软土路基处理中高真空击密法的应用研究

程艳青 张义吉

(泰安市岱岳银河水务有限公司 271000)

1 引言

高真空击密法是一种快速加固软土地基的新技术，它比传统的强夯方法适用范围更加广阔，该技术在2005年已申请专利，并随后在软土地基处理中得到较好的应用［1-7］。其加固机理是通过数遍的高真空，并结合数遍合适的变能量击密，采用快速高真空排水法快速排出土中自由水，再结合变能量击密法增加土体的密实度，通过调整高真空排水与变能量击密的施工参数，反复击密土体，在表层形成厚度约6～7m的超固结硬壳层，由于“硬壳层”的存在，使得表层荷载有效扩散，减少了因荷载不均匀产生的沉降，从而达到降低土层的含水量，提高密实度、承载力，减少地基工后和差异沉降量并消除砂土液化的目的。

2 工程概况

无锡市共和新路路基改建工程位于长江三角洲软土地区。该地区土层分布如下:第一层是淤泥:流塑。为河底、鱼塘浮泥。河道及鱼塘内有分布。层厚0.30～1.3m。压缩性极高，工程性能差。第二层是素填土:松软。成分以黏性土为主。除河道、鱼塘外均有分布。层厚0.50～3.60m。压缩性高，工程性能较差。第三层是粉质黏土:可塑。局部有分布。层厚1.0m。压缩性中等，工程性能一般。第四层是淤泥质粉质黏土:流塑。层厚0.60～16.6m，部分路段缺失，一般均有分布。压缩性高，工程性能差。第五层是粉质黏土:流塑。层厚1.5～4.4m，压缩性中等，工程性能一般。

3 试验方案

通过对该工程采用高真空击密法施工中孔隙水压力、地下水位、地面沉降等的监测结果以及现场土性指标试验、静力触探试验、载荷板试验等资料的对比分析，评价地基处理方法的效果及其对周围环境的影响，实验方案见表1。

表1 实验方案

续表

4 数据分析

4.1 路肩点的静力触探结果对比

高真空击密处理前后的地基在0～1.0m范围内ps值提高幅度约44% ～100%，1.0～2.0m范围内ps值提高幅度约57% ～353%，2.0～3.0m范围内 ps值提高幅度约16% ～281%，3.0～4.0m范围内ps值提高幅度约8% ～51%(见图1)。从图1中可以看出处理后的土层在强度与变形性质方面有明显的改善。

图1 处理前后静力触探结果对比

4.2 路肩点的孔隙水压力消散情况

地基处理中高真空排水引起的孔隙水压力消散主要分为两部分:ⓐ真空度的直接传递导致的孔隙水压力下降;ⓑ抽真空引起水位线下降进而引起的孔隙水压力消散。软土在夯击过程中会产生较大的动球应力，主要表现为动孔隙水压力的增加，引起的附加应力增大，造成了土体骨架结构的破坏，并使土体抵抗体积收缩的能力下降。在假定水和土颗粒体积不可压缩的前提下，这部分不平衡的体积致缩力必然要由孔隙水来承担，因而造成了孔隙水压力的上升。当土体内孔压大于周围压力时，即存在一定的水力梯度，孔压随之减小，并随土体的卸荷膨胀而下降到某一稳定值，即在土体内部产生残余孔隙水压力。由于土体处于不排水状态，孔隙水压力不会立即消散。在后续的夯击荷载作用下孔压不断积累，然后进行第二次真空排水，引起孔隙水压力的进一步消散。从图2中可以看出，各监测点不同深度处的孔压变化趋势相似，在前25天变化平缓;到后期，由于击密作用，孔压变化比较大，但最终趋于稳定。

图2 不同深度处孔隙水压力消散情况

4.3 地面沉降分析

共分四个观测期计46天:第一次为击密前沉降，第二次为第一次击密后沉降、第三次为第二次击密后沉降、第四次为第三次击密后沉降。某路段的地面沉降情况见表2。可以看出第一次击密后沉降较大，经过三次高真空击密后地基沉降量减小，地基趋于稳定。

表2 地面沉降量

4.4 地下水位变动

地基处理过程中，观测点的水位与第一次夯击过程有关。随后的夯击过程中水位变化缓慢，整体变动不大，水位变化在25mm之间，表明地基处理过程对周围地面沉降等环境影响很小，如图3所示。

4.5 不同施工工艺对比

由表3可以看出，相同条件下，高真空击密法和低位高真空预压法加固地基后承载力差不多都在130～140kPa之间，采用高真空击密法的施工工期大大缩短，造价降低约40%。因此高真空击密法更有优势。

图3 地下水位变化曲线

表3 高真空击密法与低位高真空预压法比较

5 结论

本文通过对相关试验数据的分析，得出以下结论:

a.采用高真空击密法进行软土地基处理无论是在成本、工期还是在对周围环境的影响上，都比低位高真空预压法要好一些。

b.路基处理后地基承载力提高非常明显，幅度在540%～700%。处理后的土层在强度与变形性质方面有明显的改善。

c.通过沉降量分析并结合有关的理论知识可知，路段施工完成后的沉降量约达到工后沉降量的80%，说明该工法可有效地减小工后沉降。

因此在软土地区地基处理时采用高真空击密法是可行的，并具有一定优越性。建议在软土地区地基处理中推广应用。❋

1 朱劲松.高真空击密处理软基工艺在锦州港的应用［J］.港工技术，2008，182(4):46-50.

2 彭第.地基处理新技术及发展趋势［J］.长春工程学院学报(自然科学版)，2007，8(3):1-3.

3 封明聪.地基处理新方法高真空击密法的机理与优势比较［J］.黑龙江交通科技，2006，153(11):54-55.

4 代韶华.高真空击密法在兴华港区二期工程软基加固中的应用［J］.中国港湾建设，2005，135(2):41-43.

4 陆豪杰.高真空击密法在北仑港区四期工程软基加固中的应用［J］.水运工程，2007，406(8):108-111，116.

6 陈兰云.真空—堆载联合预压加固高等级公路软基的工程实例分析［J］.岩石力学与工程学报，2004，23(增1):4628-4633.

7 彭博.高真空击密法在软地基处理中的应用［J］.海岸工程，2008，27(3):77-80.