吹填軟土地基處理施工中真空降水與強夯法結(jié)合應(yīng)用

楊家團

摘 要：本文結(jié)合某港口項目大范圍的吹填軟土地基處理施工為例，闡述了施工時針對實際情況的地下水位高和軟土滲透性較好等特點，選取了真空降水結(jié)合強夯法進行加固，采用有效的施工工藝，對施工后結(jié)果進行分析，可以知道經(jīng)過加固后的地基符合預(yù)期的要求，這些施工經(jīng)驗可以為該地區(qū)相類似的工程提供可參考的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：真空降水；強夯；大面積吹填軟土地基；地基處理

0 引言

在近海的建設(shè)工程中經(jīng)常需要填海造陸工程的支持，而這些地區(qū)往往十分缺乏土石方，所以疏浚吹填成陸地的方法得到了廣泛的應(yīng)用。但是吹填土有強度低、均勻性差和含水量高等缺點，如何使用多種方法結(jié)合來對地基進行加固引起了人們的思考。下面就這方面進行討論分析。

1 工程概況

某港口工程場區(qū)為第四系沖積地貌單元，受人工堆填影響，地面標(biāo)高局部起伏較大，天然泥面標(biāo)高-0.10～2.57m。經(jīng)鉆探揭露，場區(qū)地層自上而下可分為14層，分別為粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土，各土層含水量均在30%以內(nèi)，無明顯軟弱土層，第一層粉質(zhì)黏土在本工程范圍內(nèi)大部分缺失。在原狀土上吹填港池疏浚土方形成港區(qū)陸域，吹填土為粉砂與粉質(zhì)黏土混合土（以粉砂為主），厚2.23～4.9m，土質(zhì)松散，含水量較大，需要對吹填土和表層擾動土進行加固處理。

2 設(shè)計要求

為滿足堆場正常使用要求，堆場大面積地基處理需達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：

（1）加固后，地基表層承載力特征值不小于130kPa；

（2）加固后，地基表層回彈模量不小于40MPa；

（3）使用期內(nèi)殘余沉降量小于30cm。

3 方案設(shè)計及參數(shù)

本工程工期較緊，考慮到工程所在地為潮間帶，地下水位較高，吹填土含水量高，參照類似工程經(jīng)驗，為提高夯能的吸收率，保證強夯加固效果，需要降低地下水位，為既能保證強夯效果，又能縮短時間，經(jīng)綜合考慮確定采用真空降水聯(lián)合強夯法進行處理。

工程設(shè)計采用2遍降水、2遍點夯、1遍普夯的加固方案。

3.1 真空降水

吹填完成并整平后插設(shè)井點管和加固區(qū)外圍封管，外圍封管位于加固區(qū)外2.5～3.0m處，深管在內(nèi)，長6m，間距4m，淺管在外，長3m，間距4m，深淺管交錯布置。外圍封管外側(cè)設(shè)置排水溝。井點管淺管長3m，間距4m，排距7m，深管長6m，間距4m，排距3.5m，集水總管為雙排管，分別接淺管和深管。連接管采用塑料透明管，便于觀察水流。典型真空井點管剖面布置見圖1。

圖1 典型真空井點管剖面示意圖（單位：m）

第1遍降水：第1遍點夯前進行，井點管與總管及真空泵連接后連續(xù)抽水5～7d，要求含水量低于30%且水位位于起夯面以下1.5m后方可進行強夯施工，強夯期間外圍封管保持抽水，個別妨礙強夯的井點管應(yīng)拔除。

第2遍降水：第1遍點夯結(jié)束后重新插設(shè)拔除的井點管并連接，連續(xù)抽水5～7d，第2遍降水要求孔隙水壓力消散85%以上，含水量低于28%。

3.2 強夯

根據(jù)地基規(guī)范，考慮土層的局部不均勻性，單擊夯擊能選取2000kN·m，跳檔夯，夯點間距3.5m，正方形布置，擊數(shù)6～8擊；普夯夯能1000kN·m，擊數(shù)4～6擊，搭接1/3錘印。每遍夯完后進行推土機推平，并測量夯后標(biāo)高和計算沉降量。

3.3 井點管及夯點布置

典型真空井點管及夯點平面布置如圖2所示。

注：①表示第1遍點夯（2000kN·m）；②表示第2遍點夯（2000kN·m）。

圖2 典型真空井點管及夯點平面布置圖（單位：m）

由圖2可以看出，因井點管間距和夯點間距接近，施工中可有效減少井點管的重復(fù)拆除和插設(shè)作業(yè)量。

4 加固效果分析

4.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗

強夯施工前后在處理區(qū)進行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，錘重63.5kg，落距76cm。加固前后典型標(biāo)貫試驗結(jié)果見表1。

表1 加固前后標(biāo)貫試驗結(jié)果對比表

由表1可以看出：

（1）土層加固效果自上而下受夯能衰減影響而逐漸減弱；

（2）強夯后0～6m深度范圍內(nèi)淺層土體，尤其0～4m范圍內(nèi)土體工程性質(zhì)顯著改善，形成淺層硬殼層。

4.2 靜力觸探試驗

強夯施工前后在處理區(qū)進行了靜力觸探試驗，錐底截面積15cm2，摩擦筒表面積300cm2，錐角60°。加固前后典型靜力觸探試驗結(jié)果見圖3。

圖3 加固前后靜力觸探曲線圖

由圖4可以看出：加固后0～7m深度范圍內(nèi)錐尖阻力和側(cè)摩阻力均有較大提高，尤其0～4m范圍內(nèi)提高幅度超過100%，5～7m范圍內(nèi)提高幅度相對較小，這與標(biāo)貫試驗結(jié)果基本一致。

4.3 回彈模量檢測

加固后采用載荷板逐級加載卸載法對處理區(qū)進行了土基回彈模量檢測，板后20mm，直徑30cm。檢測結(jié)果顯示，地基回彈模量E值變化范圍在40.85～50.45MPa之間，平均值為44.72MPa，滿足不小于40MPa的設(shè)計要求。

4.4 工后沉降

工程沉降計算采用分層總和法，結(jié)合場區(qū)勘察資料，壓縮層計算取值厚度為20m，計算原地基（不含吹填土）總沉降量約為0.45m，因場區(qū)地層基本為粉砂和粉質(zhì)黏土，且粉質(zhì)黏土中粉粒和砂粒含量高，施工期沉降基本可以完成。從地基加固前標(biāo)高4.80m，加固檢測時測量場地標(biāo)高4.10m及強夯平均夯沉量0.50m推算，地基加固施工期完成0.20m沉降，加上后續(xù)面層施工期完成的沉降，工后沉降滿足小于0.30m的設(shè)計要求。

5 結(jié)語

綜上所述，上文所提及的例子在加固吹填軟土地基中使用真空降水結(jié)合強夯法，獲得了良好的效果，不僅明顯地縮短了施工的時間，而且還創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟和社會效益，值得我們今后在相類似的工程中加以參考和學(xué)習(xí)應(yīng)用，有利于吹填軟土地基的加固和提高施工質(zhì)量。

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