二次加固直排法真空預(yù)壓在天津臨港工業(yè)區(qū)中的應(yīng)用

單志浩，陳智軍，王強(qiáng)，呂琳，李勇，李茂記

（1.上海交通建設(shè)總承包有限公司，上海 200136；2.中交天津港灣工程研究院有限公司，港口巖土工程技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市港口巖土工程技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300222）

真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)30多年來(lái)在水運(yùn)工程中得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)緩解我國(guó)港口陸域用地緊缺、實(shí)現(xiàn)資源合理利用起到了重要作用[1-2]。

天津臨港工業(yè)區(qū)圍海造陸工程都是在原海相沉積層的基礎(chǔ)上吹填3.0~7.0 m淤泥質(zhì)土，在加固軟土地基時(shí)也多采用真空預(yù)壓法加固。隨著真空預(yù)壓近些年在天津臨港工業(yè)區(qū)的大面積應(yīng)用，交地量在不斷增加，項(xiàng)目用地的施工工期在縮短，但很多項(xiàng)目用地都是新近吹填的，場(chǎng)地土質(zhì)比較差，在沒(méi)有經(jīng)過(guò)相應(yīng)的處理不能直接進(jìn)行深層的加固施工。面對(duì)這種情況，摸索出一套成熟的切實(shí)可行的對(duì)新近吹填土層采用二次真空預(yù)壓加固的方法。

1 工程概況

天津臨港工業(yè)區(qū)二期圍海T4、T5區(qū)真空預(yù)壓工程（六標(biāo)段）共18個(gè)分區(qū)，本項(xiàng)目屬于新近吹填的區(qū)域，地表土質(zhì)比較差，部分區(qū)域地表土為流塑狀態(tài)，因此上部不經(jīng)過(guò)處理，無(wú)法進(jìn)行深層真空預(yù)壓加固施工，在征求有關(guān)各方意見(jiàn)后及借鑒前期施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)單位將傳統(tǒng)真空預(yù)壓法更改為二次加固的直排法進(jìn)行軟基加固。

根據(jù)檢測(cè)單位的加固前現(xiàn)場(chǎng)鉆探及室內(nèi)試驗(yàn)資料，一次加固前該加固區(qū)域的地質(zhì)情況見(jiàn)表1。第一大層為表層0.0～7.0 m，新近吹填土層，以淤泥及淤泥質(zhì)黏土為主，含水率高，屬于高壓縮性土；第二大層為8.0～18.0 m，海相沉積土層，以淤泥及淤泥質(zhì)黏土為主，含水率高，屬高壓縮性土；第三大層為18.0 m以下，以黏土、粉質(zhì)黏土為主，含水率低，屬中等壓縮性土。以上第一、二大層土為本次加固的主要加固對(duì)象。

表1 一次加固前各土層物理力學(xué)指標(biāo)分層統(tǒng)計(jì)表Table1 Layered tableof thephysico-mechanical index of soil layer beforeprimary reinforcement

2 施工過(guò)程

2.1 一次加固

天津臨港工業(yè)區(qū)二期圍海T4、T5區(qū)真空預(yù)壓工程（六標(biāo)段）在滿(mǎn)足吹填標(biāo)高停吹后，進(jìn)行一次加固施工，加固深度為表層的6.0 m范圍內(nèi)。1）在原泥面上用人工大面積鋪設(shè)1層200 g的編織布，再用人工大面積鋪設(shè)1層300 g無(wú)紡布，這樣形成一個(gè)墊層，即可以阻止淤泥上冒也可以滿(mǎn)足人員簡(jiǎn)單在墊層上面行走；2）采用人工進(jìn)行插板，首先將B型排水板裁減為每根6.6 m的短板，人工運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，引孔后采用人工施打進(jìn)入被加固土體，板間距為0.8 m×0.8 m，在排水板施打完畢后，于相鄰的兩排排水板中間布設(shè)φ40 mm濾管，然后將臨近兩排每根排水板板頭綁扎到濾管上，以此類(lèi)推將所有的排水板連接到濾管上，在垂直該濾管方向上按間距30 m布置橫向的φ40 mm濾管，相交處用四通連接，即將所有濾管聯(lián)通，從而將豎向排水通道與橫向排水通道有效連通；3） 利用人工大面積鋪設(shè)2層＞15 kN的土工格柵，一方面可以增加淺層抽真空期間的橫向排水通道作用，另外一方面還可以增加表層承載力，為后續(xù)吹設(shè)砂墊層施工打好基礎(chǔ)；4）完成格柵鋪設(shè)后，上面鋪設(shè)1層膜下200 g無(wú)紡布，鋪布時(shí)注意不要踩斷濾管，再加鋪2層塑料密封膜進(jìn)行密封。5）連接抽真空設(shè)備進(jìn)行抽真空，按間隔每5 d開(kāi)1/3數(shù)量真空泵緩慢加載，達(dá)到滿(mǎn)載60 kPa后連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行50 d，卸載進(jìn)行二次加固。

2.2 二次加固

為增加施工安全系數(shù)，同時(shí)更好地將水平排水通道連通，在被加固土體表面（一次加固可不揭膜，帶壓提早吹砂）吹填80 cm厚粉細(xì)砂，作為承載施工墊層，在墊層上施打排水板，間距為0.8 m×0.8 m，深度到-14.5 m，外留60 cm后割斷排水板，打設(shè)完畢后仔細(xì)清理、整平場(chǎng)地，將插板帶上來(lái)的淤泥污染物及現(xiàn)場(chǎng)垃圾清理干凈，鋪設(shè)φ50 mm濾管（鋪設(shè)過(guò)程參照一次加固），將濾管及排水板埋設(shè)在砂層內(nèi)10～20 cm，整平后鋪設(shè)1層200 g無(wú)紡布，再鋪設(shè)3層密封膜進(jìn)行密封，連接抽真空設(shè)備進(jìn)行抽真空，按間隔每3 d開(kāi)1/3數(shù)量真空泵緩慢加載，達(dá)到滿(mǎn)載85 kPa后穩(wěn)載連續(xù)運(yùn)行105 d，滿(mǎn)足加固要求后進(jìn)行卸載，檢測(cè)單位進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)。

3 一次加固及二次加固效果分析

在一次加固及二次加固過(guò)程中都做了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及加固前后的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作，通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了加固效果分析評(píng)價(jià)，包括沉降觀測(cè)結(jié)果和一次加固前后及二次加固后的室內(nèi)土工試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切試驗(yàn)[3]，現(xiàn)分析如下。

3.1 土體物理力學(xué)試驗(yàn)

一次加固前后均在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了取土工作，并進(jìn)行了室內(nèi)土工試驗(yàn)，淤泥及淤泥質(zhì)黏土一次加固前后土體物理力學(xué)指標(biāo)對(duì)比匯總見(jiàn)表2。

表2 一次加固前后土體物理力學(xué)指標(biāo)對(duì)比Table 2 Comparison of the soil physico-mechanical indexes before and after primary reinforcement

根據(jù)表2的對(duì)比數(shù)據(jù)可知，一次加固取得了一定的加固效果，使得表層6.0 m內(nèi)地基土體得到改善，一次加固后土體的含水量、孔隙比明顯降低，土體的壓縮性有效降低，土體內(nèi)的黏聚力及內(nèi)摩擦角增大，地基土強(qiáng)度有所提高。

二次加固前后均在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了取土工作，并進(jìn)行了室內(nèi)土工試驗(yàn)，淤泥及淤泥質(zhì)黏土二次加固前后土體物理力學(xué)指標(biāo)對(duì)比匯總見(jiàn)表3。

表3 二次加固前后土體物理力學(xué)指標(biāo)對(duì)比Table 3 Comparison of the soil physico-mechanical indexesbeforeand after secondary reinforcement

根據(jù)表3的對(duì)比數(shù)據(jù)可知，二次加固取得了很好的加固效果，地基土在一次加固的基礎(chǔ)上得到了更有效的加固，二次加固后表層及深層土體含水量、孔隙比均明顯降低，各層土體的壓縮性明顯下降，各土層的黏聚力及內(nèi)摩擦角顯著增大，地基土強(qiáng)度明顯提高，各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)均得到顯著改善。

3.2 十字板剪切試驗(yàn)

一次加固前后及二次加固前后，均在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了十字板剪切試驗(yàn)，一次加固前進(jìn)行了6 m深的人工十字板，二次加固前后進(jìn)行了20 m深的十字板剪切試驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果可知，一次加固前后的十字板抗剪強(qiáng)度Cu由1.5~3.4 kPa增加到2.3~7.2 kPa，二次加固后的十字板抗剪強(qiáng)度Cu為20.3~52.0 kPa，因此通過(guò)二次加固的直排法真空預(yù)壓加固效果突出，各土層的十字板抗剪強(qiáng)度增幅十分明顯，見(jiàn)圖1。

3.3 地表沉降觀測(cè)

一次加固及二次加固過(guò)程中，均對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，其中一項(xiàng)重要指標(biāo)就是地表沉降量的觀測(cè)，一次加固及二次加固土體發(fā)生了較大的壓縮固結(jié)，出現(xiàn)了很大的沉降，現(xiàn)將一次加固及二次加固的地表沉降量匯總?cè)绫?。

圖1 一次加固前及二次加固前后抗剪強(qiáng)度-深度曲線Fig.1 Curvesof shear strength-depth before primary reinforcement,and before and after secondary reinforcement

表4 地表總沉降量匯總表Table 4 Total settlement of surface mm

4 結(jié)語(yǔ)

天津臨港工業(yè)區(qū)二期圍海T4、T5區(qū)真空預(yù)壓工程（六標(biāo)段）采用二次加固的直排法真空預(yù)壓處理后，地基土的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)得到明顯改善，抗剪強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，說(shuō)明該方法對(duì)軟土地基的處理效果良好。

鑒于二次加固的直排法真空預(yù)壓加固效果良好，目前天津臨港工業(yè)區(qū)造陸工程已大面積推廣運(yùn)用，加固面積在不斷增加，其他類(lèi)似工程可參考借鑒。