真空聯合水載預壓軟土地基處理應用實例

文／胡人遠 珠海十字門中央商務區建設控股有限公司 廣東珠海 519000

引言：

珠海西部地區位于西江出海口，廣泛分布有深厚海相淤泥，淤泥具有含水率高、壓縮性大、孔隙比大、抗剪強度低、滲透性差、結構性強、欠固結、呈流塑狀態等工程特性[1]，工程性質較差，對于建筑工程，若不對淤泥進行處治，在使用期間，由于淤泥發生固結沉降，往往增大樁基的負摩阻力，地下室出現脫空，出現樓長高的現象，當周邊場地開發建設時，會進一步擾動淤泥，易導致既有建筑物沉降或開裂，工程問題較為突出，需要對欠固結淤泥進行處治，消除部分沉降。常用的軟土地基處理方法主要有堆載預壓法、真空預壓法、水泥攪拌樁、素混凝土樁和管樁等[2-5]。本文以珠海西部地區某高層建筑場地軟土地基處理項目為例，通過監測檢測手段，驗證了軟土地基處理效果，可為類似軟土地基處理工程參考。

1.工程概況

1.1 項目概況

某標志性建筑位于珠海金灣航空城核心區。擬建建筑物地下室面積約25054m2，地基處理范圍為地下室邊線外偏30m（或景觀外邊線外偏3m）形成的區域，軟基處理總面積為41519m2。

1.2 地質條件

根據勘察報告，場地內埋藏的地層有人工回填的素填土，吹填土，海陸交互相淤泥、淤泥質土、粉質粘土、礫砂，殘積砂質粘性土及燕山期花崗巖風化帶，現由上至下分述如下：

（1）素填土層（Qml）：為砂性素填土，淺土黃色為主，主要由人工回填的砂及粘性土組成，普遍混較多風化巖碎塊石，碎塊石粒徑不均勻，可見最大粒徑約15cm，濕度稍濕～很濕，屬欠固結土。層厚0.80～9.60m，平均值為4.04m。

（2）吹填土層（Qml）：為砂性土，灰色，主要由粉細砂組成，混少量粘性土，濕度飽和，密度松散，層厚0.50～3.00m，平均值為1.58m。

（3）淤泥：黑灰色，由粘性土、有機質混少量的砂及貝殼碎屑組成，質純，粘滑，有腥臭味，土芯難以直立，局部夾薄層砂土，濕度飽和，呈流塑狀態，層厚11.90～30.00m，平均值19.87m。

（4）淤泥質土：灰褐、灰色，含少量有機質，具腥臭味，由粘性土、有機質混少量的砂及貝殼碎屑組成，土芯直立變形，濕度飽和，呈流塑狀態層厚5.90～20.70m，平均值12.60m。

（5）粉質粘土：褐黃、褐紅色，由粘性土混少量的砂組成，局部砂含量稍高，刀切面較光滑，多以透鏡體的形式存在于淤泥層中部或下方，濕度濕，可塑狀態為主，層厚1.30～9.90m。

（6）礫砂：灰白、灰黃色，由石英質砂混少量粘性土組成，局部混少量粘性土，濕度飽和，密度以中密為主，層厚1.10～8.70m，平均值2.79m。

（7）第四系殘積(Q4el)砂質粘性土：灰白、褐黃、褐紅色，系花崗巖風化殘積而成，粒徑大于2mm 石英顆粒含量小于20%，局部大于20%，原巖結構難辨，浸水易軟化，濕度稍濕～濕，可塑～硬塑狀，有隨深度愈深，強度愈好的特性。層厚2.50～11.20m，平均值6.11m。

（8）余下為燕山期（ry）花崗巖風化帶: 由花崗巖全、強、中、微風化花崗巖組成。

1.3 地基處理方案介紹

場地經地基處理后，為后續基坑開挖提供工作面，綜合軟基處理和基坑支護兩方面因素，遵從技術可行的基礎上造價合理的原則，采取真空聯合水載預壓，處理后場地標高降低，節省部分基坑支護費用及土方開挖。

（1）場地整平：場地整平標高為1.0m，清除整平面上的尖銳碎塊石，做好排水措施。

（2）塑料排水板：塑料排水板采用SPB100-C型原生料整體板，正方形布置，間距0.9m。根據地質鉆孔柱狀圖，本場地淤泥和淤泥質粘土厚度約為30～35m，同時根據基坑開挖深度的要求，排水板板長取為25m。

（3）排水砂墊層：厚度為0.5m 的中粗海砂。

隨著科學技術的迅速發展,培養更多具有創新能力、適應時代要求的體育人才,是當前體育專業教學工作的一項重要任務.實驗教學是體育基礎理論教學的重要組成部分，是培養學生觀察能力、分析能力、動手能力等的有效途徑，在體育專業建設中起到很重要的作用,直接影響到專業培養目標的實現.因此，創新實驗教學內容,加強實驗教學手段,探索實驗室建設、管理的新模式,提高實驗教學的質量與水平,對實驗室的科學發展具有積極意義[1-4].

（4）土工布：采用無紡土工布，松鋪系數為1.05。

（5）密封膜：密封膜鋪設2 層，松鋪系數為1.05。

（6）粘土密封墻：粘土密封墻由兩排粘土攪拌樁（樁徑70cm）咬合20cm 組成，粘土攪拌樁施工工藝為四攪四噴，粘土攪拌墻寬度不小于1.2m，根據地質情況，粘土攪拌樁深度為8m。

（7）主管及濾管：主管為高強度塑料管，直徑Φ75mm；濾管為高強度柔性塑料管，直徑Φ50mm。

（8）水載：根據場地地形標高及處理效果，水載深度為2.0m，抽真空初期水載深度為1.5m，真空抽水處理過程中繼續補充水載，水載頂面標高保持在3.0m 標高。

（9）抽真空時間：從抽真空滿壓-80kPa 至卸載總抽真空時間不少于4 個月，其中加載期1 個月，滿載期3個月。

（10）真空卸載需要滿足兩個條件：抽真空時間不少于90 天；根據荷載～沉降曲線，采用雙曲線法推算固結度不小于90%[6]。

圖1 軟基處理地質剖面

圖2 軟基處理標準橫斷面

1.4 主要施工工序

（1）現狀場地就地整平至1.0m 標高；

（2）鋪設一層土工布，鋪設砂墊層50cm、施打排水板和粘土密封墻；

（3）鋪設主管和濾管，預留與真空泵連接的軟管；

（4）鋪一層土工布和鋪2 層密封膜；

（5）布置真空裝置，試抽真空，待膜下真空度達到-80kPa，排水板中真空度和土中真空度正常10 天后；

（6）加載水預壓；

（7）進入滿載預壓；

（8）真空卸載，水載卸載；

（9）處理效果檢測。

2.沉降監測及固結度推算

2016 年3 月5 日開始試抽真空，2016 年3 月10 日膜下真空度達到-80KP。6 月15 日水載滿載、開始恒載計時，至2016 年6 月20 日止，抽真空時間105 天，大于90 天，滿足設計要求。根據沉降監測數據，采用雙曲線法[7]進行固結度的預測，預測結果如表1 所列，由表可知，固結度為92.92%～96.17%，均值94.63%，均大于90%，滿足設計要求。

表1 雙曲線法固結度預測匯總表

3.處理效果檢測

3.1 室內土工試驗

處理前后的軟土指標比較如表2 所列，由表2 可知，含水量由69.9%降低至51.7%，降低幅度為26.0%；質量密度由1.56g/cm3提高至1.70g/cm3，提高幅度為8.97%；孔隙比由1.889 降低至1.399，降低幅度為25.9%；塑性指數由21.8 降低至17.8，降低幅 度為18.3%；液性指數由1.75 降低至1.35，降低幅度為22.8%；壓縮模量由1.53MPa 提高至2.37MPa，提高幅度為54.9%；粘聚力由4.4kPa 提高至7.8kPa，提高幅度為77.3%；內摩擦角由2.0°提高至4.0°，提高幅度為100%；表明經真空聯合水載預壓處理后軟土發生固結沉降，孔隙水排出，孔隙比減小，土體壓密，淤泥的物理力學性能指標得到提高。

表2 真空聯合水載預壓處理前后軟土主要物理力學指標對比

3.2 十字板剪切試驗

對比處理前后軟土的十字板剪切強度列于表3 中，由表3 可知，經處理后軟土的剪切強度由18.1kPa 提高到32.7kPa，提高幅度80.7%，表明經真空聯合水載預壓處理后淤泥的抗剪強度提高幅度較大，地基穩定性提高。

表3 處理前后十字板剪切強度統計

結語：

真空聯合水載預壓法利用天然環保的水資源作為預壓荷載，解決了濱海地區土源來源困難問題，避免土方開挖及運輸過程帶來的環境污染，工期易于保障，節約工程投資。預壓處理后地層發生固結壓縮沉降，基坑作業面降低，減少了基坑開挖工程量，經處理后淤泥的物理力學性能指標提高，尤其抗剪強度指標得到較大幅度的提高，基坑開挖的安全性好，作用在支護結構上的土壓力減小，一定程度上節約支護結構的工程造價。

本項目采用真空聯合水載預壓進行場地軟土處理，固結度符合設計的預期，經處理前后的對比分析，可知真空聯合水載預壓處理可以有效的提高軟土的物理力學性能指標，地基穩定性提高，處理效果較好。