張京成

(化學(xué)工業(yè)巖土工程有限公司,南京 210044)

真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法處理軟土地基在越南沿海電廠項目中的應(yīng)用

張京成

(化學(xué)工業(yè)巖土工程有限公司,南京 210044)

通過真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法處理軟基在越南沿海電廠項目的應(yīng)用，分析研究了真空堆載預(yù)壓法在本項目工程中的可行性和有效性，對今后其他類似工程的施工起著指導(dǎo)性作用。

真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法;施工工藝;地質(zhì)條件;監(jiān)測分析;質(zhì)量檢驗

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.014

1 原理簡介

真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法是先在軟基上打設(shè)塑料排水板或袋裝砂井作為豎向排水體,并在軟基上鋪設(shè)砂墊層作為水平向排水體,通過真空壓力和堆載使土體中的孔隙水壓力產(chǎn)生不平衡。孔隙水在這種不平衡力的作用下，通過豎向排水體逐漸排出,從而使土體產(chǎn)生固結(jié)變形。

而在堆載和真空壓力的雙重作用下,地基土由于排水距離縮短及孔隙水壓力的壓差加大排水速率加快,有效應(yīng)力進(jìn)一步提高,強度能得到較大提高；同時,由于真空產(chǎn)生負(fù)壓,使土體產(chǎn)生向內(nèi)收縮變形,可抵消因堆載引起的向外擠出變形,因此,地基不會因填土速率快而出現(xiàn)穩(wěn)定性問題,堆載部分可快速填筑[1]。

2 工程概況

擬建的越南沿海電廠項目位于越南茶榮省沿?？h。廠址夾于湄公河入南海的兩條支流入?？谥g，地貌屬典型的海陸交互作用形成的三角洲沖積平原邊緣的河灘地。廠址區(qū)域內(nèi)地勢平緩，原場地標(biāo)高約0.40～1.20m(越南HonDau高程系統(tǒng))?，F(xiàn)廠區(qū)場地已回填（吹填海砂）至+4.200m(越南HonDau高程系統(tǒng))。

3 場地工程地質(zhì)條件

根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料，場地全部由第四系土層組成，為100m深度范圍內(nèi)未揭露基巖。對場地巖土層性質(zhì)描述如下。

第一層：人工填土（層號1），主要由吹填粉細(xì)砂及耕植土組成，新近形成，未經(jīng)處理，處于飽和，松散不均勻狀態(tài)。

第二層：淤泥(層號2)，灰黑色，褐灰色，呈飽和、流塑狀態(tài)，海積成因，味微臭，含大量有機質(zhì)及貝殼碎屑。局部地段見呈透鏡體狀或薄層狀分布的粉土 亞層(層號：2a)，灰黑色，呈飽和、松散-稍密狀態(tài)。該層厚度約16～30m。

第三層：粉細(xì)砂(層號3)，棕黃色，灰黃色。

第四層：黏土(層號4)，灰黑色，微藍(lán)色，灰黑色。

第五層：粉土(層號5)，黃褐色。

第六層：粉砂(層號6)，灰色，灰黑色。

結(jié)合地質(zhì)資料，本工程地層中淤泥層較厚（16～30m），綜合考慮工期、造價以及結(jié)合在越南當(dāng)?shù)仡愃乒こ虒嵺`，選用真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法對其進(jìn)行處理。

4 真空堆載聯(lián)合預(yù)壓施工工藝

4.1 塑料排水板打設(shè)

塑料排水板擬采用正方形布置，間距1.0m×1.0m。排水板施工長度以軟土層厚度為準(zhǔn)。在排水板施工前，用靜力觸探進(jìn)一步探明要求處理深度范圍內(nèi)的土層分布情況、透水層的分布和連續(xù)，以進(jìn)一步較為準(zhǔn)確地確定排水板的施工深度[2]。

4.2 排水墊層

現(xiàn)有場地在真空堆載開工前已填了3～3.8m厚粉細(xì)砂層，根據(jù)以往在越南施工的真空預(yù)壓和真空堆載預(yù)壓幾個項目的經(jīng)驗，從縮短工期和節(jié)省費用的角度，不填粗砂墊層，直接利用現(xiàn)場已填好的細(xì)砂做濾水墊層。為保證施工效果，在現(xiàn)有砂層內(nèi)加密濾管，將濾管的間距由通常的6m改為2m，將施打的塑料排水板外露部分繞濾管2圈，綁扎在濾管上，提高現(xiàn)有砂層的排水效果[3]。

4.3 淤泥攪拌樁施工（密封墻施工）

淤泥攪拌樁密封墻在真空堆載聯(lián)合預(yù)壓處理邊界上，以隔斷上部吹填砂和2a層粉土透氣透水層為目的。設(shè)計要求淤泥攪拌樁現(xiàn)場施工時，樁長應(yīng)超出2a層粉土層層底0.5～1.0m，并一直噴漿至地面。但根據(jù)地質(zhì)資料，表層吹填砂基本在整個場地均有分布，但2a層分布不連續(xù)，范圍不很明顯，因此開工前用靜力觸探儀器沿處理邊界每隔20～30m左右布1個點進(jìn)行地質(zhì)探摸，清查2a層粉土透氣層的分布情況。這樣可以快速了解其平面位置和深度的分布，使密封墻的施工更有針對性和準(zhǔn)確性。從而節(jié)省項目費用和工期。

淤泥攪拌樁采用場地附近的淤泥或是海淤。真空聯(lián)合堆載預(yù)壓區(qū)四周邊界的黏土密封墻為雙排樁組合，攪拌樁樁頭采用雙頭，樁形為“8”字形，墻寬度為1.2m，其中兩樁直徑為700mm，成墻時縱橫二樁彼此搭接200mm，樁距500mm。

4.4 主管和濾管制作及布設(shè)

主管采用φ76mm UPVC硬塑料，濾管采用φ50mm UPVC硬塑料管。在每根濾管管壁上每隔5cm左右鉆直徑φ6～8mm的小孔，制成花管，管外面包一層無紡?fù)凉げ甲鳛楦綦x層；濾管間接頭處采用30～50cm的骨架膠管套接，用鐵絲綁扎牢固，防止堆載或是沉降過大而拉脫，進(jìn)而影響真空的傳遞和水的排泄。埋設(shè)深度10～20cm左右；主管與濾管用三通或四通相連接，連接時在管壁外涂強力膠水，確保連接緊密牢固，并留有管口接真空泵。

4.5 土工布和密封膜鋪設(shè)

真空堆載預(yù)壓施工擬采用上下各鋪1層土工布，中間鋪2層密封膜的工藝。土工布準(zhǔn)備采用250g/m2短纖針刺非織造土工布，分2層。下層主要為防止膜被刺破和增加土體橫向抗拉作用，上層主要防止堆載時破壞密封膜。尺寸與處理面積大小基本相等即可。密封膜采用聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，根據(jù)各預(yù)壓區(qū)實際長度每邊各增加5m密封膜。密封膜在工廠熱合一次成型，熱合搭接寬度應(yīng)大于15cm。

土工布采用滾鋪法施工，將土工布抬到場地內(nèi)，按土工布的尺寸和場地的尺寸調(diào)整展開方向，沿場地的一邊先展開，土工布一邊與場地邊對齊即可。在展開一塊后，在與其搭接20cm處展開另一塊土工布，搭接允許偏差±100mm，其余如此類推鋪設(shè)。搭接處用手提縫紉機縫合好，使整個場地的土工布形成一個整體。土工布鋪設(shè)完成后，將密封膜用人工抬到場地中間，按縱向擺放在預(yù)壓區(qū)的中軸線上，從一端開始向兩邊展開。鋪好后應(yīng)在膜上仔細(xì)檢查有無可見的破裂口，一般破裂口多出現(xiàn)在密封膜接縫處，破裂處應(yīng)及時用聚乙烯膠水補好，以確保抽真空期間不會產(chǎn)生漏氣現(xiàn)場。檢查無缺陷后即可進(jìn)行第二密封膜鋪設(shè)，兩層膜的粘接縫應(yīng)盡量錯開。出膜口應(yīng)留有可收縮富余的密封膜。

4.6 真空設(shè)備的安裝

按照設(shè)計要求，選用WZKB-30型真空泵系統(tǒng)或采用真空射流泵，功率要求≥7.5kW。真空泵安裝在加固區(qū)平面上，真空泵進(jìn)水口和出膜口盡量保持在同一平面上，以保證真空泵能發(fā)揮到最大功效；因為要堆載砂，所以出膜管口先垂直地面接1根1.6m長的UPVC硬塑料管，然后再通過軟管與真空泵相連接，真空泵放入水桶中。在堆載過程中可以抬高水桶或加高水桶本身的高度，以保證施工的正常進(jìn)行，對抽真空不構(gòu)成影響。

安裝好真空設(shè)備系統(tǒng)后，逐臺檢查真空泵系統(tǒng)連接處。要保證在關(guān)閉閘閥的情況下，泵上真空度能達(dá)到95kPa，以確保真空泵系統(tǒng)發(fā)揮最佳功效，并不定時通過對泵口真空度的檢查，來判斷真空泵的性能；若發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行維修或更換，以確保整個真空堆載聯(lián)合預(yù)壓的效果[4]。

4.7 堆載施工

本次真空堆載聯(lián)合預(yù)壓的堆載高度A4區(qū)為3.0m，根據(jù)在越南其他項目的施工經(jīng)驗和所用的堆載材料，可以分兩級加載，連續(xù)加載可滿足要求。堆載材料為就近采購的砂，經(jīng)船運至本工程臨時設(shè)置的碼頭，采用吹填方式進(jìn)行吹填堆載。堆載加載過程中要注意監(jiān)測水平位移和垂直沉降，通過分析研究其數(shù)據(jù)，來科學(xué)指導(dǎo)堆載施工。如有需要，將根據(jù)實際情況隨時增加觀測密度。

5 真空堆載聯(lián)合預(yù)壓監(jiān)測

為監(jiān)控施工質(zhì)量，評價加固效果，以及控制卸載標(biāo)準(zhǔn)等，本工程采用了大量的觀測項目，包括：孔隙水壓力觀測、地下水位觀測、土體深層分層沉降觀測、土體深層水平位移觀測，面層沉降觀測，地表邊樁位移觀測，膜下真空度觀測、高程測量等。觀測頻率為：真空預(yù)壓初期（1～15d），1d1次；真空預(yù)壓中期（16～90d），2～3d 1次；真空-堆載預(yù)壓后期，則可3～5d監(jiān)測1次[2]。

6 真空堆載聯(lián)合預(yù)壓質(zhì)量檢驗

在抽真空結(jié)束后，為了檢驗真空堆載聯(lián)合預(yù)壓處理軟基的效果，在預(yù)壓區(qū)內(nèi)選擇有代表性地點預(yù)留孔位，進(jìn)行不同深度的靜力觸探試驗、十字板抗剪強度試驗，以及取土進(jìn)行室內(nèi)土工試驗。選取代表性A4-1區(qū)檢驗結(jié)果進(jìn)行分析。

6.1 土工試驗成果分析

表1 軟基處理前后土工試驗結(jié)果對比匯總表

從表1可見，軟基處理后軟土的各項指標(biāo)均有較大幅度的提高：含水量降低、孔隙比減小、壓縮系數(shù)減小、壓縮模量提高、土的狀態(tài)由流塑狀態(tài)改變?yōu)榭伤軤顟B(tài)、剪切試驗土的黏聚力提高。依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007—2011)中提供的土的抗剪強度指標(biāo)計算地基承載力特征值公式：

fak=Mbγb+Mdγmd+Mcck計算得出，A4-1區(qū)軟基處理后土的地基承載力特征值為121kPa。滿足設(shè)計要求A4-1區(qū)軟基處理后的地基承載力特征值大于110kPa。式中，Mb、Md、Mc為承載力系數(shù)；γ為基礎(chǔ)底面以下土的容重kN/m3;b為基礎(chǔ)底面寬度，m;γm為土的加權(quán)平均容重，kN/m3；d為基礎(chǔ)埋置深度，m；ck為土的黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa。

6.2 靜力觸探試驗成果分析

表2 軟基處理后靜力觸探試驗結(jié)果匯總表

由表2中靜探數(shù)據(jù)qc根據(jù)經(jīng)驗公式計算地基承載力特征值：fak=0.112Ps×1000+5(其中：Ps=1.1qc)計算得出，軟基處理后A4-1區(qū)場地內(nèi)土的地基承載力特征值為130kPa。滿足設(shè)計要求A4-1區(qū)軟基處理后的地基承載力特征值大于110kPa。

6.3 十字板試驗成果分析

表3 軟基處理后十字板試驗成果匯總表

表3中Cu為厚狀土不排水抗剪強度；Cu'為重塑土抗剪強度；St為土的靈敏度。

由表3中十字板剪切數(shù)據(jù)Cu根據(jù)經(jīng)驗公式計算地基承載力特征值：fak=2Cu+γh計算得出，A4-1區(qū)軟基處理后的地基承載力特征值為137kPa。滿足設(shè)計要求A4-1區(qū)軟基處理后的地基承載力特征值大于110kPa。式中，Cu為厚狀土不排水抗剪強度，kPa;γ為土的容重，kN/m3;h為基礎(chǔ)埋置深度，m。

7 結(jié)論

1）根據(jù)軟基處理前后鉆探取土樣室內(nèi)土工試驗、靜力觸探試驗、十字板剪切試驗的各項試驗成果的對比分析，處理后軟土層各項試驗指標(biāo)均有較大幅度提高，說明越南沿海電廠軟土層經(jīng)真空堆載聯(lián)合預(yù)壓處理的效果是明顯的，能顯著加速土體主固結(jié),滿足工后沉降要求。

2）在真空堆載預(yù)壓施工過程中應(yīng)努力做到信息化施工,全面進(jìn)行位移、孔隙水壓力和沉降的觀測。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)及時調(diào)整加載速率和排水強度,控制沉降速度,使固結(jié)壓力分布均勻,減少瞬時沉降的產(chǎn)生。

3）真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法,由于真空產(chǎn)生負(fù)壓,使土體產(chǎn)生向內(nèi)收縮變形,能有效抵消堆載產(chǎn)生的側(cè)向擠出變形,地基不會因填土速率快而出現(xiàn)穩(wěn)定性問題。與真空預(yù)壓法或一般超載預(yù)壓法相比，具有工期及加固效果上的明顯優(yōu)勢。

【1】胡柱奎.真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓技術(shù)在軟土地基處理工程中的應(yīng)用[J].鐵道工程學(xué)報，2004（S12）：51-55.

【2】龔曉南.地基處理手冊（第三版）[K].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

【3】張超,楊瑞華,孫洪燕.真空堆載聯(lián)合預(yù)壓加固軟基試驗分析[J].公路工程，2007，32（4）：65-67,71.

【4】JTS147-2-2009真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程[S].

【5】胡中雄，潘林有.軟土地基和預(yù)壓法地基處理[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

Application of theVacuum-surcharge PreloadingMethod to Dealwith Soft FoundationinVietnam Duyenhai Thermal Power PlantProject

ZHANGJing-cheng
(ChemicalIndustryGeotechnicalEngineerCo.,Ltd.，Nanjing 210044，China)

Through the application of the vacuum -surcharge preloading method to deal with soft foundation in Vietnam duyen hai thermal power plant project , to analyze feasibility and validity of the vacuum-surcharge preloadingmethod in this project,playaguidingroleintheconstructionofothersimilarprojectsinthefuture.

vvacuum -surcharge preloading method; construction technology; geotechnical condition; monitoring analysis; quality inspection

TU753.7

B

1007-9467（2016）09-0062-04

2016-03-28

張京成（1982～）,男,江蘇盱眙人,工程師,從事地基處理技術(shù)管理研究,（電子信箱）zh1j2ch3@163.com。