真空動力固結(jié)法在加固吹填土地基中的應(yīng)用

目前，由于國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)正在進(jìn)行大范圍的圍海造陸。而填海的主要來源是吹填土，是由水力沖填泥砂形成的填土，主要是由于整治或疏通江河航道，或因工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要填平或填高江河附近某些地段時(shí)，用高壓泥漿泵將挖泥船挖出的泥砂，通過輸泥管排送到需要填高地段及泥砂堆積區(qū)。

在大面積的吹填砂土地基中有其特殊的工程地質(zhì)條件（如含水量大、基本處于飽和狀態(tài)、厚度較大、存在液化可能），且要求施工工期短、承載力較高，用一般的地基加固工法難以滿足要求。因此，推薦采用真空動力固結(jié)法進(jìn)行地基處理。該方法是一種快速加固軟體地基的新技術(shù)，它通過數(shù)遍的高真空，并結(jié)合數(shù)遍合適的變能量擊密，達(dá)到降低土層的含水量、增加密實(shí)度、提高地基承載，減少地基工后沉降和差異沉降量的目的。其優(yōu)點(diǎn)是不需要加任何填料，經(jīng)濟(jì)性好，通過真空強(qiáng)排水來加速強(qiáng)夯引起的超靜孔隙水壓力消散，一方面可以縮短強(qiáng)夯遍數(shù)間的時(shí)間間隔，施工工期要比強(qiáng)夯法短，另一方面可有效地避免“橡皮土”的出現(xiàn)和大大提高強(qiáng)夯對飽和軟粘土的擊實(shí)效果及影響深度。

真空動力固結(jié)法具體的工藝流程是高真空排水—強(qiáng)夯的多遍循環(huán)，這兩道工序的相互作用，形成了真空動力固結(jié)法的獨(dú)特機(jī)理。其主要特點(diǎn)與適用對象如下：

（1）對飽和土每遍夯前均進(jìn)行高真空排水，屬于主動排水?？梢杂行p小土的飽和度或土中的初始孔隙水壓力，增加夯擊效率，同時(shí)減小產(chǎn)生的超孔隙水壓力。相對地塑料板屬于被動排水，由于沒有外荷載作用，無法形成水頭梯度達(dá)到夯前排水的目的。（2）在適當(dāng)夯能的作用下，產(chǎn)生的超孔隙水正壓力在再一次真空“負(fù)壓”的作用下可進(jìn)一步增加壓差，加大排水效果。為此，本工法第二、第三遍高真空排水，甚至夯擊與排水同時(shí)進(jìn)行的排水工序。多遍高真空排水最終以達(dá)到降低飽和軟土含水量為目的。（3）由于第二次高真空排水作用，使第一遍強(qiáng)夯產(chǎn)生的孔隙水壓力快速消散，使兩遍強(qiáng)夯間隙時(shí)間大大縮短，從而工期與普通強(qiáng)夯法相比，不但不增加，反而大大縮短了。（4）地基加固施工后，上部較差的軟弱地基形成理想的超固結(jié)“硬殼層”，可完全滿足一般路基、堆場的承載力、剛度使用要求。（5）真空動力固結(jié)法施工后，井點(diǎn)管拔除，使深層軟土不形成人為的排水通道，對減小工后沉降速率有利。（6）適用對象：真空排水效果越好，加固效果越好。因此本工法對于滲透系數(shù)相對較大的土層最為適合，一般為低塑性粉質(zhì)粘土、粉土、粉煤灰、含泥量較大的吹填砂，有粉砂、粉土夾層的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。

（1）真空強(qiáng)排水施工

真空強(qiáng)排水是由改進(jìn)后的真空泵對加固范圍內(nèi)的地基進(jìn)行強(qiáng)排水，這種設(shè)備功率比常用輕型井點(diǎn)大很多，可產(chǎn)生較大排氣量和較高的真空度。真空井點(diǎn)管道常用專用插管機(jī)施工，場地地基非常軟弱時(shí)，可用人工或水沖法插管。

高真空強(qiáng)排水參數(shù)的合理確定是真空動力固結(jié)法的關(guān)鍵因素之一。高真空強(qiáng)排水的井點(diǎn)深度、間距設(shè)計(jì)，與一般基坑降水不同。應(yīng)根據(jù)土體的滲透系數(shù)和含水率合理確定，不同滲透系數(shù)的土層應(yīng)分層設(shè)置，滲透系數(shù)越小和含水率越大，井點(diǎn)應(yīng)越密，以取得很大效率；合理確定真空排水時(shí)間，即土體每遍擊密的固結(jié)恢復(fù)時(shí)間，對嚴(yán)防“橡皮土”的形成很重要；高真空強(qiáng)排水的目的是強(qiáng)制調(diào)整土體的含水量，高真空排水的遍數(shù)與控制需處理的土體含水量有關(guān)。對應(yīng)透水性較好的淺層土，水位應(yīng)降低到土層底部或不小于2.0m，使夯坑不出現(xiàn)積水。處理范圍外地表應(yīng)設(shè)置排水溝，加固區(qū)附近應(yīng)鋪設(shè)防滲膜，同時(shí)采用深、淺兩排封管止水。強(qiáng)夯時(shí)，真空井點(diǎn)要隨拔隨夯，在不影響施工的前提下應(yīng)盡可能多地保留井點(diǎn)。有條件時(shí)隔排拔除井點(diǎn)，然后強(qiáng)夯。施工期間應(yīng)派專人持續(xù)檢查井管連接部位是否漏氣，井管、真空泵是否正常工作，確保每臺真空系統(tǒng)正常運(yùn)行。在第2遍插管前，應(yīng)對井管進(jìn)行清洗，并確保濾網(wǎng)完好無損。

（2）強(qiáng)夯施工

在大面積施工前先進(jìn)行試夯，以確定合理的施工參數(shù)。強(qiáng)夯參數(shù)設(shè)計(jì)首先以能有效擊密土層，不發(fā)生“橡皮土”現(xiàn)象為原則，需考慮土體含水量與排水效果，其次考慮強(qiáng)夯的處理深度。因此，對夯能與收錘標(biāo)準(zhǔn)不能一概而論，目前已經(jīng)總結(jié)出的“先輕后重、逐級加能、少擊多遍、逐層加固”的夯擊方式，以不破壞、少破壞土體宏觀結(jié)構(gòu)為原則的收錘標(biāo)準(zhǔn)，形成了能夠有效抑制孔壓迅速上升、加速孔壓消散、增強(qiáng)強(qiáng)夯效果和降低能耗的一整套強(qiáng)夯施工工藝，適合于飽和軟土地基；對于飽和軟土地基，選擇與土體性質(zhì)、排水效果相適應(yīng)的夯擊能，對嚴(yán)防“彈簧土”的形成也很重要。對于表層粗顆粒土較多、較厚的地基，采用先重后輕，以貫入度作為收錘標(biāo)準(zhǔn)的施工工藝，可以使夯擊能傳遞更深，對于增加加固深度有利。對于軟土層距離地表較近，滲透系數(shù)較小、排水效果較差的情況，應(yīng)進(jìn)行夯坑深度控制，每擊貫入量趨于收斂，同時(shí)確保夯后的強(qiáng)度增長。雨天禁止強(qiáng)夯，夯坑出現(xiàn)冒水現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)用真空井點(diǎn)排出。夯后及時(shí)進(jìn)行第二遍真空排水。

真空強(qiáng)排水和強(qiáng)夯的結(jié)合，既解決了飽和吹填砂土地基強(qiáng)夯可能出現(xiàn)的“橡皮土”現(xiàn)象，亦可加速超孔隙水壓力的消散和降低飽和軟土的含水量，從而達(dá)到縮短工期及提高夯實(shí)效率的作用。