真空联合堆载预压法在填海造陆工程中的应用分析

武新则

摘要：由于我国经济的发达，各行业的快速发展，造成对土地资源日益短缺。在沿海地区，普遍采用围海造陆方式来获取土地资源，而围海造陆无论采用哪种技术都要面对软地基问题，因此文章重点分析吹填海软地基加固技术，望能给各同行借鉴，参考。

关键词：填海造陆；真空联合堆载预压法；软地基；加固；技术分析

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

我国沿海地区在经济发达的同时也面临着土地资源的日益短缺，建设用地紧张的情况。因此，随着科技技术的进步，我国沿海地区如广州、天津、厦门等都进行着大范围的吹填海造陆工程。

吹填海造陆工程是通过先在沿海修建围堤，再向围区内吹填海中淤泥至设计标高形成陆域。根据吹填材料不同，分为吹填砂造陆和吹填淤泥造陆两种方法。由于砂料的日渐缺乏,采用海底淤泥或疏浚淤泥吹填造陆技术得到长足发展，该技术不但成本低、相对环保, 更为重要的是在大大降低疏浚成本和工程投资的同时，使本应成为废弃物的疏浚淤泥作为围垦填料, 形成大量新的土地资源,可谓一举两得。

由于吹填淤泥填海造陆技术在环境保护和经济效益上均具有巨大的优势, 目前已被广泛应用于沿海地区的填海造陆工程中。但这些浮泥经过搅吸吹填，故含水量极高，最高可达到300%以上，造成结构被破坏，使得地基强度和变形不能满足设计要求的问题。因此需要进行地基加固，从而提高地基的强度为后续工程提供便利。

一 软地基加固方法

1.1真空预压软地基处理法

真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封密膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。

1.2堆载预压软地基处理法

堆载预压软地基处理法是指在建筑物施工前，在地基表面分级堆土或其他荷载，使地基沉降、固结，从而提供地基强度和减少建筑物建成后沉降量。达到预定标准后在卸载，建造建（构）筑物。

1.3真空堆载联合预压软地基处理法

真空堆载联合预压软地基处理法是在真空预压和堆载预压法的基础上发展起来的。通过真空压力（负压）和堆载压力（正压）使土体中的空隙水压力产生作用下通过竖向排水体逐渐排出，使土体产生固结变形。堆载过程中会产生侧向挤出变形，真空过程中会产生侧向收缩变形。两种变形可相互抵消，同时真空载荷作用下地基土已发生固结。可使堆载速度很快而不发生失稳破坏。

二 真空联合堆载预压法具有以下特点：

2.1真空联合堆载预压法和堆载预压法相比兼顾了利用大气和上部堆载来加固软土地基，因此它比堆载预压法需要预压材料更少，这是该法的一突出特点，对于缺少预压材料的地区就显得更为优越。通过合理的真空联合堆载预压法设计可做到少弃渣或不弃渣，这些都可以节省大量费用。

2.2由于真空联合堆载预压法加固软土地基的过程中，“真空”部分作用于土体的总应力其实并没有增加，降低的仅仅是土中孔隙水压力，而孔隙水压力是中性应力，是一个球应力。所以“真空”部分的作用不会产生剪切变形，发生的只是收缩变形，不会产生侧向挤出情况，仅有侧向收缩。因此真空联合堆载预压法在抽真空时可一次快速施加到80 kPa（相当于 4～5m 厚的砂土堆载高度）以上的真空负压而不会引起地基失稳，与堆载预压法相比明显地具有加载快的优点。同时，真空联合堆载预压法卸荷要比堆载预压法简单容易得多，通过合理的真空联合堆载预压法设计可做到只需停止抽气或进行少量卸载即可。

2.3真空联合堆载预压法在加固土体的过程中，在真空吸力的作用下易使土中封闭气泡排出，从而使土的渗透性提高、固结过程加快。

2.4真空联合堆载预压法加固软土地基时，地基周围的土体主要是向着加固区内移动的，而堆载预压法土体是向着加固区外移动的，所以二者发生同样的垂直变形时，真空联合堆载预压法加固的土体密实度要高。另外由于真空度在整个加固区内分布比较均匀，因此加固后的土体，其垂直变形在全区比堆载预压加固的要均匀，而且平均沉降量要大。

2.5真空联合堆载预压法的强度增长有一部分是在等向固结过程中实现的，抗剪强度提高的同时剪应力的增长较缓慢，从而不易会产生剪切蠕动现象，几乎不会导致抗剪强度的衰减，经真空联合堆载预压法加固的地基其抗剪强度增长率，同样情况下比堆载预压法的要大。

三 真空联合堆载预压法的应用

某沿海地区建设项目中，加固陆域经吹填及回填形成，面积约40850m2 ，共计2个加固区域。该区地质条件复杂，软土层较厚，根据土质情况，采用真空联合堆载预压法进行地基处理。按设计要求在铺设0.4m水平砂垫层后打设塑料排水板，排水板呈正方形布置，间距0.9m，排水板标高-14.5m，在砂垫层中埋设滤管后铺设塑料密封膜。铺膜后抽气使真空度不小于650mmHg。

3.1地表沉降

由地表沉降标实测曲线推算土体的固结度大于82%，满足设计提出的卸载要求。

3.2分层沉降

土层的分层沉降量。根据设计要求每个加固区内埋设一组分层沉降，沿不同深度埋设7个磁环。利用分层沉降各土层的沉降量，采用三点法进行计算分析。得出分层沉降曲线推算的固结度大于82%。

3.3地下水位

观测加固过程中的地下水位沉降深情况，可见在开始抽真空阶段水位降深较快，后期逐渐趋于稳定。在整个真空预压期间最大降深约3.95m。

3.4真空联合堆载预压技术效果

3.4.1十字板剪切试验强度的变化：由加固前5.37~14.8kpa。增长到加固后22.05~31.57kpa。增长幅度为加固前2~4倍，加固效果显著。

3.4.2地基处理结果：真空联合堆载预压区在预压期间沉降量达到624.5~1363mm，插板期间沉降在880~1080mm，总沉降量达到1534.5~2241mm。由实测分层沉降资料推算土层平均固结度为82.3%，地表沉降标推算固结度为82.8%满足卸载要求。

加固后土层物理力学性质明显改善，土壤抗剪强度指标增长显著，达到地基处理的目的。

四 结语

综上所述，由于真空联合堆载预压技术具有明显的加固效果，可提高2~4倍，加固深度大，并缩短了地基加固时间，水位降深快，从而使得整体施工工期提前完成。因此，次技术是非常适合在填海造陆工程中加固吹泥形成的地基，对后续工程的发展具有一定的意义。

参考文献：

[1]董志良，胡利文，张功新.真空及真空联合堆载预压法加固软基的机理与理论研究[J],水运工程，2005（9）

[2]龚晓南. 地基处理手册（第三版）[ M].北京: 中国建筑工业出版社，2008：69- 114.