圍海造地吹填土超軟基真空預壓法處理

高軒

【摘要】現今，我國沿海地區的經濟已是越來越發達，人口密集，可用于工程建設的土地資源已是越發緊張。因此，圍海造地是解決建筑用地緊張這一形式的最佳辦法。但此技術所形成的土體主要是海底齡泥和吹填齡泥組成，含水量高、流動性大，承載力低。然而，真空預壓處理技術在軟土地基中的成功應用成了解決此問題的主要技術手段。基于此，文章根據圍海造地所形成的軟土地基特點，通過對軟體地基進行真空預壓實驗，提高了土體內部復合地基的穩定性、承載力及加固效果顯著，為該工法的應用和發展提供了技術參考。

【關鍵詞】真空預壓；吹填土；軟土地基

1、圍海造地軟弱地基特點

圍海造地過程中，吹填材料從砂礫、粉砂和移山倒海土石混合料到細粒土，如粉土、粉質黏土、軟弱的高塑性淤泥甚至流泥、浮泥等，吹填土性質變化多樣，由此帶來的巖土工程問題日漸復雜，對圍海造地所形成的軟弱地基處理技術要求也更高。筆者根據個人多年的實踐經驗及查閱大量圍海造地軟弱地基的處理資料分析，總結了軟弱地基的幾個特點。（1）圍海造地區域規劃面積一般都在數十萬平方米至數十平方公里不等；（2）下部原狀軟黏土層一般為海相或三角洲相的飽和軟弱淤泥土質，其含水量高、孔隙比大、強度低；（3）上部新近堆、拋、吹填土層的特性與其顆粒組成有關，此類土含水量較大，壓縮性較高，強度低，具有軟土性質。

2、真空預壓法處理軟土地基的試驗方案

試驗采用能夠承受較高外壓負載的可注漿高真空豎向排水濾管替代傳統的塑料排水板作為豎向排水通道，高真空豎向排水濾管采用塑料材質的波紋濾管，外層包土工膜，底部采用土工布密封，上端采用鋼絲骨架滲水軟管，下端連接預樁靴。在真空預壓時，形成了水平排水主管、支管及豎向排水濾管的大通道連接方式，降低了真空度沿土體深度的衰減。在真空卸載后，預留在土中的豎向排水濾管既可作為注漿管，減少二次成孔的成本，又可做為排水排氣管，有利于注漿時土中孔隙水和氣從鄰近未注漿的管中快速排出。高真空豎向排水濾管經兩次注漿后形成的水泥砂漿柱封閉了工后場地的排水通道，并同加固后的水泥土形成復合地基，減少了工后沉降，進一步提高了場地土的承載力。

2.1 試驗步驟

（1）鋪設0.5m砂墊層，平整場地，滿足打板機進場施工；（2）利用打板機將豎向排水濾管下沉就位，豎向排水通道用Φ63波紋濾管替代塑料排水板，排水管長15m，間距1m×1m；（3）布設真空管路系統，用三通連接水平排水主管、支管和豎向排水濾管，將水平真空管路淺埋在砂墊層中，主次管采用Φ53波紋濾管，環剛度大于15kpa，主管間距15m，次管間距1m；鋪短纖維針刺土工布，同時在外圍設置粘土密封墻，密封墻采用Φ600雙排粘土攪拌樁，樁中心間距600mm，樁搭接100mm，樁長8m，粘土泥漿比重1.51；（5）鋪設真空膜，布置兩臺真空泵，排水主管一端連接真空泵；（6）試抽7d后真空度穩定在80kpa以上，可加水預壓。真空卸載后，拆除水平真空系統，對豎向排水濾管注漿；（7）注漿。第一次采用水灰比1：0.5純泥漿，注漿壓力1～2mpa，單孔注漿為豎向排水管體積的3倍。第二次注漿材料為1：3水泥砂漿，注漿壓力2～5mpa，單孔注漿量為豎向排水管體積的1.5倍。

2.2 設計要求

為優化施工參數，便于大面積施工，本次試驗地基處理后要求地基承載力特征值不小于80mpa，場地處理深度達15m，形成復合地基。

2.3 試驗監測

為了更好地指導施工，對試驗效果進行驗證，在試驗區預埋了一系列監測儀器。布置4塊沉降板、1個孔壓計，同時對加固前后土體鉆孔取土，進行室內土工試驗，在現場做靜力觸探和淺層平板載荷試驗。

3、試驗結果分析

3.1 膜下真空度

因膜下真空度能直觀地反映真空泵抽真空效果，在真空預壓監測過程中，真空度的量測尤為重要，抽真空后第5d開始記錄真空表讀數，膜下真空度與時間的關系曲線見圖1。初期由于薄膜漏氣，真空度呈下降趨勢，經補膜后工作正常。從圖1中可看出，真空泵正常工作后，膜下真空度在抽真空初期迅速增長，10d后達到80mpa，穩定后真空度為91kpa。

3.2 地表沉降

本次試驗共布置4塊沉降板，場地4個測點的沉降曲線相似，平均沉降時的曲線見圖2。從圖2中可以看出，在抽真空初期階段，最大沉降速率達44mm/d，土體固結過程較快，整個場地的固結沉降與真空壓力關系密切，前期真空度不斷上升，地表沉降速率較大，隨著抽真空時間的增長，地表沉降速率也隨之收斂。抽真空80d后，沉降量都能控制在每天不超過2mm，最終沉降量為391mm.

3.3 孔隙水壓力

利用真空預壓法處理軟土地基時，加固過程中總應力保持不變，孔隙水壓力通過抽真空排水逐漸降低，土體中有效應力隨之增加，從而使土體強度增強。孔隙水壓力變化反映了土體固結程度的好壞。圖3為該孔隙水壓力測點內3，6，9m處的孔壓差隨時間沿深度分布的變化曲線。從圖3中可以看出，不同深度處孔隙水壓力有不同程度的降低。受真空度的影響，剛開始孔壓消散的較快，隨后趨于穩定。由于真空度沿深度逐漸衰減，淺層孔壓消散值比深層的大。3m深度處孔壓最終降到一50kpa；6m深度處孔壓降至一43kpa；9m深度處孔壓降到一36kpa。

從上述實驗中可知，經真空預壓法處理后的土體含水率、孔隙比減小，壓縮模量、直剪指標均增大，通過注漿形成了復合地基，場地不同土層內承載力均達80kpa，達到設計要求，地基加固效果顯著。

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