能级强夯与本区的淤泥特 性 、 淤泥厚度和填土高度相匹配 ， 能有效地促进软 土的动力固结 。 夯击遍数及夯点 问距 ： 共夯 3序 ， 序与序之间 不间歇 ， 每点连续夯 4击 ， 正方形布点 ， 夯点 间距 为 5 0 m， 见图 4 。 图 4 场道 区淤泥静动联合 固结 的夯点布置 点夯结束后， 将砂面推平， 最后再以较低能量 ( 夯锤直径 2 0 m， 锤重量 =1 0 0 k N， 落距 h= 1 0 m， E= h=1 0 0 0 k N m) 满 夯一遍 ( 每点 1 击) ， 将表层松砂 夯实 ， 可 以取得较 好 的夯 击效 果 。 为了避免因施工区域的强夯施工引起相邻已 施工完毕 区域表层填土的松动、 破坏该层的完整 性 ， 可在分界处设置隔振沟( 宽 0 5 m、 深 0 8 m) 。 场地高程 ： 按设计规定逐次完成全部夯击遍 数 ， 用推土机整平填筑面后 ， 测量夯后场地高程 ， 用水准仪按 2 0 m方格 网检查 ， 单元测点 1个 ， 要 求场地大面积 回填的平均标高不应低于设计标高 + 4 0 n l 高程 ， 允许偏差 1 5 0 mm。超 出偏差限 值者应进行补填或削平。 4 3 加固效果 本工程进行了孔隙水压力监测、 分层沉降监 测和地表沉降监测 ， 根据阶段的监测数据 ， 软土 固 结程度 良好 ， 沉降和孔隙水压力均趋于稳定 ， 并通 过使用部 门和上级管理部 门验收。 7 2 土木工程与管理学报 2 0 1 2年 5 结 语 ( 1 ) S D C C M工 法特别适用于填海 造地工程 中处理软淤泥问题 ， 这是因为 ： a 本来软弱淤泥地基上填海造地就是要预先 考虑到工后软基 的固结压缩量很大 ， 填海造陆的 交工面必须超高超载 ， 以保证工后最终的道基底 面和裸土面不再需大量工后补方 ， 使用本工法后 ， 就有可能 以动载代替填 土超载量 以抵消工后沉 降 ， 一方面节约成本 ， 另一方面保证填土质量； b 造陆的填土质量必须保证较大变形模量和 较大的承载力 ， 自然就是 良好的强夯作业面； c 上硬下软的二元结构地基对强夯动能扩散 传播路径有优化的作用， 使淤泥表面动应力范围 扩大 ， 分布更均匀 ， 更趋竖直方 向， 使强夯影响深 度和有效夯实深度增大 ； d 填土层底面配合铺上土工织物、 格栅 ， 可使 夯坑更加浅平。 ( 2 ) S D C C M工法中除 了较大夯击机械之外 ， 不需要任何大型设备， 车辆配备 。节约成本 ， 环保 低耗 。 ( 3 ) S D C C M 工法可 以取代 大部分甚至全 部 过量超 载预压 ， 可节 约大量 土方 的两次大搬 家 ( 超载和卸载 ) ， 缩短工期 。 ( 4 ) S D C C M 工法不需人 为地把软基加 固处 理与后续填土造陆截然分为两个工序 ， 可以一气 呵成 ， 一就二便 ， 简化施工组织和施工管理。 由于具备 以上优点 ， S D C C M工法在填海造地 和陆域造地工程应用 日益广泛。 参考文献 1 龚晓南地基处理手册( 第三版) M 北京：中国 建筑工业出版社 ， 2 0 0 8 2 曾焕金 ， 刘祖德， 刘一亮 ， 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