樂 浩 (安徽省建筑設計研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230000)
沿海城市受海洋、山地等限制,能用于開發(fā)建設的陸地面積較少,進而制約了城市的建設與經(jīng)濟發(fā)展。圍海造陸為解決用地指標的一大重要途徑,隨著圍海造陸規(guī)模越來越大,直接將近海里泥土通過泥漿泵抽至圍墾區(qū)作為吹填材料,既解決了淤泥沉積和堆填場地問題,又解決了沖填材料不足的問題。但新形成的吹填土層含水率高、孔隙比大、靈敏度高、承載力低(基本為零),特別是承載力低限制了處理機械的進場。
真空預壓法是大面積加固軟土地基的常用處理辦法,常規(guī)的真空預壓法預在處理土層面上鋪筑砂墊層,在需要處理的土體中插入排水板,這些步驟均需要相關機械操作。由于吹填土層幾乎沒有承載力,常規(guī)真實預壓法所需的相關機械不能入場,因而無法操作。在真空預壓法基礎上進行優(yōu)化,提出無砂墊層+有砂墊層兩次處理的方法。第一次無砂墊層通過人過插板3~5m,形成表層承載力,為第二次有砂真空預壓提供機械進場條件。
本文通過對溫州甌江口圍墾區(qū)二次真空預壓對吹填土指標影響分析,研究二次真空預壓法加固機理、施工工法及加固效果。
擬建場地位于溫州甌江口新區(qū),圍墾區(qū)內(nèi)通過將近海泥土泵送至壩內(nèi),形成吹填土層,吹填地層約5m厚,吹填土層下為較深的淤泥質(zhì)土。吹填土層表層呈流動性,承載力基本為零。傳統(tǒng)的軟土處理方法因機械無法進場而不能實現(xiàn)。
吹填土第一次真空預壓后力學參數(shù) 表2
圖1 第一次真空預壓斷面布置圖
圖2 第一次真空預壓濾管布置圖
采用人工插板,插板深度5m,正方形布置,間距0.9m。塑料排水板板頭直接同支管相連,再用主管將各支管串聯(lián)。管網(wǎng)上用淤泥覆蓋,鋪設一層無紡土工面、兩層密封膜。支管采用Φ50PVC軟式濾管,布置間距0.9m,主管采用Φ75PVC硬式濾管,布置間距30m。真空泵直接連接主管上,每1000㎡布置一臺真空泵。抽真空期間要求膜下真空度不小于85kPa,真空預壓70d,要求正式抽真空開泵率不小于80%。
真實預壓70d,在沉降量及沉降速率滿足卸載要求后,采用工程鉆探方法,結合原位測試、土工試驗等勘察手段對處理后吹填土層進行檢測。
可以看出,經(jīng)過第一層處理后,吹填土層孔隙比有較大消散、含水量有較大減小,同時土體具有一定的強度及承載能力。
在第一次層無砂墊層處理的基礎上,表層吹填土有一定的承載力,第二次采用機械進行插板,鋪設砂墊層,進行深層處理。
3.1.1 排水板
排水板采用B型板,機械打板,深度10m,間距1.1m,正方形布置。
3.1.2 砂墊層
第二次真空預壓排水墊層采用砂墊層,厚度不小于50cm,砂墊層含泥量不大于5%,粒徑≥0.075mm顆粒含量在50%以上,砂墊層干密度應大于1.5t/m3,滲透系數(shù)不大于5×10-3cm/s。
3.1.3 真空管網(wǎng)鋪設與連接
主管布設間距不大于30cm,排水板與濾管綁扎后埋入砂墊層中,不得將外包濾布有破損的濾管用于鋪設。
3.1.4 密封膜設置及密封膜鋪設
密封膜埋入不透水層深度不小于1.0m,相鄰密封膜預留間距(即密封溝范圍)宜為50~100cm,以確保密封溝密封性,必要時用粘土回填密封溝,壓膜施工時應注意保護密封溝附近排水板與濾管的連接。
3.1.5 真空泵布置
真空泵按1000㎡/臺布置,預壓期間應采取有效管理措施,確保有效開泵率和泵機的正常工作狀態(tài)。
3.1.6 真空預壓處理標準
要求正式抽真空開泵率不小于80%,膜下真空度不小于85kPa,正式抽真空時間不小于120d。預壓完成后處理范圍內(nèi)平均固結度不小于85%,實測地面沉降速率連續(xù)10d平均沉降量不大于2mm/d。
真實預壓120d,在沉降量及沉降速率滿足卸載要求后,采用工程鉆探方法,結合原位測試、土工試驗等勘察手段對處理后吹填土層進行檢測。
經(jīng)過第二次處理,吹填土層強度、承載能力進一步提高。
吹填土第二次真空預壓后力學參數(shù) 表3
圖3 第二次真空預壓斷面布置圖
圖4 第二次真空預壓濾管布置圖
①采用無砂墊層、人工插板方法對沖填土、機載無法直接進場地段進行表層處理是可行的。人工插板的深度淺,對于較厚的軟弱土層,應采用人工插板+機械插板兩次結合的方式。采用無砂墊層對沖填土進行處理,能有效提高沖填土強度及承載力,為常規(guī)真空預壓機械進場提供條件。
②在無砂墊層的處理基礎上進行有砂墊層處理,能進一步提高沖填土的強度及承載力。
③無砂墊層處理由于濾管直接埋于泥土中,時間一長濾管會出現(xiàn)一定堵塞現(xiàn)象,整體處理效果沒有有砂墊層處理的好。
④真空預壓工藝砂墊層占處理費用的1/3左右,無砂墊層處理工藝是在常規(guī)真空預壓基礎上取消了砂墊層、將排水板直接與濾管連接,實踐表明該方法可以取得良好的預期效果。在砂資源有限或工程造價控制的條件下,可以考慮用無砂墊層處理方法代替常規(guī)的真實預壓法。
⑤對于超軟土、機械無法直接進場或進場困難的場地,可以利用無砂墊層、人土插板的方法先進行表層處理,形成表層承載力。