多通道負(fù)壓排水動力夯實技術(shù)試驗

唐彤芝,劉 建，劉培貴，蔡 新，張金良，孫蘇才

(1.南京水利科學(xué)研究院巖土工程研究所，江蘇 南京 210029； 2.南通沿海開發(fā)集團有限公司，江蘇 南通 226006；3.河海大學(xué)發(fā)展規(guī)劃處，江蘇 南京 210098； 4.南京瑞迪建設(shè)科技有限公司，江蘇 南京 210029)

多通道負(fù)壓排水動力夯實技術(shù)試驗

唐彤芝1,劉 建2，劉培貴2，蔡 新3，張金良4，孫蘇才2

(1.南京水利科學(xué)研究院巖土工程研究所，江蘇 南京 210029； 2.南通沿海開發(fā)集團有限公司，江蘇 南通 226006；3.河海大學(xué)發(fā)展規(guī)劃處，江蘇 南京 210098； 4.南京瑞迪建設(shè)科技有限公司，江蘇 南京 210029)

應(yīng)用多通道組合低位負(fù)壓動力夯實法對南通濱海園區(qū)通州灣科教城場地進行加固地基研究，分析水位、表面沉降、土體深層水平位移、孔隙水壓力、真空度的變化過程和特性，對處理后地基土的物理性質(zhì)、強度和承載力進行了檢測和評價。結(jié)果表明，持續(xù)降雨下場地內(nèi)水位可快速降至3 m以下，非密封條件下抽真空在7 m深度內(nèi)形成負(fù)壓，強夯引起的超靜孔壓可在2～3 d內(nèi)快速消散；夯實以沉降壓縮為主，側(cè)向位移小，土體物理力學(xué)性質(zhì)明顯改善，有效影響深度達到6.5 m，地基承載力特征值達到80 kPa；多通道負(fù)壓排水動力夯實技術(shù)能夠增強降排水和超靜孔壓連續(xù)快速消散能力，對地下水豐富、降雨充沛區(qū)域的適應(yīng)性強。

多通道排水系統(tǒng)；低位真空；動力夯實；孔壓；地基處理

江蘇省南通濱海園區(qū)通州灣科教城場地地基主要由三角洲泥沙長期沖積、海邊灘涂淤積和人工沖填、濱海相交錯沉積而成，粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土、粉土、粉砂等相互夾雜，土質(zhì)松散、塑性低、含水率高、強度低，孔隙比和壓縮性大。以強夯為主輔以降水(管井、高真空井點、電滲等)、插設(shè)塑料排水板等措施是該區(qū)域工程建設(shè)時常采用的地基處理方法[1-11]，施工簡便、造價低，其技術(shù)核心是降低水位，消散超靜孔壓。但濱海地區(qū)往往地下水位高，雨水充沛，導(dǎo)致施工經(jīng)常停歇，拖延進度，而且地基土處于高含水率的飽和狀態(tài)，受反復(fù)動力荷載作用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)擾動，顆粒之間的毛細(xì)孔遭到破壞，水分不易滲透和散發(fā)，出現(xiàn)“橡皮土”和“彈簧土”現(xiàn)象[10]，夯擊能量被吸收浪費，導(dǎo)致夯實效果差，有效處理深度淺，影響地基處理效果和質(zhì)量。

多通道組合低位負(fù)壓排水動力夯實法[12]是在傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新和改進，采用降水+消壓+動力夯實的加固機制和施工工藝，提出了多通道組合負(fù)壓管網(wǎng)體系以增強持續(xù)降低水位和快速消散超靜孔壓的能力，從而保障和提高地基加固效果。本文介紹多通道負(fù)壓排水動力夯實技術(shù)在南通濱海園區(qū)通州灣科教城試驗場地的現(xiàn)場應(yīng)用情況，對該技術(shù)的加固機制和效果進行研究。

1 試驗區(qū)概況

1.1 地形地貌與水文氣象

試驗區(qū)位于南通濱海園區(qū)通州灣科教城F地塊，面積約8 000 m2，主要由三角洲泥沙長期沖積、海邊灘涂淤積沖填而成。地貌形態(tài)較單一，地形較平坦。地下水屬淺層孔隙潛水，主要補給來源為海水補給、大氣降水、地表水和同一含水層的側(cè)向補給，埋深較淺，一般在0～1 m左右。地處北亞熱帶濕潤性氣候區(qū)，季風(fēng)影響明顯，雨水充沛。

1.2 地基土分布與性質(zhì)

勘察所揭露的20.0 m深度范圍內(nèi)的地層均屬第四紀(jì)全新世沖海相交錯沉積物，按其成因類型、土層結(jié)構(gòu)及其性狀特征，可劃分為6個主要層次，見圖1。土體的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1。

圖1 試驗區(qū)地基土層勘探剖面(單位： m)Fig.1 Section of soil layers of ground foundation in test site(units:m)

表1 土體主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

土層① 素填土： 灰～灰黃色，見植物根莖，厚度不均，結(jié)構(gòu)松散。

土層② 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土： 灰黃～灰色，含云母片和貝殼碎片；淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土： 軟～流塑，干強度、韌性中等；粉土： 稍密，干強度，韌性低。層底標(biāo)高-2.99～-1.68 m左右，層厚約3.5 m。比貫入阻力平均值Ps=0.6～1.4 MPa。

土層③ 粉土夾粉砂： 灰色，稍密，含云母片和貝殼碎片；粉土： 搖振反應(yīng)迅速，干強度、韌性低；粉砂： 顆粒呈圓形、亞圓形，顆粒級配不良。層底標(biāo)高-10.09～-7.79 m，層厚約7.0 m。Ps=4.1～6.8MPa。

土層④ 粉土夾粉質(zhì)黏土： 灰色，含云母碎片；粉土： 稍密，飽和，搖振反應(yīng)中等，干強度、韌性低；粉質(zhì)黏土： 軟塑，干強度、韌性中等。層底標(biāo)高-14.39～-11.85 m，層厚約3.0 m。Ps=1.1～2.2 MPa。

土層⑤ 粉土夾粉砂： 灰色，稍密～中密，含云母碎片；粉土： 搖振反應(yīng)迅速，干強度、韌性低；粉砂： 顆粒呈圓形、亞圓形，顆粒級配不良。層底標(biāo)高-16.35～-13.89 m，層厚約1.5 m。Ps=2.8～9.9 MPa。

土層⑥ 粉質(zhì)黏土夾粉土： 灰色，含云母碎片；粉質(zhì)黏土： 軟塑，干強度、韌性中等；粉土： 稍密，干強度、韌性低。未鉆穿，層厚大于3.1 m。Ps=1.2～5.4 MPa。

2 加固方案設(shè)計與原理

2.1 加固目標(biāo)與設(shè)計方案

采用多通道組合低位負(fù)壓排水夯實新技術(shù)壓實土體，提高地基承載力，主要處理場地①層素填土和②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土,處理深度5 m左右，處理后地基表面承載力特征值不小于80 kPa。試驗區(qū)平面布置見圖2。

圖2 設(shè)計方案平面布置Fig.2 Plane layout of new technology scheme

多通道組合低位負(fù)壓排水夯實技術(shù)的主要設(shè)計原理、工藝流程和施工參數(shù)如下：

a. 區(qū)域四周采用黏土與原地基土就地攪拌的方式構(gòu)造一道具有一定密封性的密封墻，深度約6 m，一定程度上阻隔場地外地下水滲流補給，保障降水深度，為低位負(fù)壓的產(chǎn)生創(chuàng)造條件。

b. 在地基內(nèi)構(gòu)造由橫向波紋管與豎向排水板相交織并外接真空射流泵、均勻布設(shè)的大口徑管井共同組成、能制造低位負(fù)壓的多通道組合三維立體式排水管網(wǎng)系統(tǒng)。豎向排水板采用B型板，按橫向間距5.0 m、單排縱向間距1.2 m打設(shè)，深度約為5 m，以不打穿下臥粉砂層為宜。排水板打設(shè)完成后，沿橫向靠近排水板鋪設(shè)直徑40 mm透水波紋管，出露的排水板與橫向波紋管正交、纏繞、綁扎。用小型挖掘機開挖間距5.0 m、深約1.0 m、寬0.5 m的橫向管溝，將綁扎在一起的橫向波紋管和排水板一同埋于溝底并回填密實。管井采用直徑25 cm、下端1～2 m透水的波紋管，深度6 m，間距25 m，均勻布置，井底放置小型潛水泵。

c. 遵循“多遍低能、輕重結(jié)合”的原則，優(yōu)化能耗布置，實現(xiàn)組合動力夯實： 降水+消壓+動力夯實+振動碾壓。經(jīng)試夯試驗確定強夯施工參數(shù)為： 2遍點夯(夯擊能分別為1 250 kN·m、1 500 kN·m，每點2～3擊)，一遍滿夯(夯擊能1 000 kN·m，每點1～2擊)，夯點間距為5.0 m，正方形布點。先進行管井降水，當(dāng)水位降至2～3 m以下時，開啟真空泵，進行第1遍點夯。第1遍點夯后，推平夯坑，持續(xù)進行管井降水，低位真空抽吸，待超靜孔隙水壓力基本消散時，進行第2遍點夯，夯點位于第1遍點夯中間。第2遍點夯后，推平夯坑。負(fù)壓抽水至孔隙水壓力基本消散時，則進入滿夯階段并回填管井。管井回填采取分層回填，逐級搗實，直至表層填實，構(gòu)成豎向增強體。滿夯夯印搭接1/4。然后全場地采用16 t振動碾壓3～5遍。

2.2 現(xiàn)場監(jiān)測及效果檢驗方案

在試驗場地內(nèi)設(shè)置沉降、深層水平位移、水位、孔壓、真空度等監(jiān)測儀器，通過施工觀測獲取新機制作用下地基沉降變形、超靜孔壓增長與消散過程、水位變化等各項數(shù)據(jù)資料，歸納總結(jié)相關(guān)規(guī)律，深入研究和剖析多通道負(fù)壓排水動力夯實技術(shù)的加固機理，開展鉆孔取土試驗、靜力觸探和靜載荷試驗，分析評價地基承載力變化和處理效果。

2.3 多通道負(fù)壓排水動力夯實技術(shù)加固原理與優(yōu)勢分析

與常規(guī)的高真空井點降水、排水板聯(lián)合強夯等相比[13-18]，從理論上而言，多通道負(fù)壓排水動力夯實技術(shù)的加固原理和主要技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾方面：

a. 對集排水體系進行優(yōu)化組合和改進。(a)構(gòu)建內(nèi)置式多通道的集排水體系，改變以往井點管單一的滲流結(jié)構(gòu)，增大集排水接觸面積。(b)在場地外管網(wǎng)端口安設(shè)射流真空泵，連續(xù)實施水氣抽排，在地基加固深度范圍內(nèi)形成一定程度的真空負(fù)壓，促使地基淺層和深層土體內(nèi)部水氣、土體自由水和超靜孔隙水壓力在自重和負(fù)壓共同作用下加快匯集排出，起到了排水預(yù)壓固結(jié)的效果。

b. 綜合自重集排水、真空負(fù)壓排水和動力夯實的技術(shù)優(yōu)勢，結(jié)合靜力排水固結(jié)與動力夯實固結(jié)。排水管網(wǎng)事先埋設(shè)在地基內(nèi)部，無需拔出，節(jié)省了大量的降水施工管材、人員和時間，保障施工全過程的連續(xù)性。新型低位負(fù)壓降排水體系實現(xiàn)全過程、無間斷地消散超靜孔壓，內(nèi)部設(shè)置的豎向排水通道可將真空負(fù)壓和夯擊能傳遞到深層土體，兼?zhèn)鋱龅睾罄m(xù)使用運行的集排水功能。通過優(yōu)化調(diào)整管路布置和動力夯實方式，多通道負(fù)壓排水動力夯實技術(shù)能同時滿足對不同土質(zhì)條件、淺層和深層加固效果的不同要求，適用范圍廣。

多通道負(fù)壓排水動力夯實技術(shù)融合了自重自流、負(fù)壓抽吸、動力擠壓等多種排水聯(lián)合機制，由以往地基加固時二維平面徑向滲流發(fā)展成三維空間立體滲流，優(yōu)化了滲流途徑，縮短了滲流長度，增大了滲流的水力坡度，可以提高土體滲流排水固結(jié)的速度和效果。地基土自由水在自重和負(fù)壓脅迫作用下可以迅速匯集到管路，通過端口排出。動力夯擊產(chǎn)生的超靜孔壓通過立體空間管網(wǎng)體系可以迅速消散，有利于土體快速固結(jié)密實。實際應(yīng)用時可以連續(xù)抽吸水氣，縮短停工間歇期和工期，對雨期季節(jié)施工具有良好的適應(yīng)性。

3 新機制作用下地基特性與效果研究

3.1 降(隔)水機制與效果

在場地內(nèi)外分別埋設(shè)了一根水位管，實時監(jiān)控場地內(nèi)外的地下水位變化情況，研究分析就地攪拌黏土密封墻措施的阻隔水以及多通道管網(wǎng)系統(tǒng)的快速降水機制和效果，見圖3。

圖3 場地內(nèi)外地下水位的埋深變化曲線Fig.3 Curves of buried depth of underground water levels inside and outside of test site

試驗區(qū)設(shè)置了12根均勻布設(shè)的直徑25 cm的管井，與埋于地基內(nèi)的水平、豎向排水體共同構(gòu)成組合降水系統(tǒng)。現(xiàn)場試驗在6—8月，正值夏季多雨季節(jié)，對降水速度和效果有較大的不利影響，也是對新技術(shù)工藝的適應(yīng)性和有效性的最好檢驗。場地內(nèi)水位可降至地面以下3.0 m，以滿足強夯加固需要。

受試驗場地限制和成本考慮，黏土密封攪拌墻處理深度未截斷滲透性較強的下臥土層③粉土夾粉砂層，場地內(nèi)外存在水體滲流補給的通道，降水開始后場地內(nèi)外的水位一同下降，當(dāng)排出與補給基本處于動態(tài)平衡時，場地外的水位埋深基本處于地面以下1.5 m左右的區(qū)間內(nèi)，維持波動較小的穩(wěn)定狀態(tài)，基本不受場地內(nèi)降水的影響，說明黏土墻起到了一定的阻隔水作用。停夯后開始下1遍夯擊之前，場地內(nèi)的水位上升也較快，說明場地外補水速度也很快。

3.2 低位負(fù)壓與孔壓快速消散機制與效果

選擇由2排管溝圍成的區(qū)域構(gòu)成1個代表性觀測單元，在其中一條管溝內(nèi)的水平排水波紋管壁沿長度方向均勻綁扎3只真空度測頭，在1根豎向排水板的不同深度位置(溝底以下1 m、3 m、5 m)的板芯里設(shè)置真空度測頭。在2排管溝之間的中心位置布設(shè)1組4只不同深度的孔壓計(地面以下1 m、3 m、5 m、7 m)，單孔單只埋設(shè)。監(jiān)測抽吸產(chǎn)生的真空度在水平和豎向深層的大小與傳遞狀況以及實施動力夯擊時地基內(nèi)部孔隙水壓力的增長變化和消散過程，見圖4和圖5。

圖5 管溝間不同深度的孔隙水壓力變化曲線Fig.5 Curves of pore water pressure at different depths of tunnel

圖4 抽真空時管溝底水平波紋管壁和豎向排水板內(nèi)真空度變化曲線Fig.4 Curves of vacuum degree in horizontal corrugated pipe and vertical drainage slab at bottom of tunnel using vacuum method

圖6 模擬波紋管路不良狀況下埋深3.0 m的地基內(nèi)孔隙水壓力變化曲線Fig.6 Curves of pore water pressure in ground foundation at buried depth of 3.0 m under simulated adverse condition of corrugated pipe

將水平波紋管與豎向排水板連接成“板-管一體化”，埋入地面一定深度的管溝底，施工不慎可能會造成水平波紋管路出現(xiàn)彎曲、被淤堵或壓扁等不良狀況。為分析此類不良狀況對孔隙水壓力消散的影響，選擇另一條管溝，將同一根水平波紋管分段處置，分別模擬管路平面彎曲(人為彎曲布管)、管路淤堵(控制開孔率比正常少50%)、管路扁癟(人為壓扁波紋管)，在3段長度中間以下3.0 m(相當(dāng)于溝底以下約2.0 m)地基內(nèi)單孔單只埋設(shè)孔壓計。實測孔壓變化過程見圖6。

由圖4可知，“寬橫向間距管溝+窄縱向間距排水板”的疏密結(jié)合、埋置于地面以下、未密封的排水管道系統(tǒng)在抽真空后產(chǎn)生了低位負(fù)壓，橫向波紋管壁真空度基本維持在50 kPa左右，豎向排水體內(nèi)不同深度也測得了真空度，說明負(fù)壓通過豎向排水體傳遞到地基深部(約6 m)，產(chǎn)生了輻射作用，但由于自6 m深度以下就是滲透性強的③粉土夾粉砂層，真空壓力會迅速消散。2次點夯時，真空度受到?jīng)_擊影響而有所降低，但夯擊完成后，真空度恢復(fù)較快。

圖5反映出抽吸過程中地基內(nèi)不同深度的孔隙水壓力逐漸降低，超靜孔壓呈現(xiàn)負(fù)值，產(chǎn)生負(fù)壓固結(jié)效果，其中埋深3.0 m、5.0 m、7.0 m的超靜孔壓達到-16～-19 kPa，明顯高于埋深1.0 m的測點(超靜孔壓約-6.5 kPa)。2次點夯過程中，埋深3.0 m、5.0 m的孔壓上升快，而埋深1.0 m的孔壓上升量較小，分析其原因是管溝間埋深1.0 m的深度剛好與兩側(cè)開挖的管溝深度基本一致，真空壓力消散快。埋深較淺的1.0 m和3.0 m處產(chǎn)生了正的超靜孔壓，埋深較大的5.0 m、7.0 m仍處于負(fù)的超靜孔壓狀態(tài)。受夯擊能和土體密實程度的影響，點夯產(chǎn)生的超靜孔壓絕對值隨點夯遍數(shù)增加也逐漸減少。

圖6表明模擬波紋管淤堵和壓扁的測點在抽吸過程中孔壓下降較大，基本全程處于負(fù)孔壓狀態(tài)，超靜孔壓絕對值要大于平面彎曲段測點。說明淤堵和壓扁抑制了真空負(fù)壓的平面?zhèn)鬟f，但有利于通過豎向排水體向地基深部傳遞。不良狀況對強夯產(chǎn)生的超靜孔壓的消散并無大的影響。因此，管溝底鋪設(shè)的水平波紋管可適當(dāng)減少開孔率，在回填密實前沿管溝方向在波紋管上加鋪一層長條形塑料密封膜(寬度約20 cm，以蓋住波紋管為宜)，可增強地基深層的負(fù)壓固結(jié)效果。

綜上分析表明，維持低位負(fù)壓的抽吸實現(xiàn)了全過程快速消散超靜孔壓，平均歷時2～3 d，縮短了點夯間隔時間，較好地解決了滲透性較低的淤泥質(zhì)土層需要較長時間的停工間歇期來消散超靜孔壓的問題。低位負(fù)壓的抽吸會對土體產(chǎn)生預(yù)壓固結(jié)效果，在強夯夯擊能作用的基礎(chǔ)上，真空壓力相當(dāng)于在土體上增加了一個額外的附加應(yīng)力，對土體有一定的附加加固作用。施工結(jié)束后，埋置地基內(nèi)的排水通道仍可持續(xù)發(fā)揮消散孔壓、固結(jié)土體的作用。

圖7 地基土體深層水平位移實測曲線Fig.7 Curves of horizontal displacement at different depths of foundation

3.3 沉降與側(cè)向水平位移

采取測量場地網(wǎng)格平均高程的方式監(jiān)測地表累計沉降量，分別為第1遍點夯169 mm、第2遍點夯109 mm、滿夯86 mm，合計總沉降量為364 mm。第1遍點夯時夯坑沉降量大，隆起量??；隨著土體受到夯實、擠壓，第2遍點夯和低能級的滿夯產(chǎn)生的沉降量逐漸減少。

在試驗區(qū)西側(cè)密封墻外布置1根深度8 m的測斜管，通過觀測測斜管的位移了解場地邊界地基不同深度的土體在夯實過程中側(cè)向水平位移累積量的變化(圖7)，研究夯擊作用對地基土體的側(cè)向擠壓效應(yīng)和影響深度，評價夯擊施工對周圍環(huán)境的影響。

實施低位抽真空階段，場地產(chǎn)生向內(nèi)收縮、由上而下逐漸減少的水平位移，量值很小，實測最大水平位移量約為10 mm，發(fā)生在地表面，3 m以下測值基本為零。點夯開始后，強大的沖擊能量迫使地基土體產(chǎn)生急劇向外的水平位移，但總體累計位移量不大，最大值約為35 mm，發(fā)生在地表以下約2 m處，說明地基變形以豎向壓實為主，黏土攪拌墻具有一定的隔震作用，可降低強夯施工對周圍環(huán)境的影響。從側(cè)向位移曲線來分析，深度3～4 m范圍內(nèi)的土體壓實效果最明顯，但影響深度達6.5 m左右，與豎向排水板插設(shè)深度基本一致，豎向排水體的打設(shè)在深層土體中形成通道，負(fù)壓抽吸使土體中的水氣得以快速排出，夯擊能量可以傳遞得更深、更遠(yuǎn)。

3.4 處理效果檢測

3.4.1 土體主要物理力學(xué)性質(zhì)

分別測試處理前后②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土的主要物理力學(xué)性質(zhì)，統(tǒng)計結(jié)果見表2。

表2 土體處理前與處理后主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)對比

由表2可知，土體處理后軟土的主要物理力學(xué)性質(zhì)和強度指標(biāo)改善明顯。壓縮性由高降為中，黏聚力降低了29.73%，內(nèi)摩擦角增加了212.80%，說明強夯的巨大沖擊能量對土體壓實和顆粒重組有較大的影響。另外，土體處理后，含水率、密度、壓縮系數(shù)、壓縮模量變化幅度分別為-16.76%、4.21%、-63.89%、152.95%。

3.4.2 地基承載力特征值

淺層平板載荷試驗采用1 410 mm×1 410 mm方形鋼板，載荷板埋深于地面標(biāo)高以下500 mm左右，板底鋪設(shè)中砂找平層，依據(jù)JGJ 79—2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》進行試驗[5]。

加壓至160 kPa時，試板累計沉降28.05 mm，能達到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)未破壞，滿足終止加載條件而終止加載。壓力-沉降曲線平緩，未出現(xiàn)陡降段，地基承載力按相對變形值確定，所對應(yīng)標(biāo)記的壓力為116 kPa，再按地基承載力特征值不應(yīng)大于最大加載壓力的50%，即地基承載力特征值取80 kPa，達到了處理目標(biāo)。

表3 土體處理前后靜力觸探測試結(jié)果對比

3.4.3 靜力觸探試驗

處理前后在試驗區(qū)進行原位靜力觸探試驗，結(jié)果見表3?？梢姠趯佑倌噘|(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土的比貫入阻力平均值Ps增幅顯著，其下臥的③層粉土夾粉砂也得到一定的提高，說明加固影響深度已經(jīng)超過設(shè)計要求。

3.5 承載力時間效應(yīng)

分別在試驗區(qū)滿夯后的第2天、第16天和第38天于同一測試位置進行靜力觸探，測得②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土的Ps值分別為0.97 MPa、1.28 MPa和1.30 MPa。滿夯后第16天的Ps值與第2天相比增長了0.31 MPa，增幅約為32%，而第38天與第16天相比，Ps值基本未變?？梢妼τ谟倌噘|(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土層而言，夯后地基承載力的恢復(fù)、增長具有一定的時間效應(yīng)，歷時約半個月。該效應(yīng)一方面與夯后土顆粒的再重組調(diào)整有關(guān)，另一方面與多通道立體排水管道系統(tǒng)持續(xù)發(fā)揮超靜消散作用有關(guān)，土體繼續(xù)固結(jié)，強度逐漸增長。

4 結(jié) 論

a. 多通道負(fù)壓排水動力夯實技術(shù)設(shè)置了內(nèi)置式豎向排水體、水平排水管溝以及大直徑管井構(gòu)成多通道組合排水管網(wǎng)，實施抽真空和管井抽水，快速降低地下水位至3 m以上并持續(xù)穩(wěn)定，強夯引起的超靜孔壓在2～3 d內(nèi)迅速消散，地基內(nèi)產(chǎn)生負(fù)的超靜孔壓，多通道負(fù)壓排水動力夯實技術(shù)在快速降低水位、消散超靜孔壓的同時起到了一定程度的負(fù)壓排水固結(jié)作用，增強了雨季施工的適應(yīng)性。

b. 抽真空時地基土體產(chǎn)生向內(nèi)收縮位移，強夯施工時地基側(cè)向向外位移，主要發(fā)生在深度4 m范圍內(nèi)，實測影響深度達6.5 m左右。累計最大水平位移在3 cm以內(nèi)，累計夯沉量約為36 cm。夯擊使土體產(chǎn)生較大的豎向壓縮變形，側(cè)向位移較小。處理后土體直剪內(nèi)摩擦角提高了212.80%，夯實效果顯著，地基承載力特征值達到80 kPa，滿足設(shè)計要求。

受試驗場地條件和時間的限制，本文研究具有較大的特定性，偏于定性化，在多通道負(fù)壓排水動力夯實技術(shù)的計算理論和實用設(shè)計方法、深層更軟弱厚淤泥質(zhì)土層的處理等方面仍有待進一步加大研究和推廣應(yīng)用。

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Experimental study of new technology of multi-channel vacuum drainage dynamic compaction

TANG Tongzhi1, LIU Jian2, LIU Peigui2, CAI Xin3, ZHANG Jinliang4, SUN Sucai2

(1.GeotechnicalEngineeringDepartment,NanjingHydraulicResearchInstitute,Nanjing210029,China; 2.NantongCoastalDevelopmentGroupCo.,Ltd.,Nantong226006,China; 3.DepartmentofDevelopmentPlanning,HohaiUniversity,Nanjing210098,China; 4.NanjingR&DTechGroupCo.,Ltd.,Nanjing210029,China)

The multi-channel combined with low negative pressure dynamic compaction method was used to reinforce the ground in the Tongzhou Bay Science and Entrepreneurship Town in the coastal zone of Nantong. The change process and characteristics of ground water level, surface settlement, horizontal displacement of deep soil, pore water pressure, and vacuum degree were analyzed. The main physical properties, soil strength, and bearing capacity of the treated foundation were tested and evaluated. The results show that, the underground water level in the field can quickly drop to less than 3 m under the condition of continuous rainfall, a negative pressure condition was formed within a depth of 7 m using the vacuum method under the non-seal condition, and super static pore pressure caused by dynamic compaction can rapidly dissipate in 2 to 3 days. Influence of dynamic compaction was mainly based on settlement compression, the lateral displacement was small, and the physical and mechanical properties of soil were improved significantly, with the effective depth reaching 6.5 m and the characteristic value of bearing capacity of foundation reaching 80 kPa. The new technology can enhance the ability of water drainage and the rapid dissipation of super static pore pressure. It is worth popularizing and applying in areas of abundant groundwater and rainfall.

multi-channel drainage system; low vacuum; dynamic compaction; pore pressure; ground improvement

10.3876/j.issn.1000-1980.2017.04.007

2016-03-29

水利部公益性行業(yè)科研專項(201401006)

唐彤芝(1974—)，男，湖南東安人，教授級高級工程師，博士，主要從事軟弱土地基處理研究。E-mail： tztang@nhri.cn

TU122

A

1000-1980(2017)04-0324-08