真空和堆載聯(lián)合預(yù)壓地基處理設(shè)計(jì)及施工注意事項(xiàng)

劉青松

摘 要：某濱海地區(qū)圍海造地，對(duì)吹填的海底淤泥質(zhì)土進(jìn)行處理，采用真空和堆載聯(lián)合預(yù)壓地基處理，根據(jù)竣工后勘察和檢測(cè)，分析失敗原因，總結(jié)施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：吹填淤泥質(zhì)土;真空預(yù)壓;排水通道;覆土順序

某碼頭圍海造地采用吹填的淤泥質(zhì)土，邊界線(xiàn)設(shè)立隔堤，隔堤頂寬8.0m，采用山皮石（土）陸推，中間區(qū)域?yàn)榻g吸挖泥船直接吹填施工。設(shè)計(jì)采用真空和堆載聯(lián)合預(yù)壓進(jìn)行地基處理，以滿(mǎn)足后續(xù)場(chǎng)地使用要求。本工程吹填厚度約8～11m，吹填頂標(biāo)高為+2.0m。根據(jù)建設(shè)單位要求，本工程地基處理后要滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)備及人員等后續(xù)進(jìn)場(chǎng)施工條件，最終交地頂標(biāo)高為+3.5m，地基承載力≥80kpa。

一、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

本次勘察區(qū)地貌為海岸花崗巖剝蝕臺(tái)地，向海域微傾變?yōu)闉I海相沉積。吹填區(qū)泥面標(biāo)高約+2.0m，地形南高北低，起伏不大，吹填區(qū)泥面較平坦，大部分吹填區(qū)表面處于正在晾曬狀態(tài)，局部區(qū)域有大面積水覆蓋。根據(jù)本工程巖土勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地15m深度范圍內(nèi)的吹填區(qū)土質(zhì)評(píng)價(jià)如下：

（一）吹填土（Q4ml）：灰色，主要為流泥，大部分為流動(dòng)狀態(tài)，局部經(jīng)晾曬，大部分無(wú)強(qiáng)度，高壓縮性，土質(zhì)較均勻，切面較光滑，夾雜少量碎貝殼及有機(jī)質(zhì)，土質(zhì)極軟，鉆具自沉，搖振略具反應(yīng)，干強(qiáng)度高，韌性高。該層主要為吹填形成，在擬建場(chǎng)地分布廣泛，一般直接出露于表部，層厚一般為0.3～12.0m。靜力觸探比貫入阻力Ps加權(quán)平均值為0.118MPa，十字板不排水抗剪強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)值為2.27kPa。本層高含水量、高壓縮性、低強(qiáng)度的靈敏軟土，工程性質(zhì)差，不宜作為天然地基持力層，不能滿(mǎn)足簡(jiǎn)易施工機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)條件。

（二）吹填土（Q4ml）：灰色或灰黃色，飽和，松散～稍密。主要為粉土，其中夾雜粉砂、卵石、碎石等顆粒，顆粒不均勻，含云母、貝殼碎片，局部夾淤泥薄層，為混合物。吹填粉土區(qū)普遍分布，厚度一般為0.3～11.0m，吹填淤泥區(qū)厚度較薄。靜力觸探比貫入阻力Ps加權(quán)平均值為1.925MPa。

（三）淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（Q4m）： 灰色～灰黑色，流塑～軟塑，表層靈敏度高，干強(qiáng)度低，切面細(xì)膩光滑，有淤泥質(zhì)臭味，含碎貝殼。層頂標(biāo)高-5.37～-15.60m，厚度0.60～5.20m。靜力觸探比貫入阻力Ps加權(quán)平均值為1.285MPa?；疑倌噘|(zhì)粉質(zhì)粘土層在擬建場(chǎng)區(qū)普遍分布，相對(duì)較軟弱，且累加厚度較大，為影響遠(yuǎn)期沉降的主要地基土層。

二、設(shè)計(jì)要求

首先在吹填泥面上鋪設(shè)一層編織布（200g/m2）、一層無(wú)紡布（300g/m2），然后插設(shè)塑料排水板，排水板采用正方形布置，間距0.8m，插設(shè)深度為4.0m，外露0.6m。排水板插設(shè)完成后鋪設(shè)一層土工格柵（≥15KN）、一層膜下無(wú)紡布（200g/m2）和密封膜開(kāi)始真空預(yù)壓，真空預(yù)壓時(shí)間約110（試抽氣時(shí)，要求先分3批循環(huán)開(kāi)啟真空泵，每批只開(kāi)啟1/3的泵數(shù)量，每批持續(xù)時(shí)間為6天，再開(kāi)啟全部真空泵，真空度達(dá)到80kPa后開(kāi)始計(jì)時(shí)，真空預(yù)壓區(qū)的抽真空有效時(shí)間為90天）。真空預(yù)壓達(dá)到卸載標(biāo)準(zhǔn)后即停止抽真空進(jìn)行卸載，然后堆載3.4m厚的山皮土（考慮沉降量1.9m），堆載時(shí)間3個(gè)月，根據(jù)各部位沉降不同，整平碾壓至標(biāo)高3.5m。

為抽真空區(qū)域膜下存在不透水層會(huì)大大降低膜下真空度，對(duì)真空預(yù)壓的效果影響極大。一般在靠近臨時(shí)道路區(qū)域結(jié)合實(shí)際情況打設(shè)粘土密封墻。確保真空預(yù)壓的效果，在隔堤及東圍堤內(nèi)側(cè)設(shè)置粘土密封墻進(jìn)行密封，密封墻長(zhǎng)度約2295m，采用雙軸Φ700的粘土攪拌樁，搭接寬度不小于200mm，樁長(zhǎng)10m（原泥面平均標(biāo)高為-8.0m，吹填頂標(biāo)高為+2.0m，凈差為10m，粘土樁打設(shè)至原泥面）。粘土密封墻平面位置見(jiàn)平面圖（即MQ1～MQ8段）。粘土密封墻拌合后墻體的粘粒含量應(yīng)大于15%，滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s。

真空及堆載聯(lián)合預(yù)壓法施工工藝：

測(cè)量定位→鋪設(shè)編織布、無(wú)紡布→人工插設(shè)塑料排水板→排水板與濾管→連接 鋪設(shè)土工格柵、無(wú)紡布→鋪設(shè)密封膜→安裝射流裝置→抽氣至恒載→真空恒載抽氣→真空卸載→堆載山皮土

三、 效果檢驗(yàn)及原因分析

本工程按設(shè)計(jì)進(jìn)行真空預(yù)壓3個(gè)月后，又堆載1.5米厚山皮土并進(jìn)行碾壓，6個(gè)月后對(duì)處理后場(chǎng)地進(jìn)行載荷板試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和十字板剪切試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布置的十字板剪切試驗(yàn)孔和動(dòng)力觸探孔驗(yàn)證，整個(gè)場(chǎng)區(qū)的地層出現(xiàn)不均勻分層現(xiàn)象，原設(shè)計(jì)淤泥質(zhì)填土經(jīng)真空預(yù)壓后標(biāo)高在1.5米左右，上覆填土至標(biāo)高3.5米，上覆填土的厚度應(yīng)為2米，實(shí)際檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)上覆填土由北向南逐漸增厚，局部達(dá)5米深，孔深范圍內(nèi)基本為人工堆填的山皮土，而場(chǎng)地北側(cè)上覆土層有個(gè)別點(diǎn)不到0.5米，導(dǎo)致鉆機(jī)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備無(wú)法進(jìn)入場(chǎng)地。淤泥質(zhì)沖填土層統(tǒng)計(jì)的原狀土抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.3kPa，抗剪強(qiáng)度較低，差異性大，靈敏度變化大。重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)顯示土層差異性較大，場(chǎng)地不均勻性明顯。淺層平板載荷試驗(yàn)僅能在填土厚的區(qū)域做，北側(cè)部分區(qū)域表層土質(zhì)較軟，靜載設(shè)備無(wú)法進(jìn)入場(chǎng)地測(cè)試。

根據(jù)施工記錄，真空預(yù)壓期間排水通暢，沉降均勻，處理效果明顯，主要原因?yàn)槎演d時(shí)施工方案不合理。堆載時(shí)由于土層較軟，施工單位沒(méi)有分層回填，也沒(méi)有控制堆載速率，采用大型機(jī)械設(shè)備從場(chǎng)地一側(cè)向另一側(cè)堆填山皮土導(dǎo)致真空預(yù)壓后的黏性土被山皮土擠壓，向北側(cè)滑動(dòng)導(dǎo)致。

四、工程施工注意事項(xiàng)

材料的檢測(cè)報(bào)驗(yàn)，性能和指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，嚴(yán)禁使用再生塑料;濾管連接后應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中檢驗(yàn)與報(bào)驗(yàn);鋪設(shè)密封膜之前應(yīng)埋設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備;鋪設(shè)完后布設(shè)沉降標(biāo)，并進(jìn)行初始讀數(shù)測(cè)量;應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足一下3點(diǎn)時(shí)真空預(yù)壓卸載：1、抽真空3個(gè)月后，實(shí)測(cè)地面沉降速率連續(xù)5d平均沉降量小于或等于2.5mm/d;2、土層十字板抗剪強(qiáng)度Cu≥20kpa;3、固結(jié)度大于80%。

真空預(yù)壓在施工中的監(jiān)測(cè)內(nèi)容：真空度、地表沉降、分層沉降、孔隙水壓力、地下水位監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)頻次：加載期、壓載期前30天內(nèi)：1次/天;壓載期前30天后至卸載：1次/3天。

真空預(yù)壓應(yīng)采取有效措施隔斷透氣層或透水層，本工程采用黏土墻分區(qū)隔離，抽真空排水效果較好。

堆載預(yù)壓應(yīng)分級(jí)加載，第一級(jí)應(yīng)選用透水性強(qiáng)的材料，人工加載，加載過(guò)程中要進(jìn)行土體位移監(jiān)測(cè)，如果位移達(dá)到報(bào)警值應(yīng)停止加載。前一級(jí)荷載下地基的承載力滿(mǎn)足下一級(jí)荷載下地基的穩(wěn)定性要求時(shí)方能增加堆載，并逐級(jí)加載至設(shè)計(jì)值。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的淤泥質(zhì)土地區(qū)需要治理利用，在處理中一定要充分了解淤泥土的特性，預(yù)壓時(shí)間長(zhǎng)，高靈敏度，固結(jié)后避免擾動(dòng)，制定合理的施工方案。

參考文獻(xiàn)：

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[7]其它水運(yùn)工程現(xiàn)行規(guī)范。