高真空擊密法在吹填砂地區(qū)的應(yīng)用

李國慶　楊　桄

(1.唐山市交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司，河北 唐山　300130；　2.吉林 長春　130000)

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高真空擊密法在吹填砂地區(qū)的應(yīng)用

李國慶1楊桄2

(1.唐山市交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司，河北 唐山300130；2.吉林 長春130000)

介紹了高真空擊密法原理及施工特點(diǎn)，并結(jié)合曹妃甸1號路工程實(shí)例，闡述了高真空擊密法進(jìn)行地基處理的施工工藝，指出高真空擊密法是處理吹填砂飽和軟土的有效方法，有著廣闊的應(yīng)用前景。

高真空擊密法，吹填砂，路基，承載力

1　高真空擊密法工藝原理

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，沿海地區(qū)建設(shè)如火如荼，大量吹填砂場地投入使用。在處理這類軟基過程中，工程人員積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，形成了一系列行之有效的處理方法，高真空擊密就是其中較為突出的解決方案。

高真空擊密法即強(qiáng)夯擊密+真空強(qiáng)排水，是對控制土體地基進(jìn)行多遍、交替處理的一種方法。其工藝機(jī)理為：根據(jù)不同現(xiàn)場的地質(zhì)情況和項(xiàng)目的處理指標(biāo)，先進(jìn)行高真空排水，在土體中形成高真空，強(qiáng)制排出土體中的自由水與空隙氣體，促使控制土體的含水量降低、密實(shí)度提高。當(dāng)含水量達(dá)到強(qiáng)夯壓實(shí)的條件時，即進(jìn)行強(qiáng)夯擊實(shí)固結(jié)。

在這個過程中，高真空強(qiáng)排水強(qiáng)制地排出自由水、結(jié)合水，為強(qiáng)夯擊密創(chuàng)造了條件；同時，由擊密導(dǎo)致的孔隙水壓力與高真空排水形成的真空造成了較高的壓力差，進(jìn)一步的增強(qiáng)了真空排水效果。由此可以看出，高真空擊密法能夠有效控制土體孔隙水含水量、土體密實(shí)度、施工中沉降與不均勻沉降，增強(qiáng)土體承載力，彌補(bǔ)了強(qiáng)夯法對飽和軟土易形成“彈簧土”的缺陷，也能克服真空排水中真空度沿排水通道衰減存在工后沉降較大的缺陷。

2　高真空擊密法對地基土工后沉降的控制

工后沉降是軟土地基土處理的一個關(guān)鍵問題。而高真空擊密法通過高真空快速動力排水固結(jié)形成的含水量低、密實(shí)度高的地層十分有效地解決了這個關(guān)鍵問題。

首先應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和設(shè)計(jì)條件，計(jì)算出待處理軟土的總沉降量。并將這一總沉降量作為高真空擊密施工中的控制指標(biāo),通過數(shù)遍真空排水并配合強(qiáng)夯擊密的反復(fù)循環(huán),使施工中的沉降量一步步接近制定的控制指標(biāo)。當(dāng)高真空擊密趨近控制指標(biāo)沉降量后就可以停止施工。所以,高真空擊密法在項(xiàng)目中進(jìn)行的遍數(shù)與總沉降量的控制相關(guān),而總沉降完成的過程也就是高承載力地層形成的施工過程。

除高承載力地層外，下層土體的沉降也可以得到有效控制,高真空擊密形成大范圍的硬殼底層,好像在下臥層上放置了一個大面積、大厚度的硬板。該板在上層荷載的作用下側(cè)面受限,而下面則受到受壓力水頭，使下層軟土中水分壓力難以消散從而土體產(chǎn)生變形。

3　高真空擊密法工藝流程

3.1施工前準(zhǔn)備

根據(jù)本工程的土層情況劃分施工小區(qū)，小區(qū)內(nèi)用靜力觸探或小螺鉆進(jìn)行補(bǔ)充勘察，并繪制簡圖，以摸清土層不均勻變化。各小區(qū)根據(jù)補(bǔ)充勘察結(jié)果相應(yīng)調(diào)整施工參數(shù)以適應(yīng)土層的變化，使有效加固深度和地基承載力指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。為確定初始地下水位和控制擊密區(qū)域第一遍高真空排水時間，應(yīng)布設(shè)地下水位觀測設(shè)備，并在地基處理過程中進(jìn)行地下水位觀測并詳細(xì)記錄觀測數(shù)據(jù)。

3.2施工流程

高真空擊密法的施工流程如圖1所示，主要的施工重點(diǎn)為：1)施工過程中各工序中要點(diǎn)的監(jiān)控；2)通過了解處理地區(qū)土質(zhì)的工程性質(zhì)，以確定高真空擊密的最優(yōu)施工參數(shù)。

圖1　高真空擊密法施工流程

每遍高真空排水后需進(jìn)行強(qiáng)夯擊密，擊密分為點(diǎn)夯與滿夯兩部分。首先應(yīng)進(jìn)行1遍點(diǎn)夯擊密，夯擊數(shù)根據(jù)檢測到的施工效果確定，點(diǎn)夯結(jié)束后進(jìn)行1遍滿夯。

點(diǎn)夯參數(shù)：點(diǎn)夯夯擊能量1 500 kN·m～2 000 kN·m，夯擊數(shù)根據(jù)施工效果確定，一般擊數(shù)4擊～6擊即可滿足要求，夯擊能和擊數(shù)可根據(jù)試夯情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

滿夯參數(shù)：滿夯能量800 kN·m～1 000 kN·m，夯擊數(shù)為2擊，錘印應(yīng)相互搭接并重疊1/4錘徑。

施工過程應(yīng)加強(qiáng)信息化并進(jìn)行動態(tài)控制，主要監(jiān)測項(xiàng)目有地下水位、地表沉降等，為方便及時了解每一遍高真空擊密后場地加固效果，應(yīng)進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)、承載力試驗(yàn)、含水量試驗(yàn)等，詳細(xì)記錄和分析各項(xiàng)監(jiān)測結(jié)果，適時調(diào)整施工參數(shù)并指導(dǎo)施工。

4　工程實(shí)例

4.1工程概況

曹妃甸位于唐山南部沿海地區(qū)，大部為人工島，地基表層為人工沖填砂，是軟弱土。深度較深，土質(zhì)不均，工程性質(zhì)差，加之地下水豐富，含水層厚度大。曹妃甸工業(yè)區(qū)1號路(原通島路)是連接港區(qū)與內(nèi)陸的第一條主要道路，也是曹妃甸工業(yè)區(qū)最早啟動實(shí)施的基礎(chǔ)設(shè)施工程，是曹妃甸工業(yè)區(qū)與外界連接的重要通道。

1號路全長18.4 km，起于濱海大道，與遷曹一級道路順接，由北向南延伸，終于甸頭礦石碼頭，路線全長18.447 km，雙向六車道，設(shè)計(jì)速度80 km/h，路基寬32.5 m，公路等級為一級公路。

4.2吹填砂物理力學(xué)性質(zhì)

經(jīng)檢測，本項(xiàng)目吹填料采用砂質(zhì)粉土，粘粒含量小于10%，其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1　吹填砂物理力學(xué)性質(zhì)

4.3處理方案與施工工藝

設(shè)計(jì)采用高真空擊密法進(jìn)行地基處理，處理后要求地基承載力設(shè)計(jì)值不小于150 kPa，工后沉降不大于30 cm，共進(jìn)行3遍高真空擊密，其間根據(jù)中間檢測效果調(diào)整施工參數(shù)。采用高真空擊密法施工設(shè)計(jì)的施工參數(shù)如表2所示。

表2　高真空擊密法施工參數(shù)表

擊密點(diǎn)及真空管布置見圖2。

圖2　擊密點(diǎn)及真空管布置圖

4.4處理后檢測結(jié)果

路基完成后對路段彎沉值及回彈模量檢測如表3所示。

表3　路基檢測結(jié)果

檢測結(jié)果表明普通吹填砂路基經(jīng)高真空擊密后能達(dá)到路基彎沉及回彈模量要求。

5　結(jié)語

工程實(shí)踐證明高真空擊密法是處理大面積飽和軟土的有效方法。它綜合了強(qiáng)夯、壓差排水、塑料排水板排水固結(jié)、真空預(yù)壓排水等多種飽和軟土處理方法的優(yōu)點(diǎn),對沿海地區(qū)廣泛存在的飽和軟粘土、吹填土等處理質(zhì)量可控、成本低、工期短、適應(yīng)面寬。目前，在我國沿海經(jīng)濟(jì)大力發(fā)展,土地資源日益緊缺的情況下,開發(fā)利用沿海地區(qū)大量存在的飽和軟土地面和吹填土地面勢在必行,所以高真空擊密法將會有廣闊的發(fā)展空間。

[1]李中山.高真空擊密技術(shù)在曹妃甸通島公路路基工程中的應(yīng)用[J].公路交通技術(shù)，2009(4)：4-6.

[2]謝潔.高真空擊密法在軟基處理中的應(yīng)用[J].廣西水利水電，2010(1)：43-46.

[3]武亞軍，張孟喜，徐士龍.高真空擊密法吹填土地基處理試驗(yàn)研究[J].港工技術(shù)，2007,2(1)：31-32.

The application of high vacuum compaction method in backfill sand area

Li Guoqing1Yang Guang2

(1.TangshanTrafficSurveyandDesignInstituteLimitedCompany,Tangshan300130,China;2.Changchun130000,China)

This paper introduced the principle and construction characteristics of high vacuum compaction method, and combining with Caofeidian No.1 engineering examples, illustrated the foundation treatment construction technology of high vacuum compaction method, pointed out that the effective method of high vacuum compaction method deal with backfill sand saturated soft soil, had broad application prospects.

high vacuum compaction method, backfill sand, sub-grade, bearing capacity

1009-6825(2016)21-0075-02

2016-05-18

李國慶(1983- )，男，工程師；楊桄(1983- )，女，工程師

TU472.32

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