王凱

摘 要：采用高真空擊密方案對吹填的粉砂粉土進行軟土加固的地基處理，通過載荷板試驗等檢測手段對比處理前和處理后的地基承載力，證明高真空擊密方法在粉砂粉土地基上有良好的應用前景和效果。

關鍵詞：強夯 疏浚吹填 降水 高真空擊密 粉砂粉土

1.引言

高真空擊密作為地基處理的一種有效方法已經(jīng)在眾多工程中進行了實踐并取得可觀的經(jīng)濟和工程效益。高真空擊密從本質(zhì)上來講，應該算是降水強夯的一種特殊形式，其原理是基于強夯法工作的基礎上，針對飽和軟土進行地基處理的一種新型排水固結法。即針對所要處理的軟土地基，通過進行多次高真空擊密，在軟土地基中制造一定的“壓差”進行排水，并通過施加多次相適宜的變能量擊密，降低土體水含量的飽和度，從而實現(xiàn)土體密度提升、承載力加大、地基差異沉降消除的目的。

據(jù)近年來的理論研究與工程實踐可知，高真空擊密法在以下軟土土質(zhì)的地基施工工程中具有適用性。其一，在以粉土類為主要土質(zhì)，且粉土顆粒多為粉砂與細砂，低于百分之三十含泥量或含有 0.5～1.0 米厚的夾層的軟土地基中可應用“高真空擊密法”地基處理法進行實踐操作。其二，當軟土土質(zhì)的含泥量超過百分之三十且不高于百分之五十，需是適當?shù)奶砑訐裘軘?shù)進行實踐操作。其三，在含有一定淤泥或淤泥質(zhì)粘土的土質(zhì)中，需根據(jù)其夾層深度采取一定的方法進行處理后，在應用“高真空擊密法”地基處理法進行實踐操作。其四，當含泥量高于百分之五十時，需進行分層預壓進行具體操作，而其施工工期相對較長（95 天左右）。

2.工程概況

某工程吹填材料主要為粉砂混粉土，成分以石英長石為主，含云母及少量貝殼碎屑，混粉土，其主要物理指標性質(zhì)見下表。

擬進行地基預處理區(qū)的地層由上到下依次為：

吹填土層：粉砂夾粉土，主要物理指標見表1。

原狀土層：①粉質(zhì)黏土：黃褐色，軟塑～可塑，局部夾軟塑狀薄層，土質(zhì)不均勻，含銹斑，切面光滑，韌性及干強度較高，搖振反應緩慢。修正標貫擊數(shù)平均值N=6.6擊，壓縮系數(shù)a1～2=0.380MPa-1，為中壓縮性土。該層廣泛分布于吹填前原場地的表層，厚度0.90～3.60m，層底埋深0.90～3.60m，層底標高-2.95～0.78m。

②粉土：灰色，濕，稍密，局部相變成粉質(zhì)黏土，土質(zhì)不均勻，含粉砂顆粒，切面粗糙，韌性及干強度低，搖振反應迅速。修正標貫擊數(shù)平均值N=6.5擊，壓縮系數(shù)a1～2=0.380MPa-1，為中壓縮性土。該層局部分布厚度2.10～3.10m，層底埋深4.10～6.70m，層底標高-5.37～-2.58m。

③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，流塑，土質(zhì)不均勻，夾淤泥質(zhì)粉土薄層，含少量粉砂顆粒，韌性及干強度較高。修正標貫擊數(shù)平均值N=2.3擊，壓縮系數(shù)a1～2=0.516MPa-1，為高壓縮性土。該層分布連續(xù)，厚度1.40～15.10m，層底埋深4.10～17.50m，層底標高-16.34～-2.15m。

④淤泥質(zhì)粉土：灰色，流塑，土質(zhì)不均勻，夾淤泥質(zhì)粉土薄層，含少量粉砂顆粒，韌性及干強度較高。修正標貫擊數(shù)平均值N=2.8擊，壓縮系數(shù)a1～2=0.520MPa-1，為高壓縮性土。該層局部分布，厚度1.40～8.00m，層底埋深3.50～14.90m，層底標高-13.22～-2.03m。

3.地基處理效果指標

吹填、預處理完畢后，廠區(qū)地面標高為5.40m。

對于砂區(qū)，吹填、預處理完成后，吹填土層承載力特征值fak不小于120kPa；對于泥料沉積區(qū)，吹填土層承載力特征值fak不小于80kPa。

吹填、預處理完成后，平均固結度不宜低于90%。

對于砂區(qū)，吹填土層經(jīng)預處理后壓縮模量不小于8MPa；對于泥料沉積區(qū)，吹填土層經(jīng)預處理后壓縮模量不小于4MPa。

4.地基處理方法

4.1 塑料排水板

吹填砂至吹填標高+6m（MSL）開始插設塑料排水板，塑料排水板采用B型，間距1.3m×1.3m，長度暫定為15m。

4.2 降水處理工藝：

本工程表層有5～6m厚的吹填粉土或粉細砂，吹填后含水量很大，地基處理的主要目的之一就是降低吹填層的含水量，提高密實度和承載力，故排水效果好壞是本工程成敗的關鍵，必須要設置有效的降水措施、排水措施，甚至隔水措施。

（1）降水系統(tǒng)。吹填結束后在場地內(nèi)設置井點管、水平臥管，形成縱橫向的排水通道，即為本工程最主要的降水系統(tǒng)，通過降水系統(tǒng)降低水位和含水量。

（2）排水系統(tǒng)。為促進場地內(nèi)的水迅速排出，在場地內(nèi)開挖縱橫向的排水溝，在處理場地四周開挖深的排水溝，一方面有助于場地內(nèi)水的排出，另外一方面還可以將處理場地與外圍吹填場地之間隔離，防止外圍吹填的水流到處理場地內(nèi)。

結合吹填后場地的土質(zhì)情況，插設3～4m井點管和6m井點管，在場地表層鋪設水平排水管，并采用連接軟管將水平管和井點管連接，開動真空泵抽水。

（3）隔水措施。因為本項目的吹填和地基處理是交叉進行的，如B區(qū)在降水強夯時，其他的區(qū)正在吹填，從而會導致處理場地內(nèi)的水位雖然有所下降，但周邊場地的水會進行不斷補給，導致處理區(qū)降水效果不佳。

在地基處理邊界處僅有排水溝還不能起到完全阻止周圍水倒灌的情況發(fā)生，故還需要在吹填圍堰處設置隔水薄膜，在地基處理邊線處增加設置井點管作為封水隔水措施。

4.3 強夯參數(shù)

井點降水約4 ～ 6天后可以開始進行第一遍強夯，暫定共2遍點夯、1遍滿夯。第一遍強夯能量暫定1800kN·m，3～6擊，第二遍強夯能量暫定為2500kN·m，4～6擊。最后進行一遍滿夯，滿夯能量800kN·m，1～2擊，各夯點間要求搭接1/4，嚴禁少打漏擊的現(xiàn)象。

4.4 碾壓參數(shù)

滿夯結束后，在場地表層進行碾壓處理，碾壓重疊寬度不小于1/2單輪寬度，縱橫交錯碾壓，碾壓遍數(shù)暫定3-4遍，實際施工以能夠滿足要求為原則進行調(diào)整。

5.施工監(jiān)測及試驗類型

施工完成后的監(jiān)測項目包括：靜力觸探試驗、地表沉降觀測。

靜力觸探試驗：測試深度8m，強夯之前、第一遍點夯之后、第二遍點夯之后、滿夯之后在同一位置各測試一次。

地表沉降觀測：分別在吹填完成后、強夯之前、第一遍點夯之后、第二遍點夯之后、滿夯之后測量試驗區(qū)標高。

靜力觸探試驗：

（1）處理前后對比。為了檢驗試驗區(qū)加固后吹填土層的強度增長，在試驗區(qū)區(qū)域布置了靜力觸探試驗，試驗區(qū)靜力觸探曲線對比見圖2。

根據(jù)1#、2#點滿夯后的Ps值分別為4.899MPa和4.0312MPa可發(fā)現(xiàn)，處理后的2個點的靜力觸探結果較為均勻，滿夯后靜力觸探平均值為4.4651MPa，較試夯前平均增長114%；處理后的平均Ps值較處理前提高約1.14倍，因此處理效果顯著。從靜力觸探試驗結果對比表可以看出，吹填土層深度范圍內(nèi)，土體強度都有比較明顯的增長，故有效加固深度至少到吹填土層底。

根據(jù)靜力觸探的結果壓縮模量Es計算值根據(jù)《工程地質(zhì)手冊》（第四版）表3-4-10查得，地基承載力特征值fak按《工程地質(zhì)手冊》（第四版）表3-4-6計算，分別有Es=13.72MPa， fak=146.7kpa

根據(jù)計算結果可以看出：處理后吹填土層的壓縮模量大于8MPa，承載力特征值大于120kPa，能夠滿足設計要求。

靜載荷試驗：

S 1 #地基承載力特征值為120kPa；

S 2 #地基承載力特征值為120kPa；

S 3 #地基承載力特征值為120kPa。

據(jù)各測點土地基承載力特征值統(tǒng)計，因其極差不超過平均值的±30%，取其平均值120kPa為本場地土地基承載力特征值，滿足設計要求。

6.問題和展望

高真空擊密適用于粉砂場地地基處理，密實效果明顯，可改善土層壓縮性，消除場地不均勻沉降，提高表層承載力。

高真空擊密作為地基處理的一種方法其施工工藝較為成熟，施工成果在很多工程上都有驗證。高真空擊密工藝中降水效果和降水效率直接影響強夯的效果，也對施工成本有重要影響。因此在處理不同土質(zhì)地基時，因注意收集被處理土質(zhì)的各項物理化學參數(shù)，針對不同土質(zhì)建立降水管布置密度的數(shù)據(jù)庫，力求能針對不同的顆粒級配，不同的土層厚度等建立更加經(jīng)濟和高效的降水管布置方式。

針對吹填土進行地基處理時，因吹填施工的工藝閑置，吹填土質(zhì)（顆粒級配等參數(shù)）隨距離吹填管口的距離有一定的規(guī)律性變化，對此應該進行分區(qū)處理，分區(qū)進行試夯試驗取得試夯參數(shù)，分區(qū)調(diào)整夯擊參數(shù)，以期加快地基處理效率，降低施工成本。

參考文獻：

[1]段雅琦.高真空擊密法地基處理方法的運用探析[J].科技經(jīng)濟導刊，2017， （32）：59.