真空預(yù)壓在港口吹填土地基加固中的應(yīng)用分析

張瑞元

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，武漢430040）

1 港口吹填土施工概述

當(dāng)前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢(shì)頭良好，作為航運(yùn)經(jīng)濟(jì)得以持續(xù)發(fā)展的必要基礎(chǔ)，港口工程建設(shè)也迎來(lái)了發(fā)展新時(shí)期，與之相關(guān)的吹填造陸工程規(guī)模持續(xù)加大。港口吹填土施工是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，其具有高度的復(fù)雜性，伴隨著各個(gè)港區(qū)的差異化，實(shí)際吹填土施工也不盡相同。

就當(dāng)前的吹填軟土地基加固施工而言，真空預(yù)壓法的可行性較高，實(shí)際施工成果表明此方式所帶來(lái)的施工質(zhì)量良好[1]。但也應(yīng)意識(shí)到，吹填土施工過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)各類(lèi)工程質(zhì)量問(wèn)題，其中以淤泥包和淤泥上返現(xiàn)象最為明顯，從而對(duì)工程質(zhì)量造成嚴(yán)重影響[2]。對(duì)此，必須做好軟土地基加固工作，控制好豎向排水管的深度，提升水平排水系統(tǒng)的效率，確保工藝方法的合理性，由此提升地基加固的效果。

2 工程概況

該港口工程一期施工共分為A、B、C3大區(qū)域，均對(duì)其進(jìn)行圍海吹填造地施工?；谡婵疹A(yù)壓法處理起到加固地基的效果。在鋪設(shè)水平排水通道時(shí)，需設(shè)置中粗砂排水墊層結(jié)構(gòu)，在豎向排水通道施工時(shí)，需使用到塑料排水板材料，并將彼此間距控制為0.85 m，基于正方形的方式布置。

3 地質(zhì)條件

分析施工區(qū)域內(nèi)的地基土可知，主要以Q4后期沉積土為主，此外還伴有一定量的近期人工吹填土，具體表現(xiàn)為淤泥、黏土這兩大形式。受土體沉積時(shí)間較短的影響，加之自重的作用，土體尚未達(dá)到完全固結(jié)狀態(tài)。在加固前對(duì)其進(jìn)行實(shí)地勘察發(fā)現(xiàn)，土體可細(xì)分為淤泥層、黏土層等多種土質(zhì)結(jié)構(gòu)，其中淤泥質(zhì)黏土以及黏土層所具備的力學(xué)性能欠佳，需要圍繞其展開(kāi)土層加固施工，以便保證后續(xù)吹填土施工的順利進(jìn)行。

4 真孔預(yù)壓加固效果應(yīng)用分析

4.1 剪切強(qiáng)度

在尚未開(kāi)始加固施工前，選取真空預(yù)壓中心區(qū)域，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行十字板剪切試驗(yàn)；經(jīng)加固處理后再次進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，由此得出施工前后的土層抗剪強(qiáng)度變化情況，具體結(jié)果可參見(jiàn)圖1。分析加固前后的效果可知，經(jīng)加固處理后所得到的土層抗剪強(qiáng)度得到了明顯的改善，就強(qiáng)度提升幅度這一指標(biāo)而言，非透氣區(qū)所帶來(lái)的效果更為良好，此外土層下部的強(qiáng)度提高幅度更明顯。

圖1 加固前后十字板剪切試驗(yàn)

4.2 靜力觸探試驗(yàn)

圖2 為2組加固前后靜力觸探曲線(xiàn)（C1組和C2組）。整體上看，吹填土地基經(jīng)過(guò)真空預(yù)壓加固后，深度10 m內(nèi)觸探貫入阻力Ps值提高明顯。同時(shí)也注意到，土層不同深度范圍內(nèi)土體Ps提高程度有所不同。在0~1 m范圍內(nèi)土體的Ps值約為加固前的1.5倍。1~5 m范圍內(nèi)土體的Ps值提高約10倍，說(shuō)明真空預(yù)壓對(duì)該土層加固顯著。而5~10 m以下土層Ps值約為加固前2倍，說(shuō)明真空預(yù)壓對(duì)該土層的也產(chǎn)生了較好的加固效果。

圖2 加固前后靜力觸探試驗(yàn)曲線(xiàn)

由上述結(jié)果可以得知，對(duì)于真空預(yù)壓區(qū)而言，其周邊的粉砂透氣層所帶來(lái)的沉降問(wèn)題得到了良好的控制，對(duì)應(yīng)的沉降量明顯偏小，在施工過(guò)程中應(yīng)設(shè)置淤泥攪拌樁，從而對(duì)加固區(qū)進(jìn)行密封處理。

4.3 物理力學(xué)指標(biāo)

在加固前后均對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行取土試驗(yàn)，圍繞物理力學(xué)性質(zhì)展開(kāi)分析，對(duì)改進(jìn)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，明確加固施工后帶來(lái)的真空預(yù)壓處理效果。相比于原始區(qū)域而言，經(jīng)加固處理后所得到的土體含水率明顯縮減，孔隙得到了良好的控制，對(duì)應(yīng)的剪切強(qiáng)度也有明顯的提升。由此可知，經(jīng)加固處理后所得到的各類(lèi)土層結(jié)構(gòu)物理力學(xué)指標(biāo)均得到了良好的改善，因此，在本工程中真空預(yù)壓軟基加固方式具有良好的可行性。

5 存在的問(wèn)題及對(duì)策

5.1 局部出現(xiàn)淤泥包

在實(shí)際施工過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，對(duì)此有必要采取針對(duì)性解決措施?；谔嵘┕ば实哪康模谧龊眉庸坦ぷ骱髴?yīng)隨即進(jìn)行回填砂性土施工，在此環(huán)節(jié)宜使用水上吹填砂性土的方法，由此縮短施工所需時(shí)間。但過(guò)程中出現(xiàn)了較為明顯的淤泥包隆起現(xiàn)象，此時(shí)需要合理劃分回填區(qū)，由此形成若干個(gè)施工小塊，在此基礎(chǔ)上由分隔砂堤逐步向中部區(qū)域展開(kāi)填砂施工，整個(gè)過(guò)程應(yīng)以勻速的方式進(jìn)行，在分叉管的作用下可以提升施工效率，并能夠?qū)崿F(xiàn)管口的靈活移動(dòng)，由此避免淤泥包聚集現(xiàn)象[3]。施工中需使用到門(mén)架式插板機(jī)，并在設(shè)備下方墊入一定厚度的鋼板，由此起到擴(kuò)大受力面積的效果，確保施工的順利進(jìn)行。

5.2 回填過(guò)程中局部區(qū)域漏砂

受吹填土軟弱性的影響，在進(jìn)行荊笆以及土工布鋪設(shè)時(shí)極容易出現(xiàn)變形或是拉裂等現(xiàn)象，并進(jìn)一步引發(fā)砂性土向淤泥區(qū)域沉陷的問(wèn)題。對(duì)此，需要提升鋪設(shè)基層的強(qiáng)度，適當(dāng)提升荊笆的層數(shù)，控制好搭接長(zhǎng)度，在此基礎(chǔ)上方可鋪設(shè)編織布。此外，應(yīng)對(duì)編制膜袋進(jìn)行分塊處理，而后進(jìn)行吹填施工。

5.3 打設(shè)排水板淤泥上返嚴(yán)重

在進(jìn)行插板作業(yè)時(shí)，由于施工區(qū)域內(nèi)的原始條件欠佳，因此，剛結(jié)束吹填后將會(huì)產(chǎn)生明顯的淤泥上返現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)淤泥積深將會(huì)超過(guò)1 m，這嚴(yán)重制約了后續(xù)排水效果。為了避免此問(wèn)題，則需要安排大量人員對(duì)其進(jìn)行清理。由于板頭回縮均有明顯的滯后性，需要適當(dāng)加長(zhǎng)板頭外露部分的長(zhǎng)度。

5.4 存在透氣層

在圍繞退讓區(qū)膜溝進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)時(shí)，實(shí)際所得的北側(cè)與西側(cè)地層情況與之前的勘查結(jié)果具有高度的一致性，即3 m以下區(qū)域?yàn)榧?xì)砂層。由于砂層的硬度較高，加之挖機(jī)臂長(zhǎng)的限制，極容易引發(fā)側(cè)壁坍塌現(xiàn)象?？傮w來(lái)說(shuō)，此環(huán)節(jié)的施工難度較大，經(jīng)開(kāi)挖施工后將會(huì)存在抽真空質(zhì)量隱患。對(duì)此，需要使用大功率挖掘機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)，測(cè)定開(kāi)挖深度，當(dāng)其達(dá)到4 m后便將淤泥與細(xì)砂混合，基于局部換填淤泥的方式可以提升密封性能。但受砂層深度較大的影響，無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)隔斷，因此，所帶來(lái)的密封效果相對(duì)有限。經(jīng)商談后決定按原計(jì)劃進(jìn)行施工，即開(kāi)挖至壓膜溝，并做好膜下區(qū)域的真空度監(jiān)測(cè)工作[4]。

5.5 局部加固效果不明顯

在局部排水口施工過(guò)程中，由于吹填土具有明顯的軟弱性，即便經(jīng)過(guò)了處理，但地下1.5～3.0 m范圍內(nèi)的土體特性并未發(fā)生明顯的改變，依然為流泥狀。對(duì)此，以換填砂墊層等方法為基礎(chǔ)，做好局部的二次補(bǔ)強(qiáng)加固作業(yè)，確保區(qū)域內(nèi)負(fù)荷工程要求。

應(yīng)做好吹填土的控制工作，使其達(dá)到相對(duì)均衡的狀態(tài)，盡可能縮減圍池面積，均勻設(shè)置吹填口，將吹泥管安裝到位，最大限度地緩解淤泥集中堆積的現(xiàn)象，以便后續(xù)軟基處理的順利進(jìn)行。當(dāng)采用真空預(yù)壓法時(shí)應(yīng)注重砂墊層的質(zhì)量，確保粒徑、厚度等指標(biāo)均達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)，基于此方式可以形成高效的橫向排水通道。

6 結(jié)語(yǔ)

伴隨著港口事業(yè)的發(fā)展，真空預(yù)壓法的應(yīng)用程度也逐步加深。當(dāng)前，我國(guó)的港口吹填土地基加固工程已經(jīng)取得了一些成果，但依然有諸多問(wèn)題有待研究，對(duì)應(yīng)的技術(shù)水平局限性較強(qiáng)。本文則對(duì)此展開(kāi)了探討，提出一些可行的方法，以期給相關(guān)工程提供可行參考。