高真空擊密法在吹填砂地區的應用

李國慶　楊　桄

(1.唐山市交通勘察設計院有限公司，河北 唐山　300130；　2.吉林 長春　130000)

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高真空擊密法在吹填砂地區的應用

李國慶1楊桄2

(1.唐山市交通勘察設計院有限公司，河北 唐山300130；2.吉林 長春130000)

介紹了高真空擊密法原理及施工特點，并結合曹妃甸1號路工程實例，闡述了高真空擊密法進行地基處理的施工工藝，指出高真空擊密法是處理吹填砂飽和軟土的有效方法，有著廣闊的應用前景。

高真空擊密法，吹填砂，路基，承載力

1　高真空擊密法工藝原理

進入21世紀以來，隨著我國經濟的飛速發展，沿海地區建設如火如荼，大量吹填砂場地投入使用。在處理這類軟基過程中，工程人員積累了大量的經驗，形成了一系列行之有效的處理方法，高真空擊密就是其中較為突出的解決方案。

高真空擊密法即強夯擊密+真空強排水，是對控制土體地基進行多遍、交替處理的一種方法。其工藝機理為：根據不同現場的地質情況和項目的處理指標，先進行高真空排水，在土體中形成高真空，強制排出土體中的自由水與空隙氣體，促使控制土體的含水量降低、密實度提高。當含水量達到強夯壓實的條件時，即進行強夯擊實固結。

在這個過程中，高真空強排水強制地排出自由水、結合水，為強夯擊密創造了條件；同時，由擊密導致的孔隙水壓力與高真空排水形成的真空造成了較高的壓力差，進一步的增強了真空排水效果。由此可以看出，高真空擊密法能夠有效控制土體孔隙水含水量、土體密實度、施工中沉降與不均勻沉降，增強土體承載力，彌補了強夯法對飽和軟土易形成“彈簧土”的缺陷，也能克服真空排水中真空度沿排水通道衰減存在工后沉降較大的缺陷。

2　高真空擊密法對地基土工后沉降的控制

工后沉降是軟土地基土處理的一個關鍵問題。而高真空擊密法通過高真空快速動力排水固結形成的含水量低、密實度高的地層十分有效地解決了這個關鍵問題。

首先應根據地質條件和設計條件，計算出待處理軟土的總沉降量。并將這一總沉降量作為高真空擊密施工中的控制指標,通過數遍真空排水并配合強夯擊密的反復循環,使施工中的沉降量一步步接近制定的控制指標。當高真空擊密趨近控制指標沉降量后就可以停止施工。所以,高真空擊密法在項目中進行的遍數與總沉降量的控制相關,而總沉降完成的過程也就是高承載力地層形成的施工過程。

除高承載力地層外，下層土體的沉降也可以得到有效控制,高真空擊密形成大范圍的硬殼底層,好像在下臥層上放置了一個大面積、大厚度的硬板。該板在上層荷載的作用下側面受限,而下面則受到受壓力水頭，使下層軟土中水分壓力難以消散從而土體產生變形。

3　高真空擊密法工藝流程

3.1施工前準備

根據本工程的土層情況劃分施工小區，小區內用靜力觸探或小螺鉆進行補充勘察，并繪制簡圖，以摸清土層不均勻變化。各小區根據補充勘察結果相應調整施工參數以適應土層的變化，使有效加固深度和地基承載力指標滿足設計要求。為確定初始地下水位和控制擊密區域第一遍高真空排水時間，應布設地下水位觀測設備，并在地基處理過程中進行地下水位觀測并詳細記錄觀測數據。

3.2施工流程

高真空擊密法的施工流程如圖1所示，主要的施工重點為：1)施工過程中各工序中要點的監控；2)通過了解處理地區土質的工程性質，以確定高真空擊密的最優施工參數。

圖1　高真空擊密法施工流程

每遍高真空排水后需進行強夯擊密，擊密分為點夯與滿夯兩部分。首先應進行1遍點夯擊密，夯擊數根據檢測到的施工效果確定，點夯結束后進行1遍滿夯。

點夯參數：點夯夯擊能量1 500 kN·m～2 000 kN·m，夯擊數根據施工效果確定，一般擊數4擊～6擊即可滿足要求，夯擊能和擊數可根據試夯情況進行適當調整。

滿夯參數：滿夯能量800 kN·m～1 000 kN·m，夯擊數為2擊，錘印應相互搭接并重疊1/4錘徑。

施工過程應加強信息化并進行動態控制，主要監測項目有地下水位、地表沉降等，為方便及時了解每一遍高真空擊密后場地加固效果，應進行靜力觸探試驗、承載力試驗、含水量試驗等，詳細記錄和分析各項監測結果，適時調整施工參數并指導施工。

4　工程實例

4.1工程概況

曹妃甸位于唐山南部沿海地區，大部為人工島，地基表層為人工沖填砂，是軟弱土。深度較深，土質不均，工程性質差，加之地下水豐富，含水層厚度大。曹妃甸工業區1號路(原通島路)是連接港區與內陸的第一條主要道路，也是曹妃甸工業區最早啟動實施的基礎設施工程，是曹妃甸工業區與外界連接的重要通道。

1號路全長18.4 km，起于濱海大道，與遷曹一級道路順接，由北向南延伸，終于甸頭礦石碼頭，路線全長18.447 km，雙向六車道，設計速度80 km/h，路基寬32.5 m，公路等級為一級公路。

4.2吹填砂物理力學性質

經檢測，本項目吹填料采用砂質粉土，粘粒含量小于10%，其物理力學性質指標如表1所示。

表1　吹填砂物理力學性質

4.3處理方案與施工工藝

設計采用高真空擊密法進行地基處理，處理后要求地基承載力設計值不小于150 kPa，工后沉降不大于30 cm，共進行3遍高真空擊密，其間根據中間檢測效果調整施工參數。采用高真空擊密法施工設計的施工參數如表2所示。

表2　高真空擊密法施工參數表

擊密點及真空管布置見圖2。

圖2　擊密點及真空管布置圖

4.4處理后檢測結果

路基完成后對路段彎沉值及回彈模量檢測如表3所示。

表3　路基檢測結果

檢測結果表明普通吹填砂路基經高真空擊密后能達到路基彎沉及回彈模量要求。

5　結語

工程實踐證明高真空擊密法是處理大面積飽和軟土的有效方法。它綜合了強夯、壓差排水、塑料排水板排水固結、真空預壓排水等多種飽和軟土處理方法的優點,對沿海地區廣泛存在的飽和軟粘土、吹填土等處理質量可控、成本低、工期短、適應面寬。目前，在我國沿海經濟大力發展,土地資源日益緊缺的情況下,開發利用沿海地區大量存在的飽和軟土地面和吹填土地面勢在必行,所以高真空擊密法將會有廣闊的發展空間。

[1]李中山.高真空擊密技術在曹妃甸通島公路路基工程中的應用[J].公路交通技術，2009(4)：4-6.

[2]謝潔.高真空擊密法在軟基處理中的應用[J].廣西水利水電，2010(1)：43-46.

[3]武亞軍，張孟喜，徐士龍.高真空擊密法吹填土地基處理試驗研究[J].港工技術，2007,2(1)：31-32.

The application of high vacuum compaction method in backfill sand area

Li Guoqing1Yang Guang2

(1.TangshanTrafficSurveyandDesignInstituteLimitedCompany,Tangshan300130,China;2.Changchun130000,China)

This paper introduced the principle and construction characteristics of high vacuum compaction method, and combining with Caofeidian No.1 engineering examples, illustrated the foundation treatment construction technology of high vacuum compaction method, pointed out that the effective method of high vacuum compaction method deal with backfill sand saturated soft soil, had broad application prospects.

high vacuum compaction method, backfill sand, sub-grade, bearing capacity

1009-6825(2016)21-0075-02

2016-05-18

李國慶(1983- )，男，工程師；楊桄(1983- )，女，工程師

TU472.32

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