真空降水聯合低能量強夯在吹填土地基中的試驗與應用

劉秋燕

摘 ? ?要：通過對真空降水聯合低能量強夯加固原理的闡述，結合上海某臨港新城吹填土地基處理中的應用進行了現場試驗研究，證明了方案的可行性。并在此基礎上確定了大面積施工的參數和工藝。推廣真空降水聯合低能量強夯法的應用，可為今后沿海地區類似大面積吹填土地基的處理提供借鑒。

關鍵詞：地基處理;低能量強夯;吹填土;真空降水

1 ?概述

隨著我國經濟的快速發展，沿海城市基礎建設項目的投資不斷加大，發展工業區，開拓城市新空間等思路逐漸被用來解決城市用地資源緊張的問題。但是沿海地區地基多為吹填土，土體顆粒細小，天然含水量和孔隙度大，滲透性小，因此其力學性能比較差，一般不能直接參與工程應用，需要進行處理。近年來在理論和試驗研究的基礎上，真空降水聯合低能量強夯法作為一種新的復合式地基處理技術被越來越多的應用在工程中。該方法是對強夯法的改良，充分發揮井點降水和強夯的技術優勢，通過強夯前進行真空排水，可以降低場地的地下水位及土層含水量，加快強夯后超孔隙水壓力消散，從而縮短強夯間歇時間，減少施工周期，使強夯法適合于加固軟弱地基。本文結合上海某臨港新城吹填土地基處理工程，對真空降水聯合低能量強夯法在加固吹填土的適宜性和工藝參數進行探討。

2 ?場地工程地質條件及試驗方案設計

2.1 ?場地工程地質條件

某臨港新城場地占地面積約為180公頃，地貌類型主要為河口、砂嘴、砂島相和潮坪相。淺層土層自上而下依次為填土、吹填土和粘質粉土夾砂質粉土。吹填土主要以粉性土為主，由于場地吹填時間較短，含水量高，吹填土未能有效固結，因此，較多區域一般在1.0m～2.0m左右范圍分布軟弱層，粉性土呈松散狀態，一般設備無法行走。本工程場地條件較為復雜，存在多種地層類型，同一地層類型下由于吹填時間、吹填料的差異，淺層土極其不均勻，大部分區域屬欠固結土，是典型的軟土地基類型，且受工程建設的工期要求，限制了地基處理方法的選取。

2.2 ?試驗方案設計

本工程場地處理效果應滿足常規施工設備操作及行走，可作為一般建設場地使用。地基處理后，淺層地基承載力特征值不小于60kPa;控制淺層地基的均勻性，減少場地使用期內由于地基不均勻性產生的不均勻沉降。

該場地吹填土以粉性土為主，呈松散狀態，土層內部夾較多粉質粘土，含水量高，吹填土未得到有效固結，表層由于固結及蒸發日曬原因，表層 1m～1.5m厚度的吹填土土性稍好。該類型場地可考慮的處理方式有：堆載預壓、真空預壓、水泥土攪拌樁、高真空降水聯合低能量強夯。堆載預壓土方量要求極大、工期要求長，因此不適合本工程;深層攪拌樁是處理軟土地基的一種好方法，但本工程地基處理面積很大，若采用該方法勢必帶來很高的工程造價，且處理后影響后期場地建設基礎施工，亦不宜作為本場地吹填土處理方式;對于真空預壓處理方式，由于吹填土含粉性顆粒較多，難以形成大面積負壓區，真空降水聯合低能量強夯處理方法處理軟弱土層在上海地區已積累了較多的工程經驗，具有工期短、費用低、適用于大面積的地基處理經驗，只要合理選擇設計參數、控制施工流程，該方法對于處理此類吹填土場地能取得較好效果。

2.3 ?參數選取

該處理方法設計參數主要包括：夯錘和落距的選取、單點夯擊能量、單點夯擊次數及停錘標準、夯點間距及夯點布置、兩遍強夯的間隔時間、真空井點降水類型、布置方式的選取、每次夯擊前地下水位的控制等。設計參數匯總如表1。

2.4 ? 參數確定有限元分析

本次計算采用單位脈沖法計算動接觸應力。基于小變形假設條件，考慮地基慣性力，基于有限單元法的土體動力平衡方程針對本工程地基土特性進行分析，模擬實際施工產生的變形及對邊界條件影響。首先根據初定的夯錘尺寸及夯擊能量，分析單點夯擊情況下地基土變形情況。

強夯引起夯坑附近土體應力高度集中，其影響范圍一般在垂直方向為4m～6m，水平方向為5m左右，產生的最大夯沉量計算值為43cm，最大水平位移約5cm。該結果與本地區已有工程經驗較為吻合。多點強夯產生的夯沉量與單點強夯相比，沒有明顯變化，但產生的應力呈整體分布狀況，水平位移增長較為明顯，最大水平位移超過8cm。

3 ?地基加固效果分析

強夯結束后間隔時間28天可對地基處理質量進行檢驗，可采用的方法一般為：天然地基載荷板試驗、靜力觸探、十字板、標準貫入試驗等方法。由于場地處理前已進行表層吹填土檢測工作，采用靜力觸探試驗結合小螺紋鉆孔取土相結合方式，考慮通過表層土處理前、后效果進行比較，可以更直觀，且靜力觸探試驗曲線連續，受人為影響因素較少，對土性的反映較為客觀，故本次檢測方法采用靜力觸探試驗，具體布置及施工要求為：按100×100m方格網布置，孔深6m;靜力連續貫入，試驗時貫入速率為1.2m/min;采樣間距為10cm，進場前探頭按照標準進行標定。經檢測發現，通過真空降水聯合低能量強夯處理吹填土地基，達到了預期效果，地基承載力在處理后有了較大幅度的提高，滿足設計要求。

4 ?結論

真空降水聯合低能量強夯法處理吹填土地基，將低能量強夯與井點降水相結合，加速孔隙水壓力的消散和水的排出，在本工程地基加固中取得成功，進一步推廣了該技術的應用，為沿海地區類似地基的加固提供了借鑒。目前本工程已經投入運營，取得了良好的加固效果，大大縮短了施工工期，節約了成本，實踐證明真空降水聯合低能量強夯法是一種快速、經濟、有效的地基處理方法，具有較好的應用前景。

參考文獻：

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