探討使用真空預壓進行軟基處理過程中的軟弱夾層形成原因及處理方案

劉明亮

摘 要：本文結合工程實例探討了使用真空預壓進行軟基處理過程中的軟弱夾層形成的原因，并提出了具體的處理方案，希望為類似施工提供一些參考。

關鍵詞：軟弱土層；真空預壓；軟土地基；翻曬

隨著我國城市化進程的不斷加快和經濟的迅速發展，土地資源成為了城市發展的一個限制因素。因此通過圍堤吹填、圍海造陸等工程，能夠對沿海灘涂進行積極利用，從而為城市發展拓展空間，這就需要對軟基進行加固處理。常采用的方法有堆載預壓、強夯、真空預壓等，其中真空預壓技術是軟弱地基處理的一個關鍵技術，但是在運用真空預壓進行軟基處理的過程中也要注意防范和處理軟弱夾層，以免對整個工程質量造成影響。

一、工程概況

本工程位于天津濱海新區南港工業區西港池南側，造陸總面積約為71萬㎡，東西方向長2327m，南北方向寬300m。其中建設擋埝長度約2293.01m，擋埝下地基預處理面積68790.30㎡，分為9個區，需要真空預壓處理的面積為614791.91㎡分為28個區。

在中鐵建港航局對該區域進行吹填之后，經過兩年時間的天然風干及沉降，由我司負責使用真空預壓對軟基進行處理。歷時9個月完成了真空預壓的卸載工作，但是在完成卸載之后發現真空預壓區存在軟弱夾層，也就是真空預壓軟基處理沒有獲得應有的效果。

該軟弱夾層平均厚度為2～4米，位于原吹填土中，吹填砂墊層之下3～5米之間，厚度不一。在開展真空預壓之前，該工程對軟基地質情況進行了勘查。吹填土主要為灰黑色淤泥，最小厚度3米（邊沿區域），最大厚度16米，局部還有粉砂，平均厚度12米，遍布整個場地。土質極差，呈松散狀態。吹填土的表層具有中粗砂、中細砂、細沙、夾粘土，并伴有貝殼碎屑、腐殖質、有機質和粘性土，局部含有粉質粘性土。其具有較差的力學性質，以及易流變和易觸變的性質[1]。

二、使用真空預壓的情況以及軟弱夾層的形成

在本次工程中以淤泥層和吹填土作為真空預壓軟基處理的主要對象，施工設計的驗收標準是預計固結度超過85%，地基加固后的連續7天的實測平均沉降量少于2.5mm/d，加固后的土地十字板剪切強度增加量要達到18kPa，交工面上的地基承載力，得小于80kPa。

根據設計要求，真空度必須不小于85kPa，如果連續7天，每天實測地面的沉降量均低于2.5毫米，地基固結度也超過了85%，就可以進行停放和卸載。在該工程中，100-118天內的實際真空度能夠維持在85kPa，平均沉降量達到了1.961米，最小沉降量為1.512米，最大沉降量達到了2.137米，均達到了設計的卸載標準。完成卸載之后開始檢測土體，根據十字板剪切檢測的結果來看，施工之后出現了軟弱夾層。原狀土和砂墊層具有較好的加固效果，面積大約為20萬平方米。但是原狀土和砂墊層之間的吹填層的部分泥層為軟弱層，尚未達到設計要求。根據勘查發現，該軟弱夾層的平均厚度為4米，最小厚度為2米，最大厚度為7米，主要分布在經過天然沉降的原吹填土之中、砂墊層（1米厚）之下3～5米的區域，呈夾心巧克力狀分布。

通過分析發現，軟弱夾層位于經過天然沉降的原吹填土之中，根據靜力觸探檢測結果，這種比較特殊的情況有違于真空預壓法的機理。在整個施工過程中，嚴格執行了真空預壓軟基處理的各項工序，并未出現操作問題。而且砂墊層的施工厚度也高于設計要求，平均達到了1米。按照設計要求，85kPa以上的真空恒載時間不得低于100天，在實際施工中也達到計時要求。通過在軟弱夾層區域內進行現場取樣，并對取來的土樣進行顆粒分析試驗和土工試驗。發現軟弱夾層區域到土質達到了70%的膠粒和粘粒總含量，50%的膠粒含量，具有滲透性差、含水率高、強度低、壓縮高、承載力差、內摩擦角小、級配差等特點。

通過對前期吹填施工情況的調查了解，在該工程在之前吹填施工的過程中使用的主要船機設備是小絞吸船。小絞吸船具有較小的吹填能量，這是由于其管徑一般不超過50厘米，因此能夠絞吸的深度有限。因此這種小絞吸船吹填的主要物質是細顆粒的淤泥質土質，在作業的過程中具有較差的吹填物整體工程性質。與此同時該工程的船機設備分布的主要區域是西港池，吹填土也主要取自西港池的淤泥，造成吹距較遠，嚴重損傷吹填能量。這也造成了吹填土顆粒具有嚴重的人工分選，離管口越遠的顆粒越細，離管口越近的顆粒越粗。這樣一來在離管口較遠的區域就形成了浮泥狀的物質，形成了越來越差的土的工程性質。經過勘察發現軟弱夾層均處于排水口位置，以及離管口較遠的位置[2]。

三、對軟弱夾層進行處理

首先可以考慮使用開山石、開山土、碎石和砂作為回填墊層，然后再進行補強處理，使用低能量的強夯處理方案[3]。其次，卸載前，通過十字板試驗進行檢測，對于存在軟弱層的區域繼續進行1-2個月的抽真空；第三，二次真空預壓仍存在較大軟弱層的區域，重新對該區域進行淺層塑料排水板進行打設，繼續1-2個月的抽真空，卸載之后消除了一部分軟弱夾層。最后，對于軟弱層較薄的區域，可以進行相應的補強處理，也就是部分置換加上開挖翻曬，或者開挖加上回填墊層或開山土、磚渣等。

為了保障處理的效果，應該根據不同的工期要求來選擇合適的補強處理方案，先進行典型施工，獲得施工的參數和方案，再比較其經濟和技術指數。該工程使用的補強施工作為處理方案，也就是對存在軟弱層的區域繼續1-2個月的抽真空，卸載之后對還存在軟弱層的區域進行開挖翻曬，以消除軟弱夾層，處理效果較好。

四、結語

針對真空預壓軟土地基處理過程中可能造成的軟弱夾層的問題，根據該工程的處理經驗，在吹填造地時應該選擇大功率的船機，可以有效的避免軟弱夾層的形成。并且合理地布置吹填管口，盡量使土顆粒的分布更為均勻。為了使吹填土具有較好的工程性質，應該及時排出吹填水。

參考文獻：

[1]孫立強，閆澍旺，李偉.真空–堆載聯合預壓加固吹填土地基有限元分析法的研究[J]. 巖土工程學報.2010，（04）.

[2]劉仲軍.真空預壓淺層處理法在天津沿海軟基處理中的應用研究[J].水道港口. 2012，（03）.