軟土路基處理中高真空擊密法的應用研究

程艷青 張義吉

(泰安市岱岳銀河水務有限公司 271000)

1 引言

高真空擊密法是一種快速加固軟土地基的新技術，它比傳統的強夯方法適用范圍更加廣闊，該技術在2005年已申請專利，并隨后在軟土地基處理中得到較好的應用［1-7］。其加固機理是通過數遍的高真空，并結合數遍合適的變能量擊密，采用快速高真空排水法快速排出土中自由水，再結合變能量擊密法增加土體的密實度，通過調整高真空排水與變能量擊密的施工參數，反復擊密土體，在表層形成厚度約6～7m的超固結硬殼層，由于“硬殼層”的存在，使得表層荷載有效擴散，減少了因荷載不均勻產生的沉降，從而達到降低土層的含水量，提高密實度、承載力，減少地基工后和差異沉降量并消除砂土液化的目的。

2 工程概況

無錫市共和新路路基改建工程位于長江三角洲軟土地區。該地區土層分布如下:第一層是淤泥:流塑。為河底、魚塘浮泥。河道及魚塘內有分布。層厚0.30～1.3m。壓縮性極高，工程性能差。第二層是素填土:松軟。成分以黏性土為主。除河道、魚塘外均有分布。層厚0.50～3.60m。壓縮性高，工程性能較差。第三層是粉質黏土:可塑。局部有分布。層厚1.0m。壓縮性中等，工程性能一般。第四層是淤泥質粉質黏土:流塑。層厚0.60～16.6m，部分路段缺失，一般均有分布。壓縮性高，工程性能差。第五層是粉質黏土:流塑。層厚1.5～4.4m，壓縮性中等，工程性能一般。

3 試驗方案

通過對該工程采用高真空擊密法施工中孔隙水壓力、地下水位、地面沉降等的監測結果以及現場土性指標試驗、靜力觸探試驗、載荷板試驗等資料的對比分析，評價地基處理方法的效果及其對周圍環境的影響，實驗方案見表1。

表1 實驗方案

續表

4 數據分析

4.1 路肩點的靜力觸探結果對比

高真空擊密處理前后的地基在0～1.0m范圍內ps值提高幅度約44% ～100%，1.0～2.0m范圍內ps值提高幅度約57% ～353%，2.0～3.0m范圍內 ps值提高幅度約16% ～281%，3.0～4.0m范圍內ps值提高幅度約8% ～51%(見圖1)。從圖1中可以看出處理后的土層在強度與變形性質方面有明顯的改善。

圖1 處理前后靜力觸探結果對比

4.2 路肩點的孔隙水壓力消散情況

地基處理中高真空排水引起的孔隙水壓力消散主要分為兩部分:?真空度的直接傳遞導致的孔隙水壓力下降;?抽真空引起水位線下降進而引起的孔隙水壓力消散。軟土在夯擊過程中會產生較大的動球應力，主要表現為動孔隙水壓力的增加，引起的附加應力增大，造成了土體骨架結構的破壞，并使土體抵抗體積收縮的能力下降。在假定水和土顆粒體積不可壓縮的前提下，這部分不平衡的體積致縮力必然要由孔隙水來承擔，因而造成了孔隙水壓力的上升。當土體內孔壓大于周圍壓力時，即存在一定的水力梯度，孔壓隨之減小，并隨土體的卸荷膨脹而下降到某一穩定值，即在土體內部產生殘余孔隙水壓力。由于土體處于不排水狀態，孔隙水壓力不會立即消散。在后續的夯擊荷載作用下孔壓不斷積累，然后進行第二次真空排水，引起孔隙水壓力的進一步消散。從圖2中可以看出，各監測點不同深度處的孔壓變化趨勢相似，在前25天變化平緩;到后期，由于擊密作用，孔壓變化比較大，但最終趨于穩定。

圖2 不同深度處孔隙水壓力消散情況

4.3 地面沉降分析

共分四個觀測期計46天:第一次為擊密前沉降，第二次為第一次擊密后沉降、第三次為第二次擊密后沉降、第四次為第三次擊密后沉降。某路段的地面沉降情況見表2。可以看出第一次擊密后沉降較大，經過三次高真空擊密后地基沉降量減小，地基趨于穩定。

表2 地面沉降量

4.4 地下水位變動

地基處理過程中，觀測點的水位與第一次夯擊過程有關。隨后的夯擊過程中水位變化緩慢，整體變動不大，水位變化在25mm之間，表明地基處理過程對周圍地面沉降等環境影響很小，如圖3所示。

4.5 不同施工工藝對比

由表3可以看出，相同條件下，高真空擊密法和低位高真空預壓法加固地基后承載力差不多都在130～140kPa之間，采用高真空擊密法的施工工期大大縮短，造價降低約40%。因此高真空擊密法更有優勢。

圖3 地下水位變化曲線

表3 高真空擊密法與低位高真空預壓法比較

5 結論

本文通過對相關試驗數據的分析，得出以下結論:

a.采用高真空擊密法進行軟土地基處理無論是在成本、工期還是在對周圍環境的影響上，都比低位高真空預壓法要好一些。

b.路基處理后地基承載力提高非常明顯，幅度在540%～700%。處理后的土層在強度與變形性質方面有明顯的改善。

c.通過沉降量分析并結合有關的理論知識可知，路段施工完成后的沉降量約達到工后沉降量的80%，說明該工法可有效地減小工后沉降。

因此在軟土地區地基處理時采用高真空擊密法是可行的，并具有一定優越性。建議在軟土地區地基處理中推廣應用。?

1 朱勁松.高真空擊密處理軟基工藝在錦州港的應用［J］.港工技術，2008，182(4):46-50.

2 彭第.地基處理新技術及發展趨勢［J］.長春工程學院學報(自然科學版)，2007，8(3):1-3.

3 封明聰.地基處理新方法高真空擊密法的機理與優勢比較［J］.黑龍江交通科技，2006，153(11):54-55.

4 代韶華.高真空擊密法在興華港區二期工程軟基加固中的應用［J］.中國港灣建設，2005，135(2):41-43.

4 陸豪杰.高真空擊密法在北侖港區四期工程軟基加固中的應用［J］.水運工程，2007，406(8):108-111，116.

6 陳蘭云.真空—堆載聯合預壓加固高等級公路軟基的工程實例分析［J］.巖石力學與工程學報，2004，23(增1):4628-4633.

7 彭博.高真空擊密法在軟地基處理中的應用［J］.海岸工程，2008，27(3):77-80.