軟基處理預處理工程效果探討

黃欽洲

摘 要：當前，我國東部沿海某河口港的開發(fā)建設已經(jīng)上升到國家發(fā)展戰(zhàn)略層面，但該區(qū)域的地基屬于典型的軟基，地基處理工作十分的復雜。在軟基處理之前，需要對軟基進行預處理，從而確保其達到工程的施工要求。在本文中，筆者結合具體的軟基處理方法，通過自身的工作實際與理論知識，對軟基處理預處理的工程效果進行了分析和探討。

關鍵詞：軟基處理；預處理；工程效果

我國東部沿海某河口海港的開發(fā)建設已經(jīng)上升到國家發(fā)展戰(zhàn)略層面，但是該區(qū)域在開發(fā)建設過程中，遇到的一個經(jīng)常性難題便是軟基處理問題。該河口港新吹填區(qū)域的上層土質基本上呈現(xiàn)流塑狀態(tài)，承載力相對較低，因此在施工過程中很容易形成“拱泥”現(xiàn)象，這就要求必須采用特殊的軟基處理方法來進行處理。在本文中，筆者采用了特殊的軟基預處理方式，通過與工程實例相結合，分析了該預處理施工方案的工程效果。

1 工程概況

由于該工程處于某河流的入?？诔?，河流的南岸是灘涂淺海區(qū)，現(xiàn)階段已經(jīng)把南港工業(yè)區(qū)的地基適當加高，灘涂的高程在0.6～0.8m范圍之間。為了保證本工程的施工整體進度，盡可能快地實現(xiàn)流水工作面，為軟基處理工作提供相適應的的條件，特地在本工程場地內(nèi)修建兩條呈十字型的布置的圍埝，這樣一來，本工程場地便被這兩條成十字型的圍埝分成四個區(qū)域。這種布置的方式有助于增加吹填泥土在吹填區(qū)內(nèi)的流程，從而在最大程度上降低吹填土流失率。

通過現(xiàn)場的勘察資料，該工程的場地埋深為21m，在21m左右，按照地層的成因可分為三層。按照地層成因劃分的三層分別為全新統(tǒng)中層、組海相沉層和積層。全新統(tǒng)中層是第一亞層，厚度在2.6～3.7m之間，主要有淤泥、淤泥質粘土和流塑等組成；組海相沉為第二亞層，土層的厚度在0.9～4.8m之間，主要包括淤泥質粉質粘土、粉質粘土和軟塑等；而積層于第三亞層，土層厚度在3.1～3.7m之間，主要包括淤泥質粘土、粘土和軟塑等。

此外，在土層當中，還包括全統(tǒng)下組沼澤相沉積層，最大厚度為2.8m，主要由粘土、粉質粘土和軟塑組成。

2 真空預壓加固方案

2.1 真空預壓加固的基本原理

真空預壓加固處理方式是軟土地基處理中一種常見的方法。通過預壓排水固結法把施加的荷載一次性施加到85kPa以上，然后在塑料排水板達到的深度內(nèi)施加附加應力。其方法為將塑料密封膜覆蓋在加固土體表面，形成密封的系統(tǒng)，再使用抽真空設備進行抽真空處理，則砂墊層與垂直排水通道內(nèi)的孔隙水壓力便迅速降低，與此同時，土體內(nèi)的孔隙水壓力便會隨著排水通道內(nèi)的孔隙水壓力的降低而出現(xiàn)緩慢的降低。

土體孔隙水壓力降低量全部轉化為相應的有效應力，因此，在真空預壓作用的同時，也是土體排水固結的過程。在保持總應力基本不變的前提下，孔隙水壓力會得到降低，而有效應力隨之會增長，從而促使土體排水固結，達到加固軟基的效果。

對于該工程來說，采用真空預壓排水法是最優(yōu)的方法，對改善軟土的承載力效果也最為有效。而采用這種處理方法，通常在90d左右的時間便可使土體達到固結沉降。軟基經(jīng)過處理之后，地基殘余沉降量可控制在30cm以內(nèi)，從而滿足一般建筑物、道路交通和各種堆場、管線的地基承載力要求。

2.2 真空預壓設計分析

真空預壓的設計主要分為三步，第一步是墊層系統(tǒng)的處理，第二步是排水系統(tǒng)的布置，第三步是抽氣系統(tǒng)的布置。

對于墊層系統(tǒng)處理，主要針對吹填土表面的處理，采用鋪設一層編織布，兩層荊笆和一層長絲土工布，然后再吹填80cm的厚砂性土。其主要原理是采用復合表層的處理方法，這種處理方法不但能夠最大程度上發(fā)揮砂性土墊層應力具有的分散作用，而且可以充分發(fā)揮、土工織物、荊笆等的抗拉和加筋作用，把各種松散的土體材料連接成為一個具有一定承載力的整體結構，提高吹填土地基的承載能力，確保施工機械和作業(yè)人員的安全。

對于排水系統(tǒng)布置，主要包括三部分內(nèi)容：①水平排水層布置，在砂性土上布設一層厚度為30cm的砂墊層，從而形成水平方向的排水通道，要求砂性土含泥量小于3%，而干密度大于15kN/m3。②豎直排水體布置，通過插打B型塑料排水板作為豎向排水通道，呈正方形布置，而排水板之間的間距為1m。③塑料排水板深度確定，真空預壓標準區(qū)域的塑料排水板打設深度需要按照加固軟土層的厚度來確定，根據(jù)本工程的地質勘察資料，暫定為13m。

對于抽氣系統(tǒng)的布置，采用軟飾鋁管、射流泵和三層密封膜的組合結構。把密封膜以下的砂墊層和土體內(nèi)的空氣與水全部抽干，使其形成負壓，從而降低土中孔隙水的壓力，提高土體的有效應力，使土體加速排水而固結密實。

2.3 施工方案分析

在上文中筆者指出，將該工程區(qū)域通過兩條呈十字型的布置的圍埝分為四個區(qū)域，暫定為A、B、C、D四個區(qū)域。吹填泥從A區(qū)域進入，依次通過B、C區(qū)域，最后從D區(qū)域向外排水。由于流程比較長，所以在很大程度上降低了吹填土的流失率，而距離吹填口越近的話，粗顆粒就會沉積越多，而其工程地質條件也就越好。在實際的吹填過程中，由于相對粗大的土顆粒大部分在A區(qū)域沉積下來，所以A區(qū)域的吹填土土質比較好，而B、C和D區(qū)域的吹填土土質比較相近，都比較差。根據(jù)對現(xiàn)場4個區(qū)域的土體采樣檢測試驗分析結果，發(fā)現(xiàn)A區(qū)域基本上都是淤泥質粘土，含水率小于80%，承載力可滿足一般機械設備與作業(yè)人員的施工要求。而B、C和D區(qū)域的表層土壤為淤泥，含水量均超過85%，承載力比較差，不能滿足一般機械設備與作業(yè)人員的施工要求。

根據(jù)現(xiàn)場的工程地質條件，將A區(qū)域的軟基土再采用真空預壓加固方法處理，從而使其形成更加穩(wěn)定的施工工作面。

3 預處理的工程效果分析

通過對A區(qū)域預處理加固前后的土樣對比分析，在完成預處理之后，該區(qū)域土層的土體含水率大大降低，孔隙比也有一定程度的下降，土體的抗剪強度有了比較大的提高，其預處理效果比較明顯。再根據(jù)預處理前后的勘察資料分析，A區(qū)域的吹填土完成排水后，表層基本上全是淤泥質粘土，含水率在50%上下，通過現(xiàn)場測試地基承載力大于50kPa，可確保塑料排水板和作業(yè)人員的安全。根據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況，在對A區(qū)域預處理之后，可直接鋪設砂墊層，插設排水板，布置真空預壓抽氣系統(tǒng)，后續(xù)的工作維持原有的施工方案。

而B、C、D區(qū)域的工程地質條件大體相同，繼續(xù)循環(huán)套用A區(qū)域的軟基預處理方案，經(jīng)過實踐表明，同樣取得了良好的效果。通過本工程軟基預處理方案最終的效果分析，筆者得出以下結論：①針對同本工程類似地質條件和具體的施工要求時，軟基處理采用真空預壓方法進行預處理的效果比較好；②在采用真空預壓法處理新近吹填軟基土時，設置的砂土及土工織物復合墊層能夠形成比較穩(wěn)固的地基，優(yōu)勢明顯；③軟基處理預處理在節(jié)約中粗砂墊層材料方面具有很好的作用，減少工程投資、縮短施工工期，相對而言也就提高了施工單位的經(jīng)濟效益。

4 結 語

隨著我國當前港口開發(fā)中基礎設施建設的新時期，在沿海涉及灘涂區(qū)域的工程施工中，經(jīng)常會遇到需要處理軟基的情況，這時就需要首先對軟基進行預處理，然后再進一步順利進行工程基礎結構施工。在本文中，筆者結合自身的理論知識和工作實際，通過具體的工程案例，從工程地質條件、軟基預處理方案設計和軟基預處理工程效果分析等幾方面做了分析和探討，希望本文對在施工管理一線的技術同行具有借鑒意義。

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