二次加固直排法真空預壓在天津臨港工業(yè)區(qū)中的應(yīng)用

單志浩，陳智軍，王強，呂琳，李勇，李茂記

（1.上海交通建設(shè)總承包有限公司，上海 200136；2.中交天津港灣工程研究院有限公司，港口巖土工程技術(shù)交通行業(yè)重點實驗室，天津市港口巖土工程技術(shù)重點實驗室，天津 300222）

真空預壓加固軟土地基技術(shù)30多年來在水運工程中得到了廣泛的應(yīng)用，對緩解我國港口陸域用地緊缺、實現(xiàn)資源合理利用起到了重要作用[1-2]。

天津臨港工業(yè)區(qū)圍海造陸工程都是在原海相沉積層的基礎(chǔ)上吹填3.0~7.0 m淤泥質(zhì)土，在加固軟土地基時也多采用真空預壓法加固。隨著真空預壓近些年在天津臨港工業(yè)區(qū)的大面積應(yīng)用，交地量在不斷增加，項目用地的施工工期在縮短，但很多項目用地都是新近吹填的，場地土質(zhì)比較差，在沒有經(jīng)過相應(yīng)的處理不能直接進行深層的加固施工。面對這種情況，摸索出一套成熟的切實可行的對新近吹填土層采用二次真空預壓加固的方法。

1 工程概況

天津臨港工業(yè)區(qū)二期圍海T4、T5區(qū)真空預壓工程（六標段）共18個分區(qū)，本項目屬于新近吹填的區(qū)域，地表土質(zhì)比較差，部分區(qū)域地表土為流塑狀態(tài)，因此上部不經(jīng)過處理，無法進行深層真空預壓加固施工，在征求有關(guān)各方意見后及借鑒前期施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計單位將傳統(tǒng)真空預壓法更改為二次加固的直排法進行軟基加固。

根據(jù)檢測單位的加固前現(xiàn)場鉆探及室內(nèi)試驗資料，一次加固前該加固區(qū)域的地質(zhì)情況見表1。第一大層為表層0.0～7.0 m，新近吹填土層，以淤泥及淤泥質(zhì)黏土為主，含水率高，屬于高壓縮性土；第二大層為8.0～18.0 m，海相沉積土層，以淤泥及淤泥質(zhì)黏土為主，含水率高，屬高壓縮性土；第三大層為18.0 m以下，以黏土、粉質(zhì)黏土為主，含水率低，屬中等壓縮性土。以上第一、二大層土為本次加固的主要加固對象。

表1 一次加固前各土層物理力學指標分層統(tǒng)計表Table1 Layered tableof thephysico-mechanical index of soil layer beforeprimary reinforcement

2 施工過程

2.1 一次加固

天津臨港工業(yè)區(qū)二期圍海T4、T5區(qū)真空預壓工程（六標段）在滿足吹填標高停吹后，進行一次加固施工，加固深度為表層的6.0 m范圍內(nèi)。1）在原泥面上用人工大面積鋪設(shè)1層200 g的編織布，再用人工大面積鋪設(shè)1層300 g無紡布，這樣形成一個墊層，即可以阻止淤泥上冒也可以滿足人員簡單在墊層上面行走；2）采用人工進行插板，首先將B型排水板裁減為每根6.6 m的短板，人工運至施工現(xiàn)場，引孔后采用人工施打進入被加固土體，板間距為0.8 m×0.8 m，在排水板施打完畢后，于相鄰的兩排排水板中間布設(shè)φ40 mm濾管，然后將臨近兩排每根排水板板頭綁扎到濾管上，以此類推將所有的排水板連接到濾管上，在垂直該濾管方向上按間距30 m布置橫向的φ40 mm濾管，相交處用四通連接，即將所有濾管聯(lián)通，從而將豎向排水通道與橫向排水通道有效連通；3） 利用人工大面積鋪設(shè)2層＞15 kN的土工格柵，一方面可以增加淺層抽真空期間的橫向排水通道作用，另外一方面還可以增加表層承載力，為后續(xù)吹設(shè)砂墊層施工打好基礎(chǔ)；4）完成格柵鋪設(shè)后，上面鋪設(shè)1層膜下200 g無紡布，鋪布時注意不要踩斷濾管，再加鋪2層塑料密封膜進行密封。5）連接抽真空設(shè)備進行抽真空，按間隔每5 d開1/3數(shù)量真空泵緩慢加載，達到滿載60 kPa后連續(xù)穩(wěn)定運行50 d，卸載進行二次加固。

2.2 二次加固

為增加施工安全系數(shù)，同時更好地將水平排水通道連通，在被加固土體表面（一次加固可不揭膜，帶壓提早吹砂）吹填80 cm厚粉細砂，作為承載施工墊層，在墊層上施打排水板，間距為0.8 m×0.8 m，深度到-14.5 m，外留60 cm后割斷排水板，打設(shè)完畢后仔細清理、整平場地，將插板帶上來的淤泥污染物及現(xiàn)場垃圾清理干凈，鋪設(shè)φ50 mm濾管（鋪設(shè)過程參照一次加固），將濾管及排水板埋設(shè)在砂層內(nèi)10～20 cm，整平后鋪設(shè)1層200 g無紡布，再鋪設(shè)3層密封膜進行密封，連接抽真空設(shè)備進行抽真空，按間隔每3 d開1/3數(shù)量真空泵緩慢加載，達到滿載85 kPa后穩(wěn)載連續(xù)運行105 d，滿足加固要求后進行卸載，檢測單位進場檢測。

3 一次加固及二次加固效果分析

在一次加固及二次加固過程中都做了動態(tài)監(jiān)測及加固前后的現(xiàn)場檢測工作，通過檢測數(shù)據(jù)進行了加固效果分析評價，包括沉降觀測結(jié)果和一次加固前后及二次加固后的室內(nèi)土工試驗及現(xiàn)場十字板剪切試驗[3]，現(xiàn)分析如下。

3.1 土體物理力學試驗

一次加固前后均在現(xiàn)場進行了取土工作，并進行了室內(nèi)土工試驗，淤泥及淤泥質(zhì)黏土一次加固前后土體物理力學指標對比匯總見表2。

表2 一次加固前后土體物理力學指標對比Table 2 Comparison of the soil physico-mechanical indexes before and after primary reinforcement

根據(jù)表2的對比數(shù)據(jù)可知，一次加固取得了一定的加固效果，使得表層6.0 m內(nèi)地基土體得到改善，一次加固后土體的含水量、孔隙比明顯降低，土體的壓縮性有效降低，土體內(nèi)的黏聚力及內(nèi)摩擦角增大，地基土強度有所提高。

二次加固前后均在現(xiàn)場進行了取土工作，并進行了室內(nèi)土工試驗，淤泥及淤泥質(zhì)黏土二次加固前后土體物理力學指標對比匯總見表3。

表3 二次加固前后土體物理力學指標對比Table 3 Comparison of the soil physico-mechanical indexesbeforeand after secondary reinforcement

根據(jù)表3的對比數(shù)據(jù)可知，二次加固取得了很好的加固效果，地基土在一次加固的基礎(chǔ)上得到了更有效的加固，二次加固后表層及深層土體含水量、孔隙比均明顯降低，各層土體的壓縮性明顯下降，各土層的黏聚力及內(nèi)摩擦角顯著增大，地基土強度明顯提高，各項物理力學指標均得到顯著改善。

3.2 十字板剪切試驗

一次加固前后及二次加固前后，均在現(xiàn)場進行了十字板剪切試驗，一次加固前進行了6 m深的人工十字板，二次加固前后進行了20 m深的十字板剪切試驗，根據(jù)現(xiàn)場的十字板剪切試驗結(jié)果可知，一次加固前后的十字板抗剪強度Cu由1.5~3.4 kPa增加到2.3~7.2 kPa，二次加固后的十字板抗剪強度Cu為20.3~52.0 kPa，因此通過二次加固的直排法真空預壓加固效果突出，各土層的十字板抗剪強度增幅十分明顯，見圖1。

3.3 地表沉降觀測

一次加固及二次加固過程中，均對現(xiàn)場進行了動態(tài)監(jiān)測，其中一項重要指標就是地表沉降量的觀測，一次加固及二次加固土體發(fā)生了較大的壓縮固結(jié)，出現(xiàn)了很大的沉降，現(xiàn)將一次加固及二次加固的地表沉降量匯總?cè)绫?。

圖1 一次加固前及二次加固前后抗剪強度-深度曲線Fig.1 Curvesof shear strength-depth before primary reinforcement,and before and after secondary reinforcement

表4 地表總沉降量匯總表Table 4 Total settlement of surface mm

4 結(jié)語

天津臨港工業(yè)區(qū)二期圍海T4、T5區(qū)真空預壓工程（六標段）采用二次加固的直排法真空預壓處理后，地基土的各項物理力學指標得到明顯改善，抗剪強度明顯增強，說明該方法對軟土地基的處理效果良好。

鑒于二次加固的直排法真空預壓加固效果良好，目前天津臨港工業(yè)區(qū)造陸工程已大面積推廣運用，加固面積在不斷增加，其他類似工程可參考借鑒。