高真空擊密法加固粉質(zhì)粘土場地試驗(yàn)研究

陳雪松

摘 要：采用高真空擊密法對(duì)淮安新港二期工程粉質(zhì)粘土場地進(jìn)行地基處理試驗(yàn)研究，通過3遍真空排水和強(qiáng)夯擊密循環(huán)處理，交工面承載力值滿足設(shè)計(jì)要求。高真空擊密法處理效果明顯，施工周期短，經(jīng)濟(jì)性好，為大面積處理提供了數(shù)據(jù)借鑒。

關(guān)鍵詞：高真空擊密 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 施工沉降 承載力 靜力觸探

中圖分類號(hào)：TU472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）09（a）-0245-02

“高真空擊密法”是處理工程軟土地基的一種方法，主要對(duì)象是地基下存在含水量較大而又不便于替換的土層，近年來在沿江沿海港口應(yīng)用較多，對(duì)于沿海港口利用挖泥船吹填形成后方陸域的地基處理很有幫助。但在內(nèi)河應(yīng)用不多。該法是通過動(dòng)力學(xué)原理，形成內(nèi)外高壓差，將土質(zhì)中水分排出。但操作相對(duì)復(fù)雜，需要在土質(zhì)中設(shè)置多個(gè)高真空排水管，采取多次擊密，形成壓力進(jìn)行排水，通過多次排水、擊密，相互結(jié)合和作用，降低土質(zhì)的含水量，提高土層的密實(shí)度和承載力，同時(shí)也將少工程后期所帶來的沉降。所以，在內(nèi)河港口地基土質(zhì)無法更換或更換成本較大的情況下，此法可以快速有效處理含水地基，達(dá)到工程需要目的。

1 工程概況

擬建的淮安新港二期工程港址設(shè)在淮陰船閘下游約800m與鹽河里運(yùn)河交匯處，位于徐淮黃泛沖積平原區(qū)，碼頭采用順岸式布置，共布置6個(gè)1000噸級(jí)多用途泊位，主體結(jié)構(gòu)采用扶壁式結(jié)構(gòu)，上部為混凝土軌道梁。場地平整開闊，局部為魚塘，地面標(biāo)高一般為10.0～13.5m。地下水位標(biāo)高為8.1～9.7m，年變化幅度在±1m左右。

主要地層地質(zhì)特征：①b素填土，粉土、粉質(zhì)黏土為主，夾植物根系及碎石塊，層厚0.5～2.0m；①-1粉土，土質(zhì)不均，夾黏性土，中偏低～中等壓縮性，層厚0.8～4.4m；①-2淤泥質(zhì)黏土，部分為軟粉質(zhì)黏土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，高壓縮性，高孔隙比，土性較差，厚度變化較大，4.8～15.0m；①-2a粉質(zhì)黏土，軟可塑，中等～中偏高壓縮性，層厚0.7～7.3m；①-2c粉土，層厚0.6～8.0m；①-4粉質(zhì)黏土，中偏高～高壓縮性，層厚2.0～11.6m；②-1粉質(zhì)黏土，中等壓縮性，局部揭示，最大揭示厚7.0m；③-1黏土，土質(zhì)較均勻，最大揭示層厚為18.0m。本次地基處理的試驗(yàn)區(qū)總面積約3140.5m2。要求處理后承載力特征值115kPa，工后沉降不大于30cm。

2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)區(qū)地基處理主要工序?yàn)椋簣龅厍捌谡恚ㄆ鸷磺暗孛鏄?biāo)高不足時(shí)需要補(bǔ)土回填）→地基處理前場地測試、施工準(zhǔn)備→安裝高真空排水系統(tǒng)→進(jìn)行第一遍高真空排水和擊密→對(duì)第一遍處理后地基進(jìn)行現(xiàn)場檢測→調(diào)整前期施工參數(shù)、進(jìn)行第二遍高真空排水擊密施工→第二遍處理的地基進(jìn)行現(xiàn)場檢測→根據(jù)結(jié)果分析地基處理效果，進(jìn)行第三遍高真空排水擊密施工→滿夯→場地整平，如檢測合格后進(jìn)入下一道工序。

施工準(zhǔn)備：（1）對(duì)地基處理范圍進(jìn)行現(xiàn)場放樣定位，確定處理范圍；在地基處理邊線處開挖排水溝并與場地周邊現(xiàn)有的溝渠連接，溝深不低于2.0m，保障排水暢通；進(jìn)行處理前靜力觸探測試、施工面地面標(biāo)高復(fù)核測量和安裝地下水位觀測孔、孔壓計(jì)埋設(shè)。（2）高真空排水。真空管采用Φ32鋼管，臥管Φ50PVC管，每套真空泵機(jī)組連接100根真空管，深管長6m，淺管長3m，深淺管均按4.0×3.5m布置，出露地表20cm，并在擊密過程中根據(jù)夯機(jī)行走需要適當(dāng)拔除部分真空管。真空管保持不斷降水狀態(tài)，排水4遍，每一遍排水需將地下水位降至地表以下2.5m。（3）高真空擊密。高真空排水一段時(shí)間后、地下水位降至地面以下2.5m后進(jìn)行第一遍點(diǎn)夯擊密。每遍擊密之間的排水時(shí)間約4～5d。

3 監(jiān)測與檢測

高真空擊密法的施工過程是信息化施工的過程，通過對(duì)監(jiān)測信息的掌握和地基處理過程中的檢測數(shù)據(jù)對(duì)比，調(diào)整每一遍的施工參數(shù)，嚴(yán)格控制排水及擊密參數(shù)，避免形成“彈簧土”。試驗(yàn)區(qū)的主要測試項(xiàng)目有：沉降觀測、靜力觸探測試、水位觀測、孔壓監(jiān)測、平板載荷試驗(yàn)。

3.1 地表沉降

共設(shè)置了32個(gè)沉降觀測點(diǎn)，動(dòng)態(tài)了解高真空擊密過程中各階段沉降情況，進(jìn)行施工前場地標(biāo)高復(fù)核、點(diǎn)夯沉降檢測、強(qiáng)夯過程檢測、強(qiáng)夯施工結(jié)束后最終沉降量檢測。滿夯施工結(jié)束并平整場地后，對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行檢測，通過平面角點(diǎn)位置及高程測量對(duì)比，最終確定施工面總體平均夯沉量符合有關(guān)要求。

3.2 地下水位

為了解真空擊密過程中地下水位的變化特征，優(yōu)化真空排水的設(shè)計(jì)參數(shù)。地基處理前埋設(shè)2個(gè)地下水位觀測管，地基處理時(shí)進(jìn)行水位觀測，每天觀測1次。

3.3 孔隙水壓力

在試驗(yàn)區(qū)場地中間位置設(shè)置1組共3個(gè)孔隙水壓力探頭，埋深為2m、4m和6m，真空管插設(shè)完畢后埋設(shè)孔隙水壓力探頭，孔隙水壓力探頭采用電阻應(yīng)變式。在高真空擊密期間，每天定時(shí)觀測孔隙水壓力1次，當(dāng)擊密點(diǎn)接近觀測孔時(shí)，擊密前、擊密間隔5min、10min、20min、30min……30min進(jìn)行觀測，連續(xù)觀測4h可停止，之后再按每天觀測一次的頻率進(jìn)行觀測。繪制△u-t曲線，了解各測點(diǎn)的孔壓變化與時(shí)間的關(guān)系。

3.4 靜力觸探測試

在地基處理路段沿線布置8個(gè)靜力觸探點(diǎn)，高真空擊密前后及施工過程中在同一位置進(jìn)行測試，靜力觸探試驗(yàn)孔深7m，動(dòng)態(tài)了解高真空擊密處理前后土體性質(zhì)的變化規(guī)律。通過處理比對(duì)，高真空擊密處理前后土層的性質(zhì)有明顯的提高，0～7m范圍內(nèi)其均值由1.83MPa提高至2.84MPa，提高幅度55.2%。

3.5 載荷試驗(yàn)

為了確保承載能力，對(duì)場地進(jìn)行多組載荷試驗(yàn)，檢測點(diǎn)3個(gè)，載荷板面積2m2，加載級(jí)差為28.8kPa，逐級(jí)等量進(jìn)行加載，最大加載為230kPa。從試驗(yàn)點(diǎn)P-S曲線可見，曲線平緩光滑，在各級(jí)荷載作用下，隨荷載的增加，承壓板沉降量增加較均勻，且能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定。處理后的承載力特征值大于115kPa，場地承載力大幅度提高，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

通過工程施工檢測和總結(jié)，結(jié)合日常監(jiān)測、檢測數(shù)據(jù)，得到以下結(jié)論。

（1）采取高真空擊密法施工，場地平均沉降量36.5cm，沉降效果顯著。

（2）通過高真空擊密法處理，場地交工面承載力值大于115kPa，滿足承載力設(shè)計(jì)要求。

（3）處理的前后，0～7m土層的靜力觸探數(shù)值由1.83MPa提高至2.84MPa，增長幅度為55.2%，高真空擊密處理前后土層的性質(zhì)有明顯的提高。

（4）高真空排水利用壓力差原理進(jìn)行降排水，縮短了強(qiáng)夯間歇所需時(shí)間，縮短了施工工期。

（5）試驗(yàn)區(qū)所用的排水、擊密施工參數(shù)是合理的，可應(yīng)用于后期大面積場地的施工。

試驗(yàn)結(jié)果表明，高真空擊密法在該類似場地處理的適應(yīng)性好，工期短，經(jīng)濟(jì)性好，可進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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