高真空擊密法在軟土路基處理中的應(yīng)用

張傳明

（泰安市岱岳銀河水務(wù)有限公司，山東 泰安 271000）

高真空擊密法是一種快速加固軟土地基的新技術(shù)，比傳統(tǒng)強(qiáng)夯的方法適用范圍更廣,該技術(shù)在2005年已由上海港灣軟地基處理工程有限公司申請(qǐng)專利，并隨后在軟土地基處理中得到較好的應(yīng)用。其加固機(jī)理是采用快速高真空排水法快速排出土中自由水，再結(jié)合變能量擊密法增加土體的密實(shí)度，通過調(diào)整高真空排水與變能量擊密的施工參數(shù)，反復(fù)擊密土體，在表層形成厚度約6～7 m的超固結(jié)硬殼層，使得表層荷載有效擴(kuò)散，減少了因荷載不均勻產(chǎn)生的沉降，從而達(dá)到降低土層含水量，提高密實(shí)度、承載力，減少地基工后和差異沉降量并消除砂土液化的目的。本文對(duì)采用該工法進(jìn)行施工的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果及理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行研究，驗(yàn)證了高真空擊密法在軟土地區(qū)處理地基是可行的，并具有一定的優(yōu)越性。

1 工程概況

該工程位于長(zhǎng)江三角洲軟土地區(qū)。該地區(qū)土層分布如下：第一層是淤泥，流塑，為河底、魚塘浮泥，河道及魚塘內(nèi)有分布，層厚0.30～1.3 m，壓縮性極高，工程性能差。第二層是素填土，松軟，成分以黏性土為主，除河道、魚塘外均有分布，層厚0.50～3.60 m，壓縮性高，工程性能較差。第三層是粉質(zhì)黏土，可塑，局部有分布，層厚1.0 m，壓縮性中等，工程性能一般。第四層是淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，流塑，層厚0.60～16.6 m，部分路段缺失，一般均有分布，壓縮性高，工程性能差。第五層是粉質(zhì)黏土，流塑，層厚1.5～4.4 m，壓縮性中等，工程性能一般。

2 試驗(yàn)方案

通過對(duì)該處采用高真空擊密法施工中孔隙水壓力、地下水位、地面沉降等的監(jiān)測(cè)結(jié)果以及現(xiàn)場(chǎng)土性指標(biāo)試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、載荷板試驗(yàn)等現(xiàn)場(chǎng)資料的對(duì)比分析，評(píng)價(jià)地基處理方法的效果及其對(duì)周圍環(huán)境的影響，試驗(yàn)方案見表1。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 靜力觸探結(jié)果對(duì)比

高真空擊密處理前后的地基在0～1.0 m范圍內(nèi)ps值提高幅度約44%～100%，1.0～2.0 m范圍內(nèi)ps值提高幅度約57%～353%，2.0～3.0 m范圍內(nèi)ps值提高幅度約16%～281%，3.0～4.0 m范圍內(nèi)ps值提高幅度約8%～51%。處理后的土層在強(qiáng)度與變形性質(zhì)方面有明顯的改善。

3.2 孔隙水壓力消散情況

地基處理中高真空排水引起的孔隙水壓力消散主要分為兩部分:一是真空度的直接傳遞導(dǎo)致的孔隙水壓力下降；二是抽真空引起水位線下降進(jìn)而引起的孔隙水壓力消散。軟土在夯擊過程中會(huì)產(chǎn)生較大的動(dòng)球應(yīng)力，主要表現(xiàn)為動(dòng)孔隙水壓力的增加，引起的附加應(yīng)力增大，造成了土體骨架結(jié)構(gòu)的破壞，并使土體抵抗體積收縮的能力下降。在假定水和土顆粒體積不可壓縮的前提下，這部分不平衡的體積收縮力必然要由孔隙水來承擔(dān)，因而，造成孔隙水壓力的上升。當(dāng)土體內(nèi)孔壓大于周圍壓力（即存在一定的水力梯度）時(shí)，孔壓隨之減小，并隨土體的卸荷膨脹而下降到某一穩(wěn)定值 （即在土體內(nèi)部產(chǎn)生殘余孔隙水壓力）。由于土體處于不排水狀態(tài)，孔隙水壓力不會(huì)立即消散。在后續(xù)的夯擊荷載作用下孔壓不斷積累，然后進(jìn)行第2次真空排水，引起孔隙水壓力的進(jìn)一步消散。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同深度處的孔壓變化趨勢(shì)相似，在前25天變化平緩；后期由于擊密作用，孔壓變化比較大，但最終趨于穩(wěn)定。

表1 試驗(yàn)方案

3.3 地面沉降分析

共分4個(gè)觀測(cè)期計(jì)46 d：第1次為擊密前沉降、第2次為第1次擊密后沉降、第3次為第2次擊密后沉降、第4次為第3次擊密后沉降。某路段的地面沉降情況見表2?？梢钥闯龅?次擊密后沉降較大，經(jīng)過3次高真空擊密后地基沉降量減小，地基趨于穩(wěn)定。

表2 地面沉降量 mm

3.4 地下水位變動(dòng)

地基處理過程中，觀測(cè)點(diǎn)的水位與第1次夯擊過程有關(guān)。隨后的夯擊過程中水位變化緩慢，整體變動(dòng)不大，水位變化在25 mm之間，表明地基處理過程對(duì)周圍地面沉降等環(huán)境影響很小，如圖1所示。

3.5 不同施工工藝對(duì)比

表3 高真空擊密法與低位高真空預(yù)壓法比較

如表3所示，相同條件下，高真空擊密法和低位高真空預(yù)壓法加固地基后承載力差不多都在130～140 kPa，采用高真空擊密法的施工工期大大縮短，造價(jià)降低約40%。可見高真空擊密法更有優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

通過對(duì)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可知：

1）采用高真空擊密法進(jìn)行軟土地基處理無論在成本、工期還是對(duì)周圍環(huán)境的影響上，都比低位高真空預(yù)壓法有優(yōu)勢(shì)。

2）路基處理后地基承載力提高較明顯，幅度在540%～700%，處理后的土層在強(qiáng)度與變形性質(zhì)方面有明顯改善。

3）通過沉降量分析，路段施工完成后的沉降量約達(dá)到工后沉降量的80%，說明該工法可有效地減小工后沉降。

因此，在軟土地區(qū)地基處理時(shí)采用高真空擊密法是可行的，并具有一定優(yōu)越性。