連云港軟土地基處理窄型塑料排水板的應用研究

李彪

摘 要：通過連云港地區軟土地基處理窄型塑料排水板直排式真空預壓工藝試驗，探討了窄型塑料排水板在軟基處理中的應用情況，結果表明：真空壓力在窄型塑料排水板中得到了較好的傳遞，在排水板深度范圍內真空壓力基本能穩定在80kPa左右;工后排水板復合體力學性質變化不大，縱向通水量較工前略微降低，濾膜滲透系數降低明顯;窄型塑料排水板能在不增加排水板材料成本的基礎，縮短排水板間距，減少土中自由水的滲透路徑，使之在真空荷載下，更加快速的排出，減少加固時間，加固效果良好。

關鍵詞：窄型塑料排水板;真空預壓;真空壓力;加固效果

連云港港區吹填軟土層具有高含水率、高液限、高靈敏度、高壓縮性、低強度和低滲透性等特點，使得該土層在采用真空預壓加固工藝時經常出現抽真空時間過長，而且處理效果不佳的問題。針對該問題本文進行了窄型塑料排水板直排式真空預壓工藝試驗，分析了現場監測數據及加固后檢測數據，對窄型塑料排水板預壓處理效果進行介紹，為今后類似工程提供借鑒。

目前常用塑料排水板寬度在10cm左右，厚度為3.5mm～6mm，B型板縱向通水量大于25cm3/s即日均排水量在2.16m3以上[1]。真空預壓加固土層一般為飽和軟土，地基的固結是由于在真空荷載超孔隙水壓力的消散，即加固地基中自由水的排出，因此加固過程中地基沉降量乘以加固面積即為抽真空過程中自由水排出的體積量，連云港港區真空預壓過程中沉降量一般約為3m左右，按照抽真空時間為150d計算，1m2加固區每天排水量約為0.02m3，通過對比不難發現目前常用塑料排水板的日均排水量約為加固區地基日均排水量的100倍，因此將排水板板寬降低至5cm，其通水量也能滿足地基加固過程中自由水排出的需要，而且通過適當縮短排水板間距，還能夠減少土中自由水的滲透路徑，使之在真空荷載下，更加快速的排出，這樣在不增加排水板材料成本的基礎，減少加固時間，提高加固效果。下面以連云港徐圩港區某工程為例，介紹這種窄型塑料排水板在現場實際工程中的應用。

1工程概況

連云港某地基處理工程位于連云港徐圩港區，地基處理面積為39451m2。施工區域原為海域淺灘，現已沖填形成陸域，淺部主要為吹填形成的淤泥，表面淤泥質土裸露。地表層連續分布有軟弱土層——淤泥及粘土，具有含水率大、抗剪強度低、壓縮性高等特性，低～中靈敏度。

本工程采用直排式真空預壓法進行地基加固處理，分為兩個加固區。工作墊層為0.5m厚中粗砂，塑料排水板采用5cm窄型塑料排水板（性能指標達到B型塑料排水板標準），間距0.7m，正方形布置，排水板打入深度為25m。

根據加固前鉆孔資料，本場地地基土層由上到下依次為：

①1淤泥：全場地均有分布，呈灰色，流塑狀態，高壓縮性，近期人工吹填而成。

①2淤泥：全場地均有分布，呈灰色，軟塑狀態，含粉土夾層，高壓縮性，近期人工吹填而成。

②淤泥：場區普遍分布，呈灰色，軟塑狀態，高壓縮性，海相沉積而成。

③粘土：場區普遍分布，褐色，硬塑狀態，中等壓縮性，海相沉積而成。

2監測數據分析

通過對真空預壓過程中的監測，掌握真空預壓過程中吹填土地基的地表沉降、孔隙水壓力、排水板中真空壓力傳遞等的變化情況，為分析窄型塑料排水板在直排式真空預壓工藝中的應用情況提供數據支持。

2.1地表沉降觀測

本工程主要加固土層為新近吹填土和原海相沉積淤泥，均為欠固結土，土體中存在尚未消散的超靜孔隙水壓力，在打設塑料排水板后，由于土層排水路徑縮短，地基土在其自重壓力作用下，很快產生一定量的固結沉降。加固土體的沉降主要包括打板期間沉降、預壓期間沉降和工后沉降[2]，本次監測過程中的地表沉降包括打板期間沉降和真空預壓期沉降。加固區地表實測沉降和通過實測沉降數據采用雙曲線法[3]推算地基土的固結度匯總如表1所示。

2.2 孔隙水壓力觀測

打設塑料排水板后，在真空預壓區中心點附近埋設1組孔隙水測頭，埋設位置在排水板所圍區域的中心位置，埋設深度為自地表以下2m，每隔3m一個側頭，最大埋深為20m。真空預壓施工期間土體內部孔隙水壓力消散情況如表2所示。

2.3真空壓力傳遞情況

在真空預壓期間，為了了解真空壓力沿窄型塑料排水板的傳遞損失，判斷真空荷載在垂直方向上的分布情況、影響深度，在每個區排水板中各埋設一組孔隙水壓力測頭，以便觀測加固區內真空壓力的傳遞情況。根據觀測數據繪制真空壓力～深度關系曲線見圖2。

由上圖可以看出在真空預壓過程中，真空壓力在窄型塑料排水板中得到了較好的傳遞，在排水板深度范圍內真空壓力基本能穩定在80kPa左右。

3檢測數據分析

真空預壓加固前后分別在1區和2區進行了窄型塑料排水板質量檢驗、現場十字板剪切試驗和現場取土及室內試驗。

3.1加固前后窄型塑料排水板指標變化

對加固前、后窄型塑料排水板進行了復合體單位長度質量試驗、拉伸試驗、通水量試驗、濾膜單位面積質量試驗和滲透試驗，如表3所示。

通過上表可以看出工后排水板復合體力學性質變化不大，縱向通水量較工前略微降低，濾膜滲透系數降低明顯，但也滿足B型排水板濾膜滲透系數指標（≥5×10-4cm/s）[1]。

3.2加固前后土的物理指標的變化

加固前后土體物理指標變化最為明顯，加固范圍內平均含水率、孔隙比其變化情況如表4所示。

通過表4可以看出，真空預壓加固后兩個加固區處理深度范圍內土體含水率平均降低了13.6%，孔隙比減少了0.346，加固效果良好，土質改善較明顯。

3.3加固前后十字板剪切強度的變化

各區加固前后十字板剪切強度均值見表5。

通過表5可以看出，真空預壓加固后兩個加固區處理深度范圍內土體十字板剪切強度增長了15.6kPa，增長幅度較大，地基處理效果較為明顯。

4結論

通過窄型塑料排水板直排式真空預壓工藝試驗，分析了加固過程中的監測數據及加固后的檢測數據，得出以下結論：

（1）真空壓力在窄型塑料排水板中得到了較好的傳遞，在排水板深度范圍內真空壓力基本能穩定在80kPa左右。

（2）工后排水板復合體力學性質變化不大，縱向通水量較工前略微降低，濾膜滲透系數降低明顯。

（3）窄型塑料排水板能在不增加排水板材料成本的基礎，縮短排水板間距，減少土中自由水的滲透路徑，使之在真空荷載下，更加快速的排出，減少加固時間，加固效果良好。

參考文獻：

[1] 水運工程塑料排水板應用技術規程（JTS 206-1-2009）[S].北京，2009.

[2] 孫立強，閆澍旺，何洪娟，李偉. 吹填土地基在真空預壓插板期間的沉降計算[J]，水利學報，2010，41（5）：101-103.

[3] 水運工程地基設計規范（JTS147-2017） [S].北京，2018.