連云港軟土地基處理窄型塑料排水板的應(yīng)用研究

李彪

摘 要：通過連云港地區(qū)軟土地基處理窄型塑料排水板直排式真空預(yù)壓工藝試驗(yàn)，探討了窄型塑料排水板在軟基處理中的應(yīng)用情況，結(jié)果表明：真空壓力在窄型塑料排水板中得到了較好的傳遞，在排水板深度范圍內(nèi)真空壓力基本能穩(wěn)定在80kPa左右;工后排水板復(fù)合體力學(xué)性質(zhì)變化不大，縱向通水量較工前略微降低，濾膜滲透系數(shù)降低明顯;窄型塑料排水板能在不增加排水板材料成本的基礎(chǔ)，縮短排水板間距，減少土中自由水的滲透路徑，使之在真空荷載下，更加快速的排出，減少加固時(shí)間，加固效果良好。

關(guān)鍵詞：窄型塑料排水板;真空預(yù)壓;真空壓力;加固效果

連云港港區(qū)吹填軟土層具有高含水率、高液限、高靈敏度、高壓縮性、低強(qiáng)度和低滲透性等特點(diǎn)，使得該土層在采用真空預(yù)壓加固工藝時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)抽真空時(shí)間過長，而且處理效果不佳的問題。針對(duì)該問題本文進(jìn)行了窄型塑料排水板直排式真空預(yù)壓工藝試驗(yàn)，分析了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及加固后檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)窄型塑料排水板預(yù)壓處理效果進(jìn)行介紹，為今后類似工程提供借鑒。

目前常用塑料排水板寬度在10cm左右，厚度為3.5mm～6mm，B型板縱向通水量大于25cm3/s即日均排水量在2.16m3以上[1]。真空預(yù)壓加固土層一般為飽和軟土，地基的固結(jié)是由于在真空荷載超孔隙水壓力的消散，即加固地基中自由水的排出，因此加固過程中地基沉降量乘以加固面積即為抽真空過程中自由水排出的體積量，連云港港區(qū)真空預(yù)壓過程中沉降量一般約為3m左右，按照抽真空時(shí)間為150d計(jì)算，1m2加固區(qū)每天排水量約為0.02m3，通過對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)目前常用塑料排水板的日均排水量約為加固區(qū)地基日均排水量的100倍，因此將排水板板寬降低至5cm，其通水量也能滿足地基加固過程中自由水排出的需要，而且通過適當(dāng)縮短排水板間距，還能夠減少土中自由水的滲透路徑，使之在真空荷載下，更加快速的排出，這樣在不增加排水板材料成本的基礎(chǔ)，減少加固時(shí)間，提高加固效果。下面以連云港徐圩港區(qū)某工程為例，介紹這種窄型塑料排水板在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程中的應(yīng)用。

1工程概況

連云港某地基處理工程位于連云港徐圩港區(qū)，地基處理面積為39451m2。施工區(qū)域原為海域淺灘，現(xiàn)已沖填形成陸域，淺部主要為吹填形成的淤泥，表面淤泥質(zhì)土裸露。地表層連續(xù)分布有軟弱土層——淤泥及粘土，具有含水率大、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高等特性，低～中靈敏度。

本工程采用直排式真空預(yù)壓法進(jìn)行地基加固處理，分為兩個(gè)加固區(qū)。工作墊層為0.5m厚中粗砂，塑料排水板采用5cm窄型塑料排水板（性能指標(biāo)達(dá)到B型塑料排水板標(biāo)準(zhǔn)），間距0.7m，正方形布置，排水板打入深度為25m。

根據(jù)加固前鉆孔資料，本場(chǎng)地地基土層由上到下依次為：

①1淤泥：全場(chǎng)地均有分布，呈灰色，流塑狀態(tài)，高壓縮性，近期人工吹填而成。

①2淤泥：全場(chǎng)地均有分布，呈灰色，軟塑狀態(tài)，含粉土夾層，高壓縮性，近期人工吹填而成。

②淤泥：場(chǎng)區(qū)普遍分布，呈灰色，軟塑狀態(tài)，高壓縮性，海相沉積而成。

③粘土：場(chǎng)區(qū)普遍分布，褐色，硬塑狀態(tài)，中等壓縮性，海相沉積而成。

2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

通過對(duì)真空預(yù)壓過程中的監(jiān)測(cè)，掌握真空預(yù)壓過程中吹填土地基的地表沉降、孔隙水壓力、排水板中真空壓力傳遞等的變化情況，為分析窄型塑料排水板在直排式真空預(yù)壓工藝中的應(yīng)用情況提供數(shù)據(jù)支持。

2.1地表沉降觀測(cè)

本工程主要加固土層為新近吹填土和原海相沉積淤泥，均為欠固結(jié)土，土體中存在尚未消散的超靜孔隙水壓力，在打設(shè)塑料排水板后，由于土層排水路徑縮短，地基土在其自重壓力作用下，很快產(chǎn)生一定量的固結(jié)沉降。加固土體的沉降主要包括打板期間沉降、預(yù)壓期間沉降和工后沉降[2]，本次監(jiān)測(cè)過程中的地表沉降包括打板期間沉降和真空預(yù)壓期沉降。加固區(qū)地表實(shí)測(cè)沉降和通過實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)采用雙曲線法[3]推算地基土的固結(jié)度匯總?cè)绫?所示。

2.2 孔隙水壓力觀測(cè)

打設(shè)塑料排水板后，在真空預(yù)壓區(qū)中心點(diǎn)附近埋設(shè)1組孔隙水測(cè)頭，埋設(shè)位置在排水板所圍區(qū)域的中心位置，埋設(shè)深度為自地表以下2m，每隔3m一個(gè)側(cè)頭，最大埋深為20m。真空預(yù)壓施工期間土體內(nèi)部孔隙水壓力消散情況如表2所示。

2.3真空壓力傳遞情況

在真空預(yù)壓期間，為了了解真空壓力沿窄型塑料排水板的傳遞損失，判斷真空荷載在垂直方向上的分布情況、影響深度，在每個(gè)區(qū)排水板中各埋設(shè)一組孔隙水壓力測(cè)頭，以便觀測(cè)加固區(qū)內(nèi)真空壓力的傳遞情況。根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制真空壓力～深度關(guān)系曲線見圖2。

由上圖可以看出在真空預(yù)壓過程中，真空壓力在窄型塑料排水板中得到了較好的傳遞，在排水板深度范圍內(nèi)真空壓力基本能穩(wěn)定在80kPa左右。

3檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

真空預(yù)壓加固前后分別在1區(qū)和2區(qū)進(jìn)行了窄型塑料排水板質(zhì)量檢驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)取土及室內(nèi)試驗(yàn)。

3.1加固前后窄型塑料排水板指標(biāo)變化

對(duì)加固前、后窄型塑料排水板進(jìn)行了復(fù)合體單位長度質(zhì)量試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、通水量試驗(yàn)、濾膜單位面積質(zhì)量試驗(yàn)和滲透試驗(yàn)，如表3所示。

通過上表可以看出工后排水板復(fù)合體力學(xué)性質(zhì)變化不大，縱向通水量較工前略微降低，濾膜滲透系數(shù)降低明顯，但也滿足B型排水板濾膜滲透系數(shù)指標(biāo)（≥5×10-4cm/s）[1]。

3.2加固前后土的物理指標(biāo)的變化

加固前后土體物理指標(biāo)變化最為明顯，加固范圍內(nèi)平均含水率、孔隙比其變化情況如表4所示。

通過表4可以看出，真空預(yù)壓加固后兩個(gè)加固區(qū)處理深度范圍內(nèi)土體含水率平均降低了13.6%，孔隙比減少了0.346，加固效果良好，土質(zhì)改善較明顯。

3.3加固前后十字板剪切強(qiáng)度的變化

各區(qū)加固前后十字板剪切強(qiáng)度均值見表5。

通過表5可以看出，真空預(yù)壓加固后兩個(gè)加固區(qū)處理深度范圍內(nèi)土體十字板剪切強(qiáng)度增長了15.6kPa，增長幅度較大，地基處理效果較為明顯。

4結(jié)論

通過窄型塑料排水板直排式真空預(yù)壓工藝試驗(yàn)，分析了加固過程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及加固后的檢測(cè)數(shù)據(jù)，得出以下結(jié)論：

（1）真空壓力在窄型塑料排水板中得到了較好的傳遞，在排水板深度范圍內(nèi)真空壓力基本能穩(wěn)定在80kPa左右。

（2）工后排水板復(fù)合體力學(xué)性質(zhì)變化不大，縱向通水量較工前略微降低，濾膜滲透系數(shù)降低明顯。

（3）窄型塑料排水板能在不增加排水板材料成本的基礎(chǔ)，縮短排水板間距，減少土中自由水的滲透路徑，使之在真空荷載下，更加快速的排出，減少加固時(shí)間，加固效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 水運(yùn)工程塑料排水板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程（JTS 206-1-2009）[S].北京，2009.

[2] 孫立強(qiáng)，閆澍旺，何洪娟，李偉. 吹填土地基在真空預(yù)壓插板期間的沉降計(jì)算[J]，水利學(xué)報(bào)，2010，41（5）：101-103.

[3] 水運(yùn)工程地基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTS147-2017） [S].北京，2018.