真空聯(lián)合堆載預(yù)壓在沿海軟基處理中的應(yīng)用
——以廈門海滄港中路及四號(hào)排洪渠軟基處理為例

董文良

（中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，成都 610081）

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓在沿海軟基處理中的應(yīng)用
——以廈門海滄港中路及四號(hào)排洪渠軟基處理為例

董文良

（中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，成都 610081）

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法進(jìn)行軟基處理具有工期短、無需分級(jí)加載等優(yōu)點(diǎn)，近幾年應(yīng)用廣泛。本文根據(jù)實(shí)際工程案例，針對(duì)運(yùn)用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法處理沿海軟基的方法進(jìn)行探討。

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法；沿海路基；排洪渠

0 引言

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法在沿海路基、港口和橋頭等軟基處理是一種較好的方法，主要是將兩種方法結(jié)合起來，具有一定的疊加互補(bǔ)性；在抽真空的同時(shí)，進(jìn)行堆載，抽真空后，在地基中形成了負(fù)壓滲流場(chǎng)，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致地下水位的下降，提升了地基中的應(yīng)力；而堆載操作會(huì)使地基中出現(xiàn)附加應(yīng)力場(chǎng)，也會(huì)增加地基中的應(yīng)力大小。真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法施工方便，效果較好，對(duì)工程縮短施工工期，降低工程造價(jià)起到明顯的作用。

1 概述

1.1 工程概況

廈門海滄南部港中路西段（GK0+000～GK1+765）、4#排洪渠下游段（K2+780～K4+100）沿線由西向東穿越青礁村、海滄村，場(chǎng)地及周邊大部分地段為魚塘，屬灘涂地貌，根據(jù)鉆孔孔口高程，沿線現(xiàn)地面標(biāo)高0.28～3.99 m，最大高差3.71 m。軟基處理范圍為港中路路基及四號(hào)排洪渠渠底及排洪渠北側(cè)堤岸岸基，共分7個(gè)分區(qū)，其中Ⅰ～Ⅵ區(qū)為真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理，Ⅶ區(qū)為堆載預(yù)壓處理。

1.2 地質(zhì)條件

本工程巖土層巖性及分布情況由上至下為：①素填土：該層厚度0.80～5.20 m。②淤泥：該層層頂埋深0～4.30 m，層頂標(biāo)高8.34～0.34 m，厚度22.40～5.30 m。該層土、石等級(jí)類別為Ⅰ級(jí)松散土，干濕類型為過濕。③粉質(zhì)黏土：該層層頂埋深0～25.90 m，層頂標(biāo)高8.13～15.10 m，厚度13.00～0.80 m。該層土、石等級(jí)類別為Ⅱ級(jí)普通土，干濕類型為干燥。③-1中、粗砂：局部分布，該層層頂埋深16.20～25.40 m，層頂標(biāo)高-14.16～-23.86 m，厚度1.20～3.70 m。該層土、石等級(jí)類別為Ⅱ級(jí)普通土，干濕類型為過濕。④殘積砂（礫）質(zhì)黏性土：該層層頂埋深6.30～26.70 m，層頂標(biāo)高-5.08～21.28 m，揭露厚度0.20～6.50 m。該層土、石等級(jí)類別為Ⅱ級(jí)普通土，干濕類型為干燥。

2 地基處理方法

本次軟基處理范圍為港中路路基及四號(hào)排洪渠渠底及排洪渠北側(cè)堤岸岸基，共分7個(gè)分區(qū)，其中Ⅰ～Ⅵ區(qū)為真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理。

2.1 真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工工藝

地基處理主要施工工藝流程為：鏟除蝦池田埂，平整場(chǎng)地，標(biāo)出真空預(yù)壓邊線范圍→鋪設(shè)砂墊層→施插塑料排水板→密封溝及泥漿攪拌墻施工→排水管安裝→土工布鋪設(shè)→密封膜鋪設(shè)→真空泵安裝→測(cè)量高程及沉降標(biāo)→抽真空→土工布鋪設(shè)→填土預(yù)壓→停泵卸載，完成真空聯(lián)合堆載預(yù)壓。真空聯(lián)合堆載預(yù)壓的時(shí)間初定為90 d，加固時(shí)間應(yīng)根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)及加固要求在實(shí)際施工中進(jìn)行調(diào)整。

2.2 水平排水鋪設(shè)砂墊層

在原地面，鋪設(shè)中粗砂墊層，砂墊層頂高程按各個(gè)分區(qū)控制。砂墊層厚約1.0 m，砂料宜用中粗砂，撿出砂中小石子，特別是表面尖菱角的小石子。砂墊層鋪設(shè)在真空預(yù)壓區(qū)以內(nèi)，邊坡按1∶2放坡至原地表標(biāo)高。中、粗砂墊層要求：含泥量<5%，滲透系數(shù)大于2×10-2 cm/s，干密度宜大于1.5 g/cm3，砂的粒度范圍為074~0.084 mm，并能起到反濾作用，砂中無雜質(zhì)和有機(jī)物。

2.3 施插塑料排水板

真空預(yù)壓區(qū)排水板按正方形布置，間距1.0 m，排水板施打底標(biāo)高按試插結(jié)果控制，底部以穿透淤泥層并進(jìn)入其下的粉質(zhì)粘土層或粘土層0.5 m控制。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，淤泥底面標(biāo)高變化較大，插板前應(yīng)根據(jù)己有的鉆孔資料，用插板機(jī)先按10 m網(wǎng)絡(luò)間距進(jìn)行探摸，確定滿足上述要求的具體插深，再進(jìn)行插板施工。若插板深度小于20 m，采用SPB-B型塑料排水板。

在進(jìn)行塑料排水板接長(zhǎng)操作過程中，必須保證排水板濾膜完全打開，然后將排水板的板芯進(jìn)行搭茬對(duì)接，兩則搭接的長(zhǎng)度應(yīng)該在200 mm以上；之后將濾膜重新包裹好，最后用專用訂書釘進(jìn)行連接。排水板施插垂直度控制在1.5%以內(nèi)。施工時(shí)回帶長(zhǎng)度不可超過0.5 m，否則在該板位邊450 mm內(nèi)重新插入補(bǔ)打一根?；貛潘甯鶖?shù)不應(yīng)超過打設(shè)總根數(shù)的5%。插板機(jī)采用靜壓壓入式插板機(jī)，插板機(jī)上應(yīng)安裝全自動(dòng)記錄儀。完成一個(gè)單元插板工作后進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，在驗(yàn)收合格后，及時(shí)利用墊層砂進(jìn)行填孔，同時(shí)在砂墊層中埋設(shè)塑料排水板。

2.4 密封溝及泥漿攪拌墻

淤泥攪拌墻僅布置在靠近海堤一側(cè)，攪拌樁單樁直徑700 mm，成墻時(shí)彼此搭接200 mm，樁距500 mm。淤泥攪拌墻采用二排樁，樁長(zhǎng)深度以穿透砂層下1 m為止。施工時(shí)需要沿?cái)嚢铇段恢镁€每隔30m進(jìn)行鉆孔，判斷實(shí)際打設(shè)深度。

1）材料要求：采用淤泥或浮泥土制成泥漿，泥漿比重=1.35，不得含有粗顆粒，粘粒（<0.005 mm）的摻入比為35%。

2）施工要求：攪拌樁采取四噴四攪施工工藝，下攪速度初定為1.2 m/min，上攪速度初定為0.8 m/min。

2.5 真空預(yù)壓管路布置

真空排水管分主（干）管和支濾管，主管采用Φ100 mm的PVC硬塑料管，管壁厚d>2.3 mm，通過出膜器及吸水膠管與真空泵連接，主管布置在真空預(yù)壓區(qū)的四周。

支濾管采用Φ60 mmPVC塑料硬管。濾管壁厚d>2 mm，在管壁上每隔5 cm鉆一直徑Φ8 mm的小孔，制成花管，再包一層90 g/m2的無紡?fù)凉げ甲鳛楦敉翆?。包裹濾管的無紡布應(yīng)無破損，包扎嚴(yán)密，濾管間距6 m。

主管與支濾管之間采用變徑三通、四通連接。所有管路埋于砂墊層頂面下約30 cm深。

2.6 鋪設(shè)密封膜

平整砂墊層表面，待埋設(shè)完真空表探頭及其他觀測(cè)儀器后，在砂墊層與真空膜之間鋪設(shè)一層250 g/m無紡布，無紡布采用短纖針刺土工布。無紡布鋪設(shè)完畢后，再將兩層聚氯乙烯薄膜覆蓋在無紡布上，并將薄膜四周埋入密封溝內(nèi)，再將密封溝內(nèi)填密實(shí)。膜的拼接應(yīng)盡量在工廠內(nèi)熱黏合，粘接縫采用平搭接，搭接長(zhǎng)度>15 mm。

2.7 抽真空

膜下真空度觀測(cè)表埋設(shè)于具代表性的兩支濾管平行距離的中間，按約1 500 m2一個(gè)點(diǎn)排布置。抽真空設(shè)備選用7.5 kW的射流真空泵，確保每臺(tái)真空泵控制面積為1 000 m2以上。為了確保真空泵發(fā)揮其最大的性能，需要控制真空泵的放置位置，以加固區(qū)邊緣位移，同時(shí)必須保證真空泵的出口膜、進(jìn)水口位于同一個(gè)平面上。在真空抽取過程中，膜下的真空度應(yīng)該大于85 kPa，同時(shí)保證真空度的持續(xù)穩(wěn)定性。

2.8 真空聯(lián)合堆載預(yù)壓

在真空膜上鋪設(shè)一層350 g/m2的無紡布，無紡布采用短纖針刺土布。再在無紡布頂面鋪1.0 m厚砂墊層，在真空膜下真空度達(dá)80 kPa以上10天后，開始再在砂墊層上進(jìn)行堆載預(yù)壓。堆載材料采用砂質(zhì)粘土分層回填碾壓，每層回填厚度0.3 m。密實(shí)度93%。

實(shí)際堆載厚度以交工面上高程為準(zhǔn)。砂墊層采用中、細(xì)砂，材料要求：含泥量=10%，粒徑大于0.075 mm的顆粒超過總質(zhì)量的85%。堆載材料采用砂質(zhì)粘土分層回填，路堤填料最小強(qiáng)度應(yīng)符合公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范表3.3.1的規(guī)定。堆載范圍為排洪渠堤岸底寬及港中路路基底寬，排洪渠渠底不堆載預(yù)壓。

3 監(jiān)測(cè)及檢測(cè)

施工過程中，為了保證工程施工的質(zhì)量，需要準(zhǔn)確掌握巖土工程施工中相關(guān)的地質(zhì)信息、施工信息等，為工程施工質(zhì)量、施工安全等提供有力的依據(jù)，確保工程施工取得良好的效果。因此，在地基處理過程中，需要對(duì)相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)，具體包括對(duì)表層沉降、膜下真空度、空隙壓力、深層位移等等。下面就對(duì)這幾個(gè)方面的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行具體的說明。

3.1 表層沉降監(jiān)測(cè)

按約1 500 m2布置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的密度排列沉降觀測(cè)標(biāo)，沉降盤應(yīng)在插排水板前先埋設(shè)于砂墊層內(nèi)，監(jiān)測(cè)插板期間沉降量，鋪膜后即將沉降板移至膜上埋放，沉降板埋放時(shí)，嚴(yán)禁刮破薄膜，需先在膜上鋪一層土工布，再用砂找平，安放沉降板后，用砂包將沉降板圍起，保護(hù)好，并設(shè)保護(hù)標(biāo)志。沉降觀測(cè)誤差要求不大于2 mm，插排水板和抽真空初期每24 h觀測(cè)一次，真空壓力達(dá)到80 kPa后每48 h觀測(cè)一次。臨近停抽真空時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)沉降值。計(jì)算固結(jié)度，預(yù)測(cè)沉降趨勢(shì)，確定具體停抽時(shí)間，確保工后沉降滿足場(chǎng)地使用要求。

3.2 加固前后鉆孔取土

在進(jìn)行加固前，圖樣的選取位置為沉降鉆孔，而加固后取樣的位置為觀測(cè)孔附近。土樣選取的位置需要根據(jù)具體的深層沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行具體確定，根據(jù)《港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范》的要求進(jìn)行土工試驗(yàn)，主要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有以下幾個(gè)方面。

1）關(guān)于黏性土物理指標(biāo)，主要指的是天然重度、天然含水率、相對(duì)密度、飽和度、空隙比、液限、塑性指數(shù)、塑限、液性指數(shù)，而其力學(xué)指標(biāo)指的是壓縮系數(shù)或壓縮指數(shù)、抗剪強(qiáng)度（快剪、固結(jié)快剪）、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度等。

2）土的滲透系數(shù)、固結(jié)系數(shù)（固結(jié)和高壓固結(jié)試驗(yàn)）、前期固結(jié)壓力、靈敏度、有機(jī)質(zhì)含量等試驗(yàn)項(xiàng)目。

3.3 孔隙水壓力監(jiān)測(cè)

對(duì)空隙水壓力的監(jiān)測(cè)，需要在每一個(gè)分區(qū)中，分別設(shè)置一個(gè)水壓力傳感器，現(xiàn)在一般采用的傳感器為振弦空隙壓力計(jì)，同時(shí)在插板操作后進(jìn)行埋設(shè)。在深度方向上，每隔3 m設(shè)置一個(gè)水壓力傳感器，具體的埋設(shè)深度需要綜合考慮淤泥厚度等因素。各層深度傳感器均須滿足不同深度量程需要，各深度位置的傳感器宜分孔埋設(shè)，抽真空初期每24 h觀測(cè)一次，真空壓力達(dá)到80 kPa后每48 h觀測(cè)一次，根據(jù)實(shí)際觀測(cè)中，孔隙水壓力變化與真空度增加的速率，對(duì)固結(jié)、強(qiáng)度變化進(jìn)行具體的計(jì)算分析。

3.4 深層分層沉降監(jiān)測(cè)

在每一個(gè)分區(qū)中需要預(yù)留一個(gè)分層觀測(cè)孔，該觀測(cè)孔在插板后進(jìn)行埋設(shè)。在抽真空期，通過觀測(cè)孔進(jìn)行觀測(cè)的頻率為沒兩天一次，而滿載后，觀測(cè)頻率為每5天一次，當(dāng)然特殊情況可以酌情進(jìn)行加密頻率。根據(jù)觀測(cè)成果分析各土層的壓縮量及沉降變化規(guī)律。

3.5 深層位移監(jiān)測(cè)

將測(cè)斜管分別埋設(shè)到每個(gè)分區(qū)南、北側(cè)外圍，確保測(cè)斜管在不變形土層中的埋設(shè)深度超過3 cm。在抽真空期、堆載期間進(jìn)行觀察，觀測(cè)的頻率為2 d/次，而滿載后，觀測(cè)的頻率為5 d/次。另外，特殊情況可加密觀測(cè)。

4 質(zhì)量控制要求

1）在抽真空施工中，要注意管路連接通暢，膜不要漏氣，真空預(yù)壓全過程膜下真空度應(yīng)大于80 kPa。

2）所用材料要求：①在砂墊層與真空膜之間鋪設(shè)的無紡布，采用250 g/m2短纖針刺土工布其性能指標(biāo)需滿足國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布GB/ 17638—1998土工合成材料要求；②堆載預(yù)壓在真空膜上鋪設(shè)的無紡布，采用350 g/m2短纖針刺土工布，其性能指標(biāo)需滿足國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布GB/17638—1998土工合成材料要求；③中、細(xì)砂材料要求：含泥量=10%，粒徑大于0.075 mmn的顆粒超過總質(zhì)量的85%。施工過程中、細(xì)砂材料需要按照10 000 m2/點(diǎn)取樣送檢；中、粗砂墊層要求：含泥量<5%，滲透系數(shù)大于2×10-2 cm/s，中粗砂的粒度范圍為0.074~0.84 mm，無雜質(zhì)和有機(jī)物。施工過程中、粗砂材料需要按照5 000 m2/點(diǎn)取樣送檢；④塑料排水板宜選用濾膜連接為膠粘式的槽型塑料排水板，各項(xiàng)指標(biāo)必須滿足JTJ/T257—96塑料排水板質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求；⑤真空膜用聚乙烯（或聚氯乙烯）薄膜，膜厚0.12~0.14 mm，按同一批次隨機(jī)取樣進(jìn)行真空膜的性能指標(biāo)檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)必須滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求；⑥泥漿攪拌密封墻采用原狀淤泥土制成泥漿，泥漿比重1.35，不得含有粗顆粒，粘粒（<0.005 mm）的摻入比為35%。攪拌樁采用四噴四攪施工工藝，下攪速度初定為1.2 m/min，上攪速度初定為0.8 m/min。

3）卸載的標(biāo)準(zhǔn)。

①按實(shí)測(cè)沉降曲線推算的固結(jié)度大于90%；②連續(xù)10天實(shí)測(cè)沉降速率不大于1.0 mm/天。③滿足工程對(duì)沉降、承載力、有效壓力強(qiáng)度的要求。

5 結(jié)語

本工程采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法處理后，固結(jié)沉降在抽真空階段已基本完成，經(jīng)檢測(cè)沉降滿足要求，工期大大縮短。采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓，由于真空作用，使地基內(nèi)部處于負(fù)壓狀態(tài)，土體產(chǎn)生負(fù)的超靜孔隙水壓力、產(chǎn)生向加固區(qū)內(nèi)的收縮變形，堆載促使地基孔隙水壓力上升，兩者聯(lián)合增大了土體的落差，加快了地基排水和固結(jié)速度，并且施工過程中比較安全可靠。

[1]彭浩，姚成，牛海喜.真空排水聯(lián)合堆載預(yù)壓在公路軟基處理中的運(yùn)用[J].交通科技.2006（05）.

[2]駱行文，張華，楊明亮.真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法處理軟土關(guān)鍵技術(shù)與評(píng)價(jià)[J].土工基礎(chǔ)，2010（06）.

TU447

A

1673-1093（2015）04-0084-04

董文良，現(xiàn)就職于中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.04.019

2015-01-17；

2015-01-26