圍海造地吹填土超軟基真空預(yù)壓法處理

高軒

【摘要】現(xiàn)今，我國(guó)沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)已是越來(lái)越發(fā)達(dá)，人口密集，可用于工程建設(shè)的土地資源已是越發(fā)緊張。因此，圍海造地是解決建筑用地緊張這一形式的最佳辦法。但此技術(shù)所形成的土體主要是海底齡泥和吹填齡泥組成，含水量高、流動(dòng)性大，承載力低。然而，真空預(yù)壓處理技術(shù)在軟土地基中的成功應(yīng)用成了解決此問(wèn)題的主要技術(shù)手段?；诖耍恼赂鶕?jù)圍海造地所形成的軟土地基特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)軟體地基進(jìn)行真空預(yù)壓實(shí)驗(yàn)，提高了土體內(nèi)部復(fù)合地基的穩(wěn)定性、承載力及加固效果顯著，為該工法的應(yīng)用和發(fā)展提供了技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】真空預(yù)壓；吹填土；軟土地基

1、圍海造地軟弱地基特點(diǎn)

圍海造地過(guò)程中，吹填材料從砂礫、粉砂和移山倒海土石混合料到細(xì)粒土，如粉土、粉質(zhì)黏土、軟弱的高塑性淤泥甚至流泥、浮泥等，吹填土性質(zhì)變化多樣，由此帶來(lái)的巖土工程問(wèn)題日漸復(fù)雜，對(duì)圍海造地所形成的軟弱地基處理技術(shù)要求也更高。筆者根據(jù)個(gè)人多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及查閱大量圍海造地軟弱地基的處理資料分析，總結(jié)了軟弱地基的幾個(gè)特點(diǎn)。（1）圍海造地區(qū)域規(guī)劃面積一般都在數(shù)十萬(wàn)平方米至數(shù)十平方公里不等；（2）下部原狀軟黏土層一般為海相或三角洲相的飽和軟弱淤泥土質(zhì)，其含水量高、孔隙比大、強(qiáng)度低；（3）上部新近堆、拋、吹填土層的特性與其顆粒組成有關(guān)，此類(lèi)土含水量較大，壓縮性較高，強(qiáng)度低，具有軟土性質(zhì)。

2、真空預(yù)壓法處理軟土地基的試驗(yàn)方案

試驗(yàn)采用能夠承受較高外壓負(fù)載的可注漿高真空豎向排水濾管替代傳統(tǒng)的塑料排水板作為豎向排水通道，高真空豎向排水濾管采用塑料材質(zhì)的波紋濾管，外層包土工膜，底部采用土工布密封，上端采用鋼絲骨架滲水軟管，下端連接預(yù)樁靴。在真空預(yù)壓時(shí)，形成了水平排水主管、支管及豎向排水濾管的大通道連接方式，降低了真空度沿土體深度的衰減。在真空卸載后，預(yù)留在土中的豎向排水濾管既可作為注漿管，減少二次成孔的成本，又可做為排水排氣管，有利于注漿時(shí)土中孔隙水和氣從鄰近未注漿的管中快速排出。高真空豎向排水濾管經(jīng)兩次注漿后形成的水泥砂漿柱封閉了工后場(chǎng)地的排水通道，并同加固后的水泥土形成復(fù)合地基，減少了工后沉降，進(jìn)一步提高了場(chǎng)地土的承載力。

2.1 試驗(yàn)步驟

（1）鋪設(shè)0.5m砂墊層，平整場(chǎng)地，滿足打板機(jī)進(jìn)場(chǎng)施工；（2）利用打板機(jī)將豎向排水濾管下沉就位，豎向排水通道用Φ63波紋濾管替代塑料排水板，排水管長(zhǎng)15m，間距1m×1m；（3）布設(shè)真空管路系統(tǒng)，用三通連接水平排水主管、支管和豎向排水濾管，將水平真空管路淺埋在砂墊層中，主次管采用Φ53波紋濾管，環(huán)剛度大于15kpa，主管間距15m，次管間距1m；鋪短纖維針刺土工布，同時(shí)在外圍設(shè)置粘土密封墻，密封墻采用Φ600雙排粘土攪拌樁，樁中心間距600mm，樁搭接100mm，樁長(zhǎng)8m，粘土泥漿比重1.51；（5）鋪設(shè)真空膜，布置兩臺(tái)真空泵，排水主管一端連接真空泵；（6）試抽7d后真空度穩(wěn)定在80kpa以上，可加水預(yù)壓。真空卸載后，拆除水平真空系統(tǒng)，對(duì)豎向排水濾管注漿；（7）注漿。第一次采用水灰比1：0.5純泥漿，注漿壓力1～2mpa，單孔注漿為豎向排水管體積的3倍。第二次注漿材料為1：3水泥砂漿，注漿壓力2～5mpa，單孔注漿量為豎向排水管體積的1.5倍。

2.2 設(shè)計(jì)要求

為優(yōu)化施工參數(shù)，便于大面積施工，本次試驗(yàn)地基處理后要求地基承載力特征值不小于80mpa，場(chǎng)地處理深度達(dá)15m，形成復(fù)合地基。

2.3 試驗(yàn)監(jiān)測(cè)

為了更好地指導(dǎo)施工，對(duì)試驗(yàn)效果進(jìn)行驗(yàn)證，在試驗(yàn)區(qū)預(yù)埋了一系列監(jiān)測(cè)儀器。布置4塊沉降板、1個(gè)孔壓計(jì)，同時(shí)對(duì)加固前后土體鉆孔取土，進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)，在現(xiàn)場(chǎng)做靜力觸探和淺層平板載荷試驗(yàn)。

3、試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 膜下真空度

因膜下真空度能直觀地反映真空泵抽真空效果，在真空預(yù)壓監(jiān)測(cè)過(guò)程中，真空度的量測(cè)尤為重要，抽真空后第5d開(kāi)始記錄真空表讀數(shù)，膜下真空度與時(shí)間的關(guān)系曲線見(jiàn)圖1。初期由于薄膜漏氣，真空度呈下降趨勢(shì)，經(jīng)補(bǔ)膜后工作正常。從圖1中可看出，真空泵正常工作后，膜下真空度在抽真空初期迅速增長(zhǎng)，10d后達(dá)到80mpa，穩(wěn)定后真空度為91kpa。

3.2 地表沉降

本次試驗(yàn)共布置4塊沉降板，場(chǎng)地4個(gè)測(cè)點(diǎn)的沉降曲線相似，平均沉降時(shí)的曲線見(jiàn)圖2。從圖2中可以看出，在抽真空初期階段，最大沉降速率達(dá)44mm/d，土體固結(jié)過(guò)程較快，整個(gè)場(chǎng)地的固結(jié)沉降與真空壓力關(guān)系密切，前期真空度不斷上升，地表沉降速率較大，隨著抽真空時(shí)間的增長(zhǎng)，地表沉降速率也隨之收斂。抽真空80d后，沉降量都能控制在每天不超過(guò)2mm，最終沉降量為391mm.

3.3 孔隙水壓力

利用真空預(yù)壓法處理軟土地基時(shí)，加固過(guò)程中總應(yīng)力保持不變，孔隙水壓力通過(guò)抽真空排水逐漸降低，土體中有效應(yīng)力隨之增加，從而使土體強(qiáng)度增強(qiáng)?？紫端畨毫ψ兓从沉送馏w固結(jié)程度的好壞。圖3為該孔隙水壓力測(cè)點(diǎn)內(nèi)3，6，9m處的孔壓差隨時(shí)間沿深度分布的變化曲線。從圖3中可以看出，不同深度處孔隙水壓力有不同程度的降低。受真空度的影響，剛開(kāi)始孔壓消散的較快，隨后趨于穩(wěn)定。由于真空度沿深度逐漸衰減，淺層孔壓消散值比深層的大。3m深度處孔壓最終降到一50kpa；6m深度處孔壓降至一43kpa；9m深度處孔壓降到一36kpa。

從上述實(shí)驗(yàn)中可知，經(jīng)真空預(yù)壓法處理后的土體含水率、孔隙比減小，壓縮模量、直剪指標(biāo)均增大，通過(guò)注漿形成了復(fù)合地基，場(chǎng)地不同土層內(nèi)承載力均達(dá)80kpa，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，地基加固效果顯著。

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