高真空击密法加固粉质粘土场地试验研究

陈雪松

摘 要：采用高真空击密法对淮安新港二期工程粉质粘土场地进行地基处理试验研究，通过3遍真空排水和强夯击密循环处理，交工面承载力值满足设计要求。高真空擊密法处理效果明显，施工周期短，经济性好，为大面积处理提供了数据借鉴。

关键词：高真空击密 淤泥质粉质粘土 施工沉降 承载力 静力触探

中图分类号：TU472 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）09（a）-0245-02

“高真空击密法”是处理工程软土地基的一种方法，主要对象是地基下存在含水量较大而又不便于替换的土层，近年来在沿江沿海港口应用较多，对于沿海港口利用挖泥船吹填形成后方陆域的地基处理很有帮助。但在内河应用不多。该法是通过动力学原理，形成内外高压差，将土质中水分排出。但操作相对复杂，需要在土质中设置多个高真空排水管，采取多次击密，形成压力进行排水，通过多次排水、击密，相互结合和作用，降低土质的含水量，提高土层的密实度和承载力，同时也将少工程后期所带来的沉降。所以，在内河港口地基土质无法更换或更换成本较大的情况下，此法可以快速有效处理含水地基，达到工程需要目的。

1 工程概况

拟建的淮安新港二期工程港址设在淮阴船闸下游约800m与盐河里运河交汇处，位于徐淮黄泛冲积平原区，码头采用顺岸式布置，共布置6个1000吨级多用途泊位，主体结构采用扶壁式结构，上部为混凝土轨道梁。场地平整开阔，局部为鱼塘，地面标高一般为10.0～13.5m。地下水位标高为8.1～9.7m，年变化幅度在±1m左右。

主要地层地质特征：①b素填土，粉土、粉质黏土为主，夹植物根系及碎石块，层厚0.5～2.0m；①-1粉土，土质不均，夹黏性土，中偏低～中等压缩性，层厚0.8～4.4m；①-2淤泥质黏土，部分为软粉质黏土及淤泥质粉质黏土，高压缩性，高孔隙比，土性较差，厚度变化较大，4.8～15.0m；①-2a粉质黏土，软可塑，中等～中偏高压缩性，层厚0.7～7.3m；①-2c粉土，层厚0.6～8.0m；①-4粉质黏土，中偏高～高压缩性，层厚2.0～11.6m；②-1粉质黏土，中等压缩性，局部揭示，最大揭示厚7.0m；③-1黏土，土质较均匀，最大揭示层厚为18.0m。本次地基处理的试验区总面积约3140.5m2。要求处理后承载力特征值115kPa，工后沉降不大于30cm。

2 试验方案

试验区地基处理主要工序为：场地前期整理（起夯前地面标高不足时需要补土回填）→地基处理前场地测试、施工准备→安装高真空排水系统→进行第一遍高真空排水和击密→对第一遍处理后地基进行现场检测→调整前期施工参数、进行第二遍高真空排水击密施工→第二遍处理的地基进行现场检测→根据结果分析地基处理效果，进行第三遍高真空排水击密施工→满夯→场地整平，如检测合格后进入下一道工序。

施工准备：（1）对地基处理范围进行现场放样定位，确定处理范围；在地基处理边线处开挖排水沟并与场地周边现有的沟渠连接，沟深不低于2.0m，保障排水畅通；进行处理前静力触探测试、施工面地面标高复核测量和安装地下水位观测孔、孔压计埋设。（2）高真空排水。真空管采用Φ32钢管，卧管Φ50PVC管，每套真空泵机组连接100根真空管，深管长6m，浅管长3m，深浅管均按4.0×3.5m布置，出露地表20cm，并在击密过程中根据夯机行走需要适当拔除部分真空管。真空管保持不断降水状态，排水4遍，每一遍排水需将地下水位降至地表以下2.5m。（3）高真空击密。高真空排水一段时间后、地下水位降至地面以下2.5m后进行第一遍点夯击密。每遍击密之间的排水时间约4～5d。

3 监测与检测

高真空击密法的施工过程是信息化施工的过程，通过对监测信息的掌握和地基处理过程中的检测数据对比，调整每一遍的施工参数，严格控制排水及击密参数，避免形成“弹簧土”。试验区的主要测试项目有：沉降观测、静力触探测试、水位观测、孔压监测、平板载荷试验。

3.1 地表沉降

共设置了32个沉降观测点，动态了解高真空击密过程中各阶段沉降情况，进行施工前场地标高复核、点夯沉降检测、强夯过程检测、强夯施工结束后最终沉降量检测。满夯施工结束并平整场地后，对现场进行检测，通过平面角点位置及高程测量对比，最终确定施工面总体平均夯沉量符合有关要求。

3.2 地下水位

为了解真空击密过程中地下水位的变化特征，优化真空排水的设计参数。地基处理前埋设2个地下水位观测管，地基处理时进行水位观测，每天观测1次。

3.3 孔隙水压力

在试验区场地中间位置设置1组共3个孔隙水压力探头，埋深为2m、4m和6m，真空管插设完毕后埋设孔隙水压力探头，孔隙水压力探头采用电阻应变式。在高真空击密期间，每天定时观测孔隙水压力1次，当击密点接近观测孔时，击密前、击密间隔5min、10min、20min、30min……30min进行观测，连续观测4h可停止，之后再按每天观测一次的频率进行观测。绘制△u-t曲线，了解各测点的孔压变化与时间的关系。

3.4 静力触探测试

在地基处理路段沿线布置8个静力触探点，高真空击密前后及施工过程中在同一位置进行测试，静力触探试验孔深7m，动态了解高真空击密处理前后土体性质的变化规律。通过处理比对，高真空击密处理前后土层的性质有明显的提高，0～7m范围内其均值由1.83MPa提高至2.84MPa，提高幅度55.2%。

3.5 载荷试验

为了确保承载能力，对场地进行多组载荷试验，检测点3个，载荷板面积2m2，加载级差为28.8kPa，逐级等量进行加载，最大加载为230kPa。从试验点P-S曲线可见，曲线平缓光滑，在各级荷载作用下，随荷载的增加，承压板沉降量增加较均匀，且能在短时间内达到稳定。处理后的承载力特征值大于115kPa，场地承载力大幅度提高，能够满足设计要求。

4 结语

通过工程施工检测和总结，结合日常监测、检测数据，得到以下结论。

（1）采取高真空击密法施工，场地平均沉降量36.5cm，沉降效果显著。

（2）通过高真空击密法处理，场地交工面承载力值大于115kPa，满足承载力设计要求。

（3）处理的前后，0～7m土层的静力触探数值由1.83MPa提高至2.84MPa，增长幅度为55.2%，高真空击密处理前后土层的性质有明显的提高。

（4）高真空排水利用压力差原理进行降排水，缩短了强夯间歇所需时间，缩短了施工工期。

（5）试验区所用的排水、击密施工参数是合理的，可应用于后期大面积场地的施工。

试验结果表明，高真空击密法在该类似场地处理的适应性好，工期短，经济性好，可进行大面积推广应用。

参考文献

[1] 武亚军，张孟喜，徐士龙.高真空击密法吹填土地基处理试验研究[J].港工技术，2007（1）：43-46.

[2] 楼晓明，徐士龙，刘敦敏，等.高真空击密法加固堆场地基的试验研究[A].第九届土力学及岩土工程学术会议论文集[C].2003：736-739.

[3] 楼晓明，徐士龙，朱亚娟.钢材堆场地基的高真空击密法加固[A].第十届土力学及岩土工程学术会议论文集[C].2007：97-100.