真空預(yù)壓軟基處理室內(nèi)模擬實驗探究

寧崢嶸+周煒

摘 要：真空預(yù)壓法作為一種近年來興起的軟基處理手段，已成為排水固結(jié)法中的重要組成，真空預(yù)壓正式施工前需根據(jù)軟土特性確定工程施工依據(jù)，室內(nèi)模擬實驗在前期軟土勘測的基礎(chǔ)上，根據(jù)實驗過程中的排水量、沉降量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及實驗后的含水率、十字板剪切等檢測數(shù)據(jù)，判斷實驗排水板是否發(fā)生於堵、優(yōu)化排水板布置間距及驗證初步方案下真空預(yù)壓效果，為正式廠區(qū)真空預(yù)壓地基處理工作提供理論依據(jù)。該文以某項目軟基處理為例，通過真空預(yù)壓軟基處理室內(nèi)模擬實驗研究排水板淤堵模式并進(jìn)行優(yōu)化選型，優(yōu)化排水板的布置間距，驗證預(yù)處理的效果，確保地基預(yù)處理的順利實施。

關(guān)鍵詞：真空預(yù)壓 室內(nèi)模擬 實驗探究

中圖分類號：U415 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（a）-0036-02

擬建廠址位于爪哇島西部濱海平原區(qū)，地貌成因類型為沖積平原，地貌類型為濱海傾斜平地和潮間帶，主要為大面積水塘、水溝。擬建場地地基表面土層20 m以內(nèi)主要為高含水量、高壓縮性、高靈敏度、低強度的淤泥和淤泥質(zhì)土，為火山灰土，工程地質(zhì)條件極差。該試驗方案的目的是通過室內(nèi)實驗，研究排水板淤堵模式并進(jìn)行優(yōu)化選型，優(yōu)化排水板的布置間距，驗證預(yù)處理的效果，確保地基預(yù)處理的順利實施。

1 室內(nèi)試驗

室內(nèi)試驗采用不同規(guī)格的排水板進(jìn)行真空預(yù)壓試驗，此次試驗采用等效孔徑為120 μm的排水板，及直徑為0.8 m、1.0 m和1.2 m的試驗桶。

1.1 試驗裝置及過程

模型試驗裝置由模型桶、內(nèi)置鋼架、排水體系、真空泵和量測系統(tǒng)組成。該試驗采用整體式板，排水體系由塑料排水板、手型密封接頭和無孔真空管組成；量測系統(tǒng)由安裝在模型箱內(nèi)土樣表面的沉降標(biāo)和孔壓傳感器組成。

此次試驗土樣裝填高度為0.85 m。灘涂淤泥樣裝入模型桶后，將孔壓探頭和排水板固定在內(nèi)置鋼架上，首先將內(nèi)置鋼架緩緩壓入土中，在土樣表面鋪設(shè)一層土工編織布；其次采用單手板接頭將塑料排水板與無孔真空管連接橫向排水體系表面鋪設(shè)一層土工布并鋪設(shè)兩層塑料薄膜密封；最后利用塑料泡沫薄板在土體表面布置一塊沉降標(biāo)。每個模型桶的排水主管通過氣水分離瓶連接于流通總接頭，六個氣水分離瓶，引出的排水軟管通過一個六通總接頭連接至同一個真空泵。試驗安裝完成后，開啟真空泵抽真空，檢查塑料薄膜密封是否嚴(yán)密，試驗連續(xù)抽真空時間預(yù)設(shè)為15 d。每組進(jìn)行平行試驗兩次，合計6個模型桶，取指標(biāo)平均值作為考量值。抽真空結(jié)束后對土體進(jìn)行含水率和十字板剪切強度檢測。

1.2 試驗數(shù)據(jù)測量

實驗過程中監(jiān)測記錄沉降量、排水量及孔隙水壓力變化值，實驗后對土體進(jìn)行含水率和十字板剪切強度檢測。

2 試驗結(jié)果分析

2.1 含水量

根據(jù)實驗后檢測數(shù)據(jù)，土樣的平均含水量從試驗前的121.95%減小到104.375%。

2.2 沉降量

根據(jù)實驗結(jié)果，各桶的沉降量比溫州吹填淤泥的要大較多，并沒有出現(xiàn)沉降穩(wěn)定的趨勢。由于②層土的含水量極高，在排水情況良好的情況下將可能發(fā)生較大沉降，將對土方的回填產(chǎn)生較大影響。

2.3 排水量

實驗過程中總體排水量在開始較長時間并沒有溫州地區(qū)吹填土大，從整體趨勢來說，排水板沒有出現(xiàn)明顯的淤堵現(xiàn)象，采用該型號的排水板進(jìn)行真空預(yù)壓完全可行。

2.4 孔隙水壓力

在抽水后200～240 h后，孔隙水壓力都可以達(dá)到設(shè)計的最大值并穩(wěn)定。由此可知，②層土的滲透系數(shù)要比溫州吹填土大，這也印證了②層土為粉土，而溫州吹填土為黏土的事實。

2.5 十字板剪切強度

真空預(yù)壓處理后，對土體進(jìn)行十字板試驗和含水率測試，經(jīng)過14 d真空預(yù)壓后，十字板抗剪強度從5.3 kPa增加到最大12.1 kPa。由于試驗后土樣含水量仍然為100%以上，大于液限WL=93.5%，因此，進(jìn)一步的排水將會對土體的剪切強度提高更大。

2.6 滲透系數(shù)與固結(jié)系數(shù)試驗

由于②層土粉粒含量高，原滲透系數(shù)取值為8×10-8 cm/s，根據(jù)試驗結(jié)果可知平均值可達(dá)1×10-5 cm/s。徑向固結(jié)系數(shù)原為1.2×10-3 cm2/s，實測可達(dá)4×10-3 cm2/s，考慮到在真空預(yù)壓過程中土將被壓縮，滲透系數(shù)、固結(jié)系數(shù)將會降低，因此，取2.1×10-3 cm2/s。

2.7 塑料排水板間距調(diào)整

根據(jù)各種室內(nèi)試驗結(jié)果，該土屬黏質(zhì)粉土，雖然性質(zhì)較差，但固結(jié)系數(shù)和滲透系數(shù)尚可，因此，將排水板間距調(diào)整為100 cm，其井徑比為15.7，仍屬于規(guī)范規(guī)定的較保守取值范圍。

3 結(jié)語

通過室內(nèi)試驗，對②層土進(jìn)行了顆分試驗及真空預(yù)壓模型桶試驗，試驗結(jié)果表明如以下幾點。

（1）②層土粉粒含量高，屬高液限粉土，其滲透系數(shù)可由原方案的8×10-8 cm/s提高到1.4×10-7 cm/s。徑向固結(jié)系數(shù)可由1.2×10-3 cm2/s提高到2.1×10-3 cm2/s。

（2）排水板沒有出現(xiàn)明顯的淤堵現(xiàn)象，采用該型號的排水板進(jìn)行真空預(yù)壓完全可行。

（3）由于②層土含水量較高，真空預(yù)壓可能會發(fā)生較大的沉降。

（4）調(diào)整真空預(yù)壓的排水板間距至1 m，相應(yīng)的真空預(yù)壓時間也應(yīng)按最新的固結(jié)系數(shù)進(jìn)行重新計算。

參考文獻(xiàn)

[1] 真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程[S].（JTS147-2-2009），2011.

[2] 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].（JGJ79-2012），2013.

[3] 地基處理手冊[Z].3版，2011.

[4] 火力發(fā)電廠巖土工程勘察規(guī)范[S].（GB/T51031-2014），2016.

[5] 巖土工程勘察規(guī)范[S].（GB50021-2001），2009.

[6] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].（GB50007-2011），2012.

[7] 建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].（GB50011-2010），2015.

[8] 土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)[S].（GB/T50123-1999），2014.

[9] 電力工程地基處理技術(shù)規(guī)程[S].（DL5024-2005），2011.

[10] 水運工程塑料排水板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].（JTS206-1-2009），2012.