幾種提高明暗浜區(qū)域回填土壓實(shí)度的方法比較

莊志華

（上海建工七建集團(tuán)有限公司,上海市 200050）

幾種提高明暗浜區(qū)域回填土壓實(shí)度的方法比較

莊志華

（上海建工七建集團(tuán)有限公司,上海市 200050）

川沙A-1地塊場(chǎng)地形成工程中約有250條明暗浜在清理完淤泥后采用黏土回填,設(shè)計(jì)要求明暗浜區(qū)域采用黏土回填的分層壓實(shí)度不小于90%,最終壓實(shí)度必須不小于93%。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)無論采用真空預(yù)壓的地基處理方法還是采用輕型井點(diǎn)結(jié)合機(jī)械碾壓的方法,對(duì)明暗浜區(qū)域采用黏性土回填的最終壓實(shí)度提高并不十分明顯。建議優(yōu)先采用砂性土回填。若受條件限制采用黏性土回填的,對(duì)明暗浜部位應(yīng)在換填、分層碾壓時(shí)直接按設(shè)計(jì)最終要求的壓實(shí)度進(jìn)行分層回填及碾壓施工,以確保最終的回填土壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。

明暗浜；壓實(shí)度；黏性土回填；真空預(yù)壓；輕型井點(diǎn)；機(jī)械碾壓

0 引言

在我國(guó)的東南沿海地區(qū),廣泛分布著海相淤泥,強(qiáng)度低、壓縮性大、滲透性能差、承載力低,不能滿足工程建設(shè)要求。目前流行的處理方法主要有真空預(yù)壓法、堆載法、兩者聯(lián)合法、粉噴樁法、攪拌樁法、旋噴樁法等多種方法。而真空預(yù)壓法作為軟基處理方法,早在20世紀(jì)四五十年代就已經(jīng)由瑞典土工研究所Kjiellman教授提出。而經(jīng)過了多年的探索和實(shí)踐,尤其是在中國(guó)的實(shí)驗(yàn)成功,并在沿海地區(qū)大面積推廣應(yīng)用,使之成為軟基處理的有效方法[1]。

真空預(yù)壓施工區(qū)域內(nèi)若存在明暗浜等情況,應(yīng)清除干凈浜底淤泥,并進(jìn)行回填,回填土壓實(shí)度需滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。明暗浜區(qū)域的回填土壓實(shí)度控制始終是真空預(yù)壓施工過程中的控制難點(diǎn)。

1 工程概況

川沙 A-1地塊場(chǎng)地形成工程實(shí)施區(qū)域?yàn)?.9 km2,其中場(chǎng)地形成工程占1.74 km2（1.4 km2采用的是真空預(yù)壓,真空預(yù)壓共劃分為44塊地塊,各地塊的區(qū)域面積在9 190～41 283 m2,真空預(yù)壓的目標(biāo)沉降值在300～900 mm,0.34 km2采用的是分層碾壓）,如圖1所示。該場(chǎng)地形成工程中約有250條明暗浜在清理完淤泥后采用黏土回填,設(shè)計(jì)要求明暗浜區(qū)域采用黏土回填的分層壓實(shí)度不小于90%,最終壓實(shí)度必須不小于93%。

圖1 川沙A-1地塊場(chǎng)地形成工程施工分塊平面圖

2 提高明暗浜區(qū)域回填土壓實(shí)度的方案擬定

2.1 方法一:先按壓實(shí)度不小于90%回填施工，再進(jìn)行真空預(yù)壓

川沙A-1地塊場(chǎng)地形成工程中13#和25#地塊作為示范區(qū)先行施工,該兩塊地塊中的10條明浜在真空預(yù)壓前的換填采用本場(chǎng)地內(nèi)的②層褐黃至灰黃色粉質(zhì)黏土回填。設(shè)計(jì)要求回填方式采用清淤后分層壓實(shí),每層壓實(shí)后的厚度為250 mm,換填時(shí)每層填土的壓實(shí)度不小于90%,換填的明浜在經(jīng)過真空預(yù)壓后其回填土的壓實(shí)度必須不小于93%。

2.1.1 工藝流程

測(cè)量放樣→抽水清淤→清底、修坡→修整后斷面測(cè)量→鋪設(shè)砂墊層→土方分層回填碾壓→填埋至場(chǎng)地標(biāo)高。

2.1.2 主要施工方法

2.1.2.1 抽水清淤

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)需處理的暗浜區(qū)域采用挖掘機(jī)械作業(yè)進(jìn)行挖除。清淤時(shí),遇無法裝運(yùn)的淤泥,先由挖掘機(jī)將河道淤泥挖運(yùn)上岸邊晾曬,較干燥后再用挖掘機(jī)和汽車配合清運(yùn)土方。

2.1.2.2 清底、修坡

明暗浜淤泥徹底清除,以清除至設(shè)計(jì)要求的位置為止進(jìn)行邊坡設(shè)置（坡度采用1∶2）,如圖2所示。若暗浜本身邊坡已經(jīng)大于上述放坡標(biāo)準(zhǔn),則按照河道本身邊坡修筑臺(tái)階。

圖2 明暗浜區(qū)域處理剖面示意圖

2.1.2.3 鋪設(shè)砂墊層

明暗浜清淤清底完成后,為便于壓實(shí)機(jī)械下河道進(jìn)行分層碾壓密實(shí),首先增加鋪設(shè)一層50 cm厚砂墊層,采用水沉法施工。砂料采用含泥量小于3%的中粗砂。施工后的砂墊層要求能滿足土方機(jī)械行進(jìn)要求的地耐力。

水沉法施工時(shí),應(yīng)對(duì)注水和排水實(shí)施控制,浸水、放水時(shí)緩慢,以水不帶走砂粒為宜。放水完畢后,砂墊層表面采用平板式振動(dòng)器振搗。振搗完畢后在四周人工開挖集水坑,將砂墊層里的水排出。墊層全部完成后,應(yīng)進(jìn)行表面拉線找平,凡超過標(biāo)準(zhǔn)高程的地方,及時(shí)依線鏟平,凡低于標(biāo)準(zhǔn)高程的地方,應(yīng)補(bǔ)砂石夯實(shí)。

2.1.2.4 土方分層回填碾壓

明暗浜回填開工前先做試驗(yàn)段,長(zhǎng)度為100 m左右,通過試驗(yàn)路段的施工來確定機(jī)具壓實(shí)填料的最佳含水量,適宜的松鋪厚度和相應(yīng)的壓實(shí)遍數(shù)及最佳的機(jī)械組合和施工組織方案。

填筑前完成基底處理,基底設(shè)置向兩側(cè)的排水坡。所用填料在正式施工前應(yīng)先做試驗(yàn)段,試驗(yàn)段應(yīng)選取具有代表性的河道,試驗(yàn)段長(zhǎng)度不得小于100 m,進(jìn)行工藝性填筑試驗(yàn),確定攤鋪厚度、壓實(shí)遍數(shù)等施工參數(shù)。

回填采用15t自卸汽車運(yùn)輸填料,按縱向分段,水平分層填筑,壓實(shí)厚度250 mm,壓實(shí)度不小于90%；回填采用分層搭接,施工縫錯(cuò)開搭接,搭接寬度不小于1 m,分層搭接時(shí)邊坡不得小于1∶1；回填應(yīng)先填低洼地段,后填一般地段；先填浜中,再逐漸填至浜邊；回填后用推土機(jī)推平,做成1.5‰的雙向排水坡,層面無顯著的局部凹凸。用水準(zhǔn)儀檢測(cè)（或掛線）控制每層攤鋪厚度?；靥畈扇∷椒謱踊靥?土方含水量控制在最優(yōu)含水量的±4%之間。

分層碾壓時(shí),應(yīng)保證回填的均勻性和表面平整度；根據(jù)工藝性填筑試驗(yàn)確定的施工參數(shù),包括碾壓起訖范圍、壓實(shí)遍數(shù)、壓實(shí)方法、走行速度等。碾壓時(shí)沿河道縱向進(jìn)行壓實(shí),按先兩側(cè)后中間、先輕后重、先慢后快、先靜壓后振壓的操作程序進(jìn)行壓實(shí)。壓路機(jī)碾壓不到位的地方用小型機(jī)械進(jìn)行夯實(shí)。各區(qū)段交接處,應(yīng)互相重疊壓實(shí),壓實(shí)輾跡重疊0.5～1.0 m,每層接縫處做成大于1∶1.5的坡,上下兩層填筑接頭應(yīng)錯(cuò)開不小于1 m。填方表面做到保持排水流暢不受侵蝕。

每層填土壓實(shí)質(zhì)量按規(guī)定檢驗(yàn)合格后,方可進(jìn)行下一層填筑。

2.1.2.5 真空預(yù)壓施工

鋪設(shè)砂墊層→密封墻施工→塑料排水板施工→排水主管及濾管鋪設(shè)→真空膜施工→真空加載→達(dá)到目標(biāo)沉降值→卸載→大面積平整。

2.2 方法二:先按壓實(shí)度不小于90%回填施工，再采用井點(diǎn)降水結(jié)合機(jī)械碾壓

該試驗(yàn)選取了13#地塊的59#明浜,設(shè)計(jì)要求回填方式采用清淤后分層壓實(shí),每層壓實(shí)后的厚度為250 mm,回填時(shí)每層填土的壓實(shí)度不小于90%,回填的明浜在經(jīng)過輕型井點(diǎn)降水結(jié)合機(jī)械碾壓后其回填土的壓實(shí)度必須不小于93%。

方法二清淤及回填等施工基本同方法一,回填后采用輕型井點(diǎn)降水。北側(cè)100 m布置8套輕型降水設(shè)備進(jìn)行降水,每套輕型降水總管約為50 m,井點(diǎn)管的縱向間距為1.5 m,橫向間距為4.8 m。南側(cè)40 m布置4套輕型降水設(shè)備進(jìn)行降水,每套輕型降水總管約為36 m,井點(diǎn)管的縱向間距為1.1 m,橫向間距大都為1.1 m。降水周期為15 d。輕型井點(diǎn)布置平面圖如圖3所示,剖面圖如圖4所示,施工照片如圖5所示。

壓實(shí)機(jī)械選擇:機(jī)械選用柳工YZ20JC振動(dòng)壓路機(jī)（20 t）作為壓實(shí)機(jī)械,靜線載荷460 N/cm,工作速度2.3 km/h,激振力400/260 kN,振動(dòng)頻率30/34 Hz,振幅2.1/1.1 mm。

壓實(shí)條件:浜內(nèi)的地下水降至浜底回填土以下,輕型井點(diǎn)在碾壓期間繼續(xù)抽水。

壓實(shí)方法:根據(jù)氣象預(yù)報(bào),晴好天氣時(shí)可安排壓實(shí)作業(yè),20 t振動(dòng)壓路機(jī)每天碾壓3遍,早中晚各1遍,共4 d完成。視情況前3 d采用小振幅碾壓,第4 d采用大振幅碾壓。

圖3 13#塊59#明浜輕型井點(diǎn)降水布置平面圖

圖4 13#塊59#明浜輕型井點(diǎn)降水布置剖面圖

圖5 13#塊59#明浜現(xiàn)場(chǎng)施工照片

2.3 方法三:先按壓實(shí)度不小于90%回填施工,再采用擠密式砂樁施工

在25#地塊的典型位置選取一塊寬10.4 m、長(zhǎng)7.8 m作為試驗(yàn),設(shè)計(jì)要求回填方式采用清淤后分層壓實(shí),每層壓實(shí)后的厚度為250 mm,換填時(shí)每層填土的壓實(shí)度不小于90%,換填的明浜回填土中設(shè)置擠密式砂樁后其回填土的壓實(shí)度必須不小于93%。

方法三清淤及回填等施工基本同方法一,在明浜回填土內(nèi)按600 mm×600 mm間距插入一定深度的空心管,空心管插入拔出后,在孔內(nèi)邊采用振動(dòng)棒邊振邊灌黃沙?？招墓艿牟灏尉捎谜駝?dòng)機(jī)械手?？招墓艿耐鈴綖?5 cm。試驗(yàn)段擠壓管布置平面圖如圖6所示,剖面圖如圖7所示,施工照片如圖8所示。

圖6 25#地塊試驗(yàn)段擠壓管布置平面圖

圖7 25#地塊試驗(yàn)段擠壓管布置剖面圖

圖8 25#地塊試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)施工照片

施工過程中空心管的插入和拔出均非常順利,但空心管拔出后,地表1.5 m以下的孔洞立即閉合,致使無法進(jìn)行灌砂,故最終未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 檢測(cè)結(jié)果

方法一經(jīng)檢測(cè)真空預(yù)壓后對(duì)明浜的壓實(shí)度經(jīng)過分層抽查發(fā)現(xiàn),明暗浜換填部位的黏土壓實(shí)度無明顯提高,大部分壓實(shí)度維持在90%～92%。

方法二經(jīng)檢測(cè)輕型井點(diǎn)降水結(jié)合機(jī)械碾壓后對(duì)明浜的壓實(shí)度經(jīng)過分層抽查發(fā)現(xiàn),明暗浜換填部位的黏土壓實(shí)度也未明顯提高,大部分壓實(shí)度維持在91%～92%。

方法三由于空心管拔出后,地表1.5 m以下的孔洞立即閉合,致使無法進(jìn)行灌砂,故最終未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

通過以上施工方案的檢測(cè)結(jié)論對(duì)比發(fā)現(xiàn),無論采用真空預(yù)壓的地基處理方法還是采用輕型井點(diǎn)結(jié)合機(jī)械碾壓的方法,雖然能有效減少土體孔隙率,增加密實(shí)度,并且能減少大量的工后沉降,但對(duì)明暗浜區(qū)域采用黏性土回填的壓實(shí)度提高并不十分明顯。后續(xù)施工中在其他明浜回填試驗(yàn)段采用砂性土（粉砂）回填進(jìn)行比較,結(jié)果采用砂性土回填的區(qū)域經(jīng)過真空預(yù)壓處理或采用輕型井點(diǎn)結(jié)合機(jī)械碾壓的方法后,每層壓實(shí)度均增加明顯。故在今后的類似工程中若遇到設(shè)計(jì)有相似要求時(shí),建議優(yōu)先采用砂性土回填。若受條件限制采用黏性土回填的,為盡量減少二次處理,對(duì)明暗浜部位應(yīng)在換填、分層碾壓時(shí)直接按設(shè)計(jì)最終要求的壓實(shí)度進(jìn)行分層回填及碾壓施工,以確保最終的回填土壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。

[1]張延軍,張延詰.國(guó)內(nèi)真空預(yù)壓法加固軟土地基的現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].世界地質(zhì),2000,19（4）:375-377.

TU44

B

1009-7716（2017）07-0178-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.054

2017-03-13

莊志華（1978-）,男,上海人,工程師,從事建筑施工工作。