真空預(yù)壓法在軟土地基加固中的應(yīng)用

華茂明

【關(guān)鍵詞】真空預(yù)壓，軟基處理，吹填淤泥

1 概述

真空預(yù)壓加固軟土地基處理技術(shù)在水運工程中取得了廣泛應(yīng)用，對緩解我國港口陸域用地緊缺，實現(xiàn)資源合理利用起到了重要作用。一般來說真空預(yù)壓法適用于粘性土為主的軟土地基，土體一般塑性指數(shù)不大于25，含水率不大于85%。

溫州甌飛圍墾區(qū)吹填及軟基處理工程中的道路區(qū)，加固土體主要為新吹填的淤泥，含水率超過100%，呈流塑狀態(tài)，表層承載力幾乎為零，通過正?；靥钚纬缮皦|層工作層，難度很大；另外，加固土體含水量大，工期緊，對水平排水系統(tǒng)效率要求很高。針對工程施工上的難點、重點，對真空預(yù)壓施工工藝進行了改進，采用了鋪設(shè)“竹架”結(jié)合水力吹填形成砂墊層的方法。同時，在工期緊張的情況下，為加快土體固結(jié)速度，增加了短塑料排水板施工。實踐表明該種工藝能夠滿足施工需求，加固效果理想。

2 工程概況

2.1 設(shè)計要求

該工程場地為圍墾淤積形成，吹填淤泥層平均厚度約3.0m。設(shè)計采用真空預(yù)壓法對地基進行處理，要求處理后0～2.0m深度內(nèi)地基承載力特征值fak≥80kPa，2.0～6.0m深度范圍內(nèi)地基承載力特征值fak≥60kPa。

2.2 吹填淤泥特性

吹填淤泥主要物理力學(xué)性持指標如表1所示。加固前進行的雙橋靜力觸探試驗表明，0～1.5m深度范圍內(nèi)錐尖阻力為0Mpa，1.5～3.0m深度范圍內(nèi)錐尖阻力約0.01～0.05Mpa。與一般的軟土相比，該吹填淤泥的含水量高，孔隙比大，液性指數(shù)大。

3 施工工藝的改進

3.1 砂墊層施工工藝的改進

在真空預(yù)壓軟基加固施工過程中，砂墊層既是水平排水通道，又是為機械施工提供作業(yè)平臺。在本工程中，由于土層表層為平均厚度3m的淤泥層，基本沒有承載力，若采用直接回填的方法，回填的砂混入淤泥中，無法形成墊層，后續(xù)施工也將無法進行。為解決這一問題，通過對比類似項目研究分析結(jié)合現(xiàn)場實驗，采用鋪設(shè)紡織布結(jié)合“竹排”形成第一層持力層，然后水力吹填形成砂墊層的改進方法。

具體做法：在淤泥面上鋪設(shè)一層紡織布，再鋪一層竹架，最后在竹架上再鋪一層紡織布，利用紡織布的抗拉性和竹架的整體剛度在地表形成持力層。竹架用竹竿綁扎而成，竹竿直徑不小于4cm。如下圖所示，呈正方形鋪設(shè)，竹竿之間的距離為50cm，采用建筑專用的繃帶綁扎，形成網(wǎng)格狀的竹架。

3.2 增加插設(shè)短塑料排水板，加快固結(jié)速度

本工程中，排水板間距為0.9m，正方形布置，打設(shè)深度約7m?？紤]到表層3m范圍內(nèi)新吹填的淤泥含水率超過100%，含水量較大，為提高排水系統(tǒng)效率，加快土體固結(jié)速度，在該范圍內(nèi)，在相鄰四根排水板中間位置補插一根短板，板長約3.5m，短板與相鄰濾管綁扎。水平排水通道布置成環(huán)形閉合回路。

4 施工過程控制

4.1 竹架施工過程控制

竹架施工質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)施工的成敗，對做好竹架施工的過程控制，應(yīng)著重做好以下幾點：

（1）嚴格原材料的控制

竹竿宜采用已風(fēng)干的竹子，不宜使用剛砍伐的青竹。使用前需除去竹子前部較細部分，保證直徑不小于4cm。竹子本身無裂痕。紡織布及扎帶應(yīng)經(jīng)過檢驗，滿足設(shè)計受力指標要求后方可使用。

（2）嚴格控制綁扎間距

相鄰竹竿間距不大于50cm，個別特別軟弱地區(qū)或施工設(shè)備集中處，可適當減小間距，提高承載力。

4.2 水力吹填砂墊層施工過程控制

竹架施工完成后，采用水力吹填鋪設(shè)砂墊層，為保證施工安全和施工質(zhì)量，水力吹填過程中應(yīng)做好以下幾點的控制：

（1）水力吹填功率不宜太大，宜采用小功率的泥漿泵分多個工作面同時進行，避免局部荷載過大，破壞竹架。

（2）吹砂時需頻繁擺動吹砂管，避免吹砂管長時間在同一位置作業(yè)，均勻鋪設(shè)。

（3）為防止砂粒流入相鄰地塊，在竹架上鋪設(shè)第二層紡織布時，紡織布周邊加寬0.5m，并用竹竿在道路區(qū)邊界將紡織布按一定間距支起，形成一道防護墻，既不影響砂墊層的泌水過程，也能防止砂粒流出道路區(qū)。

4.3 真空預(yù)壓施工過程控制

（1）試抽真空前，輪換開啟設(shè)備，檢查每臺設(shè)備的性能，抽真空設(shè)備是否有漏水漏氣現(xiàn)象，設(shè)備需要更換的及時更換。

（2）試抽真空期間，排查膜面是否存在漏氣處，特別是三通、四通以及設(shè)備連接處是否有破損與漏氣現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題及時修補處理。實踐表明，在抽真空的壓力上升階段最容易出現(xiàn)破膜漏氣現(xiàn)象，待真空度達到80kPa以上并持續(xù)一段時間后，經(jīng)過前期的維護，后期抽真空期間出現(xiàn)的漏水漏氣現(xiàn)象會大大減少。

（3）抽真空期間，真空度達到80kPa以上并持續(xù)一段時間后開始膜面覆水，應(yīng)配備人員24小時在現(xiàn)場值班，保證抽真空系統(tǒng)工作正常。

（4）抽真空期間，現(xiàn)場值班人員須經(jīng)常觀察并記錄真空度變化情況，發(fā)現(xiàn)膜下真空度下降時，應(yīng)檢查、發(fā)現(xiàn)并修補好漏洞，若泵上真空度明顯下降，則應(yīng)對真空泵及水箱進行檢修。

5 加固效果分析

本工程0-2m深度范圍內(nèi)地基承載力通過表層載荷板試驗進行檢測，2-6m嘗試范圍內(nèi)地基承載力通過取土進行土工試驗參數(shù)換算地基承載力進行檢測。

5.1 土工試驗

該區(qū)取2組土樣，每組在同一孔內(nèi)在深度2m-6m深度范圍內(nèi)取土，每米取一個土樣，每孔取4個土樣。得到土工試驗參數(shù)后，計算地基承載力的方法有兩種，一種是根據(jù)土樣的含水率與塑性指數(shù)用查表法確定地基承載力；一種是根據(jù)土體的重試以及土體的強度指標利用理論公式計算確定。取兩種方法所得地基承載力的平均值作為該區(qū)2-6m深度范圍內(nèi)的地基承載力特征值。

（1） 查表法確定地基承載力：

根據(jù)《港口工程地質(zhì)勘查規(guī)范》，利用含水量和塑性指數(shù)查表計算可得加固后地基容許承載力，由各組土工試驗參數(shù)計算地基承載力的結(jié)果基本上介于80-90kPa之間，結(jié)果大于設(shè)計要求的60kPa。

（2）理論公式計算法確定地基承載力：

按照《工程地質(zhì)手冊》中的臨塑壓力計算公式計算，承載力均超過60kPa，也達到了設(shè)計要求。

5.2 載荷板試驗

采用鋼板的尺寸為707mm×707mm，面積0.5m2，分10級加載，每級加載量20kPa，分5級卸載，每級卸載量40kPa。受檢的p-s曲線在加載至200kPa前，曲線基本平滑，受檢點總沉降量為12.12mm；卸載后，受檢點最大回彈量為2.59mm。同時，從該受檢點的s-lgt曲線上分析，加載至200kPa時，各級曲線基本平直，曲線間距基本呈微量增加態(tài)勢，但各級荷載作用下的沉降均能在較短時間內(nèi)達到穩(wěn)定。

6 結(jié)語

該工程中新吹填淤泥的含水量高，孔隙比大，液性指數(shù)大，淤泥呈流動狀，幾乎沒有承載力，經(jīng)過真空預(yù)壓法進行處理，土體各項指標均達到設(shè)計要求，加固效果明顯。說明本工程采用的真空預(yù)壓地基處理的工藝能達到良好的效果，能在較短時間內(nèi)形成較高的土體承載力，解決了本工程的施工難點，工藝可靠性強，可以廣泛推廣應(yīng)用于同類工程。

參考文獻：

1、《工程地質(zhì)手冊》，中國建筑工業(yè)出版社，2007；

2、《港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJ240-97），人民交通出版社，1997；

3、《真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程》（JTS147-2-2009），人民交通出版社，2009；

4、《地基處理加固新技術(shù)》，葉觀寶，機械工業(yè)出版社，2002。