探討使用真空預(yù)壓進(jìn)行軟基處理過程中的軟弱夾層形成原因及處理方案

劉明亮

摘 要：本文結(jié)合工程實(shí)例探討了使用真空預(yù)壓進(jìn)行軟基處理過程中的軟弱夾層形成的原因，并提出了具體的處理方案，希望為類似施工提供一些參考。

關(guān)鍵詞：軟弱土層；真空預(yù)壓；軟土地基；翻曬

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，土地資源成為了城市發(fā)展的一個(gè)限制因素。因此通過圍堤吹填、圍海造陸等工程，能夠?qū)ρ睾┩窟M(jìn)行積極利用，從而為城市發(fā)展拓展空間，這就需要對(duì)軟基進(jìn)行加固處理。常采用的方法有堆載預(yù)壓、強(qiáng)夯、真空預(yù)壓等，其中真空預(yù)壓技術(shù)是軟弱地基處理的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，但是在運(yùn)用真空預(yù)壓進(jìn)行軟基處理的過程中也要注意防范和處理軟弱夾層，以免對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量造成影響。

一、工程概況

本工程位于天津?yàn)I海新區(qū)南港工業(yè)區(qū)西港池南側(cè)，造陸總面積約為71萬㎡，東西方向長(zhǎng)2327m，南北方向?qū)?00m。其中建設(shè)擋埝長(zhǎng)度約2293.01m，擋埝下地基預(yù)處理面積68790.30㎡，分為9個(gè)區(qū)，需要真空預(yù)壓處理的面積為614791.91㎡分為28個(gè)區(qū)。

在中鐵建港航局對(duì)該區(qū)域進(jìn)行吹填之后，經(jīng)過兩年時(shí)間的天然風(fēng)干及沉降，由我司負(fù)責(zé)使用真空預(yù)壓對(duì)軟基進(jìn)行處理。歷時(shí)9個(gè)月完成了真空預(yù)壓的卸載工作，但是在完成卸載之后發(fā)現(xiàn)真空預(yù)壓區(qū)存在軟弱夾層，也就是真空預(yù)壓軟基處理沒有獲得應(yīng)有的效果。

該軟弱夾層平均厚度為2～4米，位于原吹填土中，吹填砂墊層之下3～5米之間，厚度不一。在開展真空預(yù)壓之前，該工程對(duì)軟基地質(zhì)情況進(jìn)行了勘查。吹填土主要為灰黑色淤泥，最小厚度3米（邊沿區(qū)域），最大厚度16米，局部還有粉砂，平均厚度12米，遍布整個(gè)場(chǎng)地。土質(zhì)極差，呈松散狀態(tài)。吹填土的表層具有中粗砂、中細(xì)砂、細(xì)沙、夾粘土，并伴有貝殼碎屑、腐殖質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和粘性土，局部含有粉質(zhì)粘性土。其具有較差的力學(xué)性質(zhì)，以及易流變和易觸變的性質(zhì)[1]。

二、使用真空預(yù)壓的情況以及軟弱夾層的形成

在本次工程中以淤泥層和吹填土作為真空預(yù)壓軟基處理的主要對(duì)象，施工設(shè)計(jì)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是預(yù)計(jì)固結(jié)度超過85%，地基加固后的連續(xù)7天的實(shí)測(cè)平均沉降量少于2.5mm/d，加固后的土地十字板剪切強(qiáng)度增加量要達(dá)到18kPa，交工面上的地基承載力，得小于80kPa。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，真空度必須不小于85kPa，如果連續(xù)7天，每天實(shí)測(cè)地面的沉降量均低于2.5毫米，地基固結(jié)度也超過了85%，就可以進(jìn)行停放和卸載。在該工程中，100-118天內(nèi)的實(shí)際真空度能夠維持在85kPa，平均沉降量達(dá)到了1.961米，最小沉降量為1.512米，最大沉降量達(dá)到了2.137米，均達(dá)到了設(shè)計(jì)的卸載標(biāo)準(zhǔn)。完成卸載之后開始檢測(cè)土體，根據(jù)十字板剪切檢測(cè)的結(jié)果來看，施工之后出現(xiàn)了軟弱夾層。原狀土和砂墊層具有較好的加固效果，面積大約為20萬平方米。但是原狀土和砂墊層之間的吹填層的部分泥層為軟弱層，尚未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)勘查發(fā)現(xiàn)，該軟弱夾層的平均厚度為4米，最小厚度為2米，最大厚度為7米，主要分布在經(jīng)過天然沉降的原吹填土之中、砂墊層（1米厚）之下3～5米的區(qū)域，呈夾心巧克力狀分布。

通過分析發(fā)現(xiàn)，軟弱夾層位于經(jīng)過天然沉降的原吹填土之中，根據(jù)靜力觸探檢測(cè)結(jié)果，這種比較特殊的情況有違于真空預(yù)壓法的機(jī)理。在整個(gè)施工過程中，嚴(yán)格執(zhí)行了真空預(yù)壓軟基處理的各項(xiàng)工序，并未出現(xiàn)操作問題。而且砂墊層的施工厚度也高于設(shè)計(jì)要求，平均達(dá)到了1米。按照設(shè)計(jì)要求，85kPa以上的真空恒載時(shí)間不得低于100天，在實(shí)際施工中也達(dá)到計(jì)時(shí)要求。通過在軟弱夾層區(qū)域內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣，并對(duì)取來的土樣進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)和土工試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)軟弱夾層區(qū)域到土質(zhì)達(dá)到了70%的膠粒和粘粒總含量，50%的膠粒含量，具有滲透性差、含水率高、強(qiáng)度低、壓縮高、承載力差、內(nèi)摩擦角小、級(jí)配差等特點(diǎn)。

通過對(duì)前期吹填施工情況的調(diào)查了解，在該工程在之前吹填施工的過程中使用的主要船機(jī)設(shè)備是小絞吸船。小絞吸船具有較小的吹填能量，這是由于其管徑一般不超過50厘米，因此能夠絞吸的深度有限。因此這種小絞吸船吹填的主要物質(zhì)是細(xì)顆粒的淤泥質(zhì)土質(zhì)，在作業(yè)的過程中具有較差的吹填物整體工程性質(zhì)。與此同時(shí)該工程的船機(jī)設(shè)備分布的主要區(qū)域是西港池，吹填土也主要取自西港池的淤泥，造成吹距較遠(yuǎn)，嚴(yán)重?fù)p傷吹填能量。這也造成了吹填土顆粒具有嚴(yán)重的人工分選，離管口越遠(yuǎn)的顆粒越細(xì)，離管口越近的顆粒越粗。這樣一來在離管口較遠(yuǎn)的區(qū)域就形成了浮泥狀的物質(zhì)，形成了越來越差的土的工程性質(zhì)。經(jīng)過勘察發(fā)現(xiàn)軟弱夾層均處于排水口位置，以及離管口較遠(yuǎn)的位置[2]。

三、對(duì)軟弱夾層進(jìn)行處理

首先可以考慮使用開山石、開山土、碎石和砂作為回填墊層，然后再進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，使用低能量的強(qiáng)夯處理方案[3]。其次，卸載前，通過十字板試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于存在軟弱層的區(qū)域繼續(xù)進(jìn)行1-2個(gè)月的抽真空；第三，二次真空預(yù)壓仍存在較大軟弱層的區(qū)域，重新對(duì)該區(qū)域進(jìn)行淺層塑料排水板進(jìn)行打設(shè)，繼續(xù)1-2個(gè)月的抽真空，卸載之后消除了一部分軟弱夾層。最后，對(duì)于軟弱層較薄的區(qū)域，可以進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)處理，也就是部分置換加上開挖翻曬，或者開挖加上回填墊層或開山土、磚渣等。

為了保障處理的效果，應(yīng)該根據(jù)不同的工期要求來選擇合適的補(bǔ)強(qiáng)處理方案，先進(jìn)行典型施工，獲得施工的參數(shù)和方案，再比較其經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指數(shù)。該工程使用的補(bǔ)強(qiáng)施工作為處理方案，也就是對(duì)存在軟弱層的區(qū)域繼續(xù)1-2個(gè)月的抽真空，卸載之后對(duì)還存在軟弱層的區(qū)域進(jìn)行開挖翻曬，以消除軟弱夾層，處理效果較好。

四、結(jié)語

針對(duì)真空預(yù)壓軟土地基處理過程中可能造成的軟弱夾層的問題，根據(jù)該工程的處理經(jīng)驗(yàn)，在吹填造地時(shí)應(yīng)該選擇大功率的船機(jī)，可以有效的避免軟弱夾層的形成。并且合理地布置吹填管口，盡量使土顆粒的分布更為均勻。為了使吹填土具有較好的工程性質(zhì)，應(yīng)該及時(shí)排出吹填水。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫立強(qiáng)，閆澍旺，李偉.真空–堆載聯(lián)合預(yù)壓加固吹填土地基有限元分析法的研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào).2010，（04）.

[2]劉仲軍.真空預(yù)壓淺層處理法在天津沿海軟基處理中的應(yīng)用研究[J].水道港口. 2012，（03）.