軟弱地基高真空擊密法處理技術(shù)研究

岳敏+徐俊義+孔德旭+侯國(guó)忠

摘要： 本文主要對(duì)軟基處理技術(shù)以及高真空擊密法的施工原理及施工工藝進(jìn)行了介紹，為以后同類工程施工提供參考。

Abstract： This paper mainly introduces the soft foundation treatment technology and the construction principle and construction technology of the high vacuum compacting method， so as to provide reference for similar projects.

關(guān)鍵詞： 軟基處理；高真空擊密；施工工藝

Key words： soft foundation treatment；high vacuum compaction；construction technology

中圖分類號(hào)：TU447 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）07-0092-02

0 引言

今天，人類賴以生存的土地資源越來(lái)越少，世界城鎮(zhèn)化、工業(yè)化均在利用江河湖海灘涂進(jìn)行開發(fā)。利用灘涂首先需要解決的是灘涂地中無(wú)法讓人行走的沼澤地這一難題，這就需要采用地基處理技術(shù)。建國(guó)以來(lái)我國(guó)地基處理技術(shù)的經(jīng)歷了兩階段的發(fā)展歷程。1950年-1970年為起步應(yīng)用階段，這一時(shí)期的地基處理技術(shù)主要有砂石墊層換填、砂樁擠密、重錘夯實(shí)、化學(xué)灌漿及灰土樁等；1970年至目前為發(fā)展創(chuàng)新階段，是我國(guó)軟基處理技術(shù)發(fā)展的最重要階段，在這一時(shí)期，國(guó)內(nèi)引進(jìn)了大量先進(jìn)的外國(guó)地基處理技術(shù)，極大地推動(dòng)了地基處理技術(shù)和研究的應(yīng)用。

在工程實(shí)踐中，我們國(guó)家發(fā)現(xiàn)了一些新的地基處理技術(shù)以適應(yīng)我國(guó)的國(guó)情，高真空擊密法就是其中之一。

1 高真空擊密法簡(jiǎn)介

“高真空擊密法”是軟土地基快速固結(jié)的新技術(shù)，通過數(shù)次高真空壓差排水，結(jié)合多倍的可變能量密度，達(dá)到降低土層含水量，提高土層密實(shí)度和承載力的目標(biāo)，從而減少基礎(chǔ)施工后的差異沉降。特別是通過“快速高真空排水”和“致密多遍循環(huán)”兩個(gè)過程的有機(jī)結(jié)合，相互作用，形成了高真空致密化的獨(dú)特機(jī)制，具有造價(jià)低、工期快、質(zhì)量可控、施工環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過“高真空擊密法”處理后，能夠在地表形成一定厚度的硬殼層，能夠有效地改善軟弱地基承載力，降低土體液化，達(dá)到良好的處理效果。

1.1 高真空擊密法工藝原理

高真空擊密法是通過高真空強(qiáng)排水和擊密施工兩種工藝有機(jī)結(jié)合，相互作用（擊密產(chǎn)生的超孔隙水壓力為“正壓”，高真空產(chǎn)生“負(fù)壓”，通過兩種壓力的“差壓”來(lái)消除孔隙水壓力，快速排水），在強(qiáng)化淺土?xí)r形成了很好的超固結(jié)“硬殼層”的地基處理方法。

1.2 高真空擊密法的優(yōu)點(diǎn)

①飽和土首先通過高真空排水以減少土壤的飽和度，并提高夯擊的效率，同時(shí)減少超孔隙水壓力。區(qū)域粘土含量高，含水量高，高真空擊密在地基土中設(shè)排水通道，便于超孔隙水壓力快速消散，不會(huì)出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象。②在具有低滲透系數(shù)的軟土中，土壤中的微裂縫可以在適當(dāng)?shù)膲簩?shí)能量的作用下增加土壤的滲透性，并且超孔隙水壓力可以在真空“壓差”的作用下進(jìn)一步增加排水效果。多遍高真空壓實(shí)排水最終能夠達(dá)到減少飽和土壤含水量，最大化地提高天然基礎(chǔ)承載力的目的。③由于第二次高真空作用，使第一次快速壓實(shí)的孔隙水壓力快速消散，使兩次動(dòng)態(tài)壓實(shí)間隙時(shí)間大大縮短，在細(xì)顆粒土含量較高的地基上工期縮短50%以上。④對(duì)工后沉降有重要影響，在真空排水的作用下，形成新的沉降附加壓力對(duì)深層土壤在預(yù)壓中起到一定的作用。

2 高真空擊密法施工工藝

2.1 地基處理要求

①經(jīng)處理后的地基承載力不小于120kPa；②基本消除表層吹填砂液化；③盡快消除已填填土荷載下沉降量。

2.2 施工步驟

2.2.1 場(chǎng)地準(zhǔn)備

①放樣定位，確定預(yù)處理范圍、密封墻施工軸線、排水板施工邊界等；②平整場(chǎng)地；③埋設(shè)水位觀測(cè)孔，測(cè)設(shè)靜力觸探點(diǎn)位，進(jìn)行地基處理前的場(chǎng)地地面標(biāo)高測(cè)量、靜力觸探、水位等測(cè)試，高真空擊密過程中每遍擊密后的靜力觸探測(cè)試點(diǎn)選取在處理前的靜力觸探點(diǎn)位置。

2.2.2 施工準(zhǔn)備

將施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工區(qū)域的劃分，如圖1所示。針對(duì)不同的區(qū)域，實(shí)施不同的控制參數(shù)，有效地消除不均勻沉降，安裝調(diào)試機(jī)械設(shè)備等。

2.2.3 排水板施工

①根據(jù)設(shè)計(jì)要求，測(cè)設(shè)排水板基線；②根據(jù)排水板間距要求用石灰粉在排水板點(diǎn)位做標(biāo)注；③排水板機(jī)就位，進(jìn)行排水板施工；④排水板施工要求：1）塑料排水板插點(diǎn)必須編號(hào)，插點(diǎn)布局偏差不超過1cm；2）插板施工時(shí)，插板的豎向垂直偏差不得大于1.5%；插入的排水板應(yīng)完整，濾膜不得破裂，且不得出現(xiàn)扭結(jié)、斷裂現(xiàn)象；3）當(dāng)回帶超過40cm時(shí)，需要進(jìn)行補(bǔ)插，補(bǔ)差插點(diǎn)距原始插點(diǎn)應(yīng)在15cm以內(nèi)，回帶數(shù)量不應(yīng)超過打設(shè)回帶總數(shù)的5%；4）插管底部的管靴需設(shè)置淤泥擋泥裝置，以隔離污泥并防止其進(jìn)入套管，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有淤泥進(jìn)入套管內(nèi)時(shí)，需改進(jìn)套管端口施工工藝，控制套管內(nèi)進(jìn)淤泥的數(shù)量在總插板數(shù)量的5%以內(nèi)；5）插板施工時(shí)應(yīng)對(duì)每根塑料排水板的長(zhǎng)度、孔深做好相應(yīng)記錄。

2.2.4 密封墻施工

為保證地基處理效果，在處理邊界處雙排泥漿攪拌墻，打設(shè)深度以超過素填土層底以下，進(jìn)入淤泥土1.0～2.0m為原則，密封墻深度平均在7.0m；對(duì)于砂層較薄區(qū)域開通過開挖至淤泥土頂面以下0.5m灌入泥漿進(jìn)行密封。

①密封墻施工：1）測(cè)設(shè)密封墻軸線位置；2）沿密封墻軸線位置進(jìn)行模探，探明吹填砂厚度，根據(jù)摸探數(shù)據(jù)確定各區(qū)段密封墻深度及密封墻施工方式，對(duì)于吹填砂厚度較薄，能夠挖穿區(qū)域采用明溝開挖換入淤泥質(zhì)土的方式進(jìn)行密封，對(duì)于吹填砂厚度較厚區(qū)域采用泥漿攪拌墻進(jìn)行密封；3）根據(jù)密封墻要求，用石灰粉在樁位做好標(biāo)記；4）按照設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制泥漿制備過程；5）泥漿攪拌機(jī)就位，進(jìn)行密封墻施工。

②密封墻施工：1）泥漿攪拌墻采用雙排，樁徑700mm，搭接不小于200mm；2）泥漿攪拌墻深度至少進(jìn)入淤泥質(zhì)土0.5m；3）噴攪方式采用4噴4攪，施工時(shí)位置誤差小于7cm；4）所制泥漿比重不小于1.4，制漿攪拌時(shí)間不得少于15min；施工過程中邊噴邊攪，嚴(yán)禁停噴或停攪現(xiàn)象；5）吹填砂層泥漿摻入量不小于30%。

2.2.5 高真空排水施工

①根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)布置真空管，施工中根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整施工參數(shù)。②真空設(shè)備配有可調(diào)節(jié)平衡系統(tǒng)的真空系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括高真空泵，離心泵，平衡器等。③真空管為直徑為32mm的鋼管，下部的水孔纏繞尼龍膜形成兩層真空管。臥管為直徑50mmPVC管。在臥管與真空管之間用軟管連接，接頭必須連接緊密。④真空系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，必須保證連續(xù)抽水，正常出水規(guī)律為“先大后小，先渾后清”。在操作過程中應(yīng)該實(shí)時(shí)觀察，當(dāng)異常情況發(fā)生時(shí)，立即檢查管道是否泄漏，真空管是否堵塞，及時(shí)糾偏，情況嚴(yán)重時(shí)需拔除真空管重新埋設(shè)。⑤真空管放入前，應(yīng)保證濾網(wǎng)完好無(wú)破損。

2.2.6 高真空擊密施工

①施工步驟：1）對(duì)原有場(chǎng)地地面標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，并標(biāo)出第一遍強(qiáng)夯點(diǎn)的位置。2）起重機(jī)就位，使夯錘中心對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置，測(cè)量夯前錘頂標(biāo)高。3）將夯錘起吊到預(yù)定高度，夯錘脫落自由下落后放下吊鉤，測(cè)量錘頂標(biāo)高。4）重復(fù)上述步驟，按設(shè)計(jì)要求的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊。5）換夯點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，完成全部夯點(diǎn)的第一遍夯擊。6）用裝載機(jī)將夯坑填平，并測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高。7）夯實(shí)表層松土，測(cè)量夯后場(chǎng)地標(biāo)高。

②施工控制要點(diǎn)：1）擊密時(shí)，需要檢查夯錘是否在中心，并確保擊密點(diǎn)的精度。偏心時(shí)，應(yīng)采取錘邊焊鋼板或其他方法增加或增減混凝土等辦法使其平衡，防止柱塞坑傾斜。2）擊密時(shí)，落錘應(yīng)保持平穩(wěn)，點(diǎn)位正確。3）擊密停止標(biāo)準(zhǔn)：控制擊密坑深度，每遍單點(diǎn)累計(jì)擊夯沉量不超過夯坑控制深度，單點(diǎn)累計(jì)擊沉量超過控制深度時(shí)停止擊密；后一擊夯沉量明顯大于前一擊時(shí)，停止擊密；夯擊時(shí)周圍地面發(fā)生過大隆起時(shí)，停止擊密。4）控制每遍擊密的間歇時(shí)間。擊密坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起；不因擊密坑過深而發(fā)生起錘困難。施工中如發(fā)生偏錘應(yīng)重新對(duì)點(diǎn)。5）每遍點(diǎn)擊密結(jié)束后，由裝載機(jī)將場(chǎng)地推平回填（對(duì)當(dāng)天擊完的擊密坑，應(yīng)及時(shí)推平回填，以防止雨水流入坑內(nèi)）。

2.3 施工工藝流程

總體工藝流程如圖2。

3 地基處理監(jiān)測(cè)

3.1 沉降觀測(cè)

地面標(biāo)高測(cè)量點(diǎn)場(chǎng)地按照40×40m的方格網(wǎng)，測(cè)量每次處理前后的平均地面沉降量。動(dòng)態(tài)了解土體強(qiáng)化和壓實(shí)情況，及時(shí)調(diào)整擊密工藝和參數(shù)。

3.2 靜力觸探測(cè)試

靜力觸探深度進(jìn)入淤泥質(zhì)土底部1m，共14個(gè)測(cè)量點(diǎn)，均勻布置與場(chǎng)地中。每遍擊密處理之前，滿夯后14～28天在同一位置進(jìn)行測(cè)試。

3.3 水位觀測(cè)

高真空擊密前埋設(shè)地下水位觀測(cè)管，在施工期間進(jìn)行地下水位觀測(cè)，每天觀測(cè)1次。地下水位觀測(cè)的目的是要掌握地下水位隨時(shí)間變化規(guī)律，掌握在真空擊密過程中地下水位的變化特征，優(yōu)化真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本工程利用“高真空擊密法”軟弱地基處理技術(shù)成功的完成了軟基處理的施工，較好地解決了工程施工中存在的各種問題，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，對(duì)類似工程具有較高的推廣應(yīng)用前景。

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