港口工程高真空擊密法軟地基處理效果分析

任強(qiáng) 中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

1.高真空擊密法施工工藝簡(jiǎn)述

1.1 高真空擊密法的優(yōu)勢(shì)

（1）成本費(fèi)用較傳統(tǒng)式方式方法降低約30%左右；

（2）工期較短：用本技術(shù)可以節(jié)省約50%的施工工期；

（3）質(zhì)量水平穩(wěn)定：調(diào)節(jié)地基承載，借助調(diào)節(jié)工程施工地基沉降量，釋放不一樣的夯擊能量，合理有效調(diào)節(jié)工后地基沉降：利用不一樣的工程施工技術(shù)參數(shù)，可合理有效地控制差沉降；

（4）工程建筑生態(tài)環(huán)境保護(hù)：地基處理施工整個(gè)過程不含有任何的添加物，不存在泥漿和其余廢棄物產(chǎn)生。

1.2 高真空擊密法的特性

高真空擊密法是一種快速排水快速打密方式方法，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具備下面技術(shù)特性：

（1）通過地質(zhì)構(gòu)造、巖層的特性，用特別制作的高真空系統(tǒng)強(qiáng)制性調(diào)節(jié)水分含量，調(diào)節(jié)需求處理的土質(zhì)逐步貼近加固密實(shí)的最合適的水分含量；

（2）需要采用特殊的大型擊密機(jī)器設(shè)備將處理土分層擊密，使之逐步實(shí)現(xiàn)最大的密實(shí)度；

（3）在施工時(shí)，通過土層的自振工作頻率，調(diào)節(jié)擊振工作頻率；

（4）通過不一樣土質(zhì)的透水率、含水量，每一層土壤進(jìn)行多次分層，強(qiáng)制性調(diào)節(jié)真空度、真空氣量、穩(wěn)定平衡技術(shù)參數(shù)；

（5）可以通過地基處理施工深度的需求，科學(xué)合理運(yùn)算土的擊密能量。

1.3 真空排水

對(duì)飽和軟土地基，選用高真空擊密法處理軟土地基時(shí)，需要先將地下水位下降至地表2m以下。通常選用三次真空排水，主要是對(duì)表填土和下臥軟層開展合理有效的真空排水，真空埋管的實(shí)際技術(shù)參數(shù)關(guān)鍵在于軟層的埋深。通常情況下，深管插進(jìn)軟層底部，淺管插進(jìn)軟層中部。外部封管距離約為2m，處理區(qū)外圍約2.5m。

表1 部分土質(zhì)

表2 靜力觸探結(jié)果表

1.4 高真空擊密法加固軟基設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)的選擇

高真空擊密法用以處置軟土地基，其設(shè)計(jì)方法具體涉及兩部分：

（1）排水設(shè)計(jì)方案，涉及豎向排水體和真空管的設(shè)定深度和布局距離；

（2）強(qiáng)夯地基處理設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)。在選用高真空擊實(shí)法時(shí)，設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)應(yīng)總體充分考慮兩個(gè)要素，在工程施工全過程中，緊密結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)持續(xù)不斷調(diào)節(jié)工程施工技術(shù)參數(shù)，切實(shí)保障孔隙水壓力消退和強(qiáng)夯地基處理的最佳組合，以實(shí)現(xiàn)加固地基、避免出現(xiàn)“橡皮土”的最終目的。

2.工程概況

本港口物流中心工程總體的建筑面積28.15萬m。工作場(chǎng)所大概有21.5萬m，具體包括外部辦公場(chǎng)所和現(xiàn)場(chǎng)工作區(qū)域。依照施工工藝需求，港口前沿區(qū)、重卡車場(chǎng)區(qū)、綜合性工作區(qū)域和主干路的路面要求荷載為40kPa，小型轎車市場(chǎng)和外部辦公區(qū)域20kPa。

3.試驗(yàn)測(cè)試階段

3.1 試驗(yàn)區(qū)的施工方案

吹填區(qū)標(biāo)高5.50～16.6m，外部場(chǎng)地標(biāo)高相對(duì)比較高。故此，必須要清理過多的土壤，平整場(chǎng)地，隨后清理表面層的軟土，用運(yùn)輸土回填生成施工墊層。泥坑區(qū)從陸域生成設(shè)計(jì)標(biāo)高往下回填2m，在這當(dāng)中0.5m地表是開山石渣，棄土區(qū)生成設(shè)計(jì)高度往下0.5m的回填。下一步，將B形塑料排水板以大概1.2×1.2m的間隔置放在①-2 層沖填土的層底。結(jié)束以上工作后，就可以組裝真空管，另外展開真空處理和強(qiáng)夯施工擊密。

3.2 試驗(yàn)區(qū)的檢測(cè)結(jié)論

（1）綜合分析動(dòng)態(tài)貫入試驗(yàn)和1孔標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)具體結(jié)果表明，素填土的準(zhǔn)許承載能力為160～260kPa，吹填土①的容許承載能力為120～200 kPa，吹填土②的容許承載能力為100～200kPa。在試驗(yàn)深度范圍內(nèi)，加固實(shí)際效果顯著。

（2）對(duì)淤泥一區(qū)8點(diǎn)動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果顯示綜合性分析表明，素填土的容許承載能力為120～280kPa，吹填土①的準(zhǔn)許承載能力為40～90kPa，吹填土②容許承載能力為70～220kPa，吹填土③容許承載能力為100～180kPa。在試驗(yàn)深度范圍內(nèi)，加固實(shí)際效果顯著。

（3）綜合分析淤泥一區(qū)8點(diǎn)動(dòng)力觸探試驗(yàn)最終結(jié)果，素填土的準(zhǔn)許承載力為120-280kPa。吹填土①的容許承載力為40～90kPa，吹填土②的準(zhǔn)許承載力為70～220kPa，吹填土③的準(zhǔn)許承載力為100～180kPa。在試驗(yàn)深度范圍內(nèi)，加固實(shí)際效果顯著。

4.施工期監(jiān)測(cè)

在工程施工全過程中，對(duì)1#、6#泥漿坑的監(jiān)測(cè)更為完整詳細(xì)，處理方式為低真空預(yù)壓和高真空擊密相結(jié)合。

4.1 真空度觀測(cè)

泥漿坑1#和6#采用低位預(yù)壓，每一個(gè)小區(qū)都配備了4個(gè)真空計(jì)。預(yù)壓時(shí)真空度一般維持在80kPa之上，監(jiān)測(cè)最終結(jié)果如圖1和圖2所示。

圖1 泥漿坑 1 區(qū)真空度監(jiān)測(cè)曲線

圖2 泥漿坑 6 區(qū)真空度監(jiān)測(cè)曲線

4.2 靜力觸探結(jié)果

據(jù)實(shí)地監(jiān)測(cè)，1#、6#區(qū)在工程施工時(shí)效果呈現(xiàn)比較好，工程施工實(shí)際效果達(dá)標(biāo)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 施工期實(shí)際效果檢驗(yàn)

4.2.1 淺層板載試驗(yàn)

①承載板應(yīng)該選擇用規(guī)格尺寸為1m×1m方板；

②試驗(yàn)基坑工程寬度不小于承載板寬度的3倍，試壓面用粗砂墊鋪平，試驗(yàn)梁及載入工作平臺(tái)均建在試坑外，且與承載板的凈間距不小于2m。

③負(fù)載級(jí)別不小于8級(jí)，最高負(fù)載不小于120kPa。每一回載入完畢后，應(yīng)按相匹配的間隔時(shí)間監(jiān)控地基基礎(chǔ)下降，初期每10分鐘左右檢驗(yàn)一次，隨時(shí)間推移慢慢轉(zhuǎn)化成15分鐘，30分鐘，1小時(shí)等。若每小時(shí)下降量低于0.1mm，則可以表示地基基礎(chǔ)的最后形變已相對(duì)穩(wěn)定，并可在這時(shí)添加下一層荷載。

④試驗(yàn)停止要求：24小時(shí)后，下降速度仍達(dá)不到穩(wěn)定值；臨近承壓板的土體產(chǎn)生顯著擠壓；下降量暴增，F(xiàn)-δ曲線發(fā)生顯著的陡降段；下降量高于承壓板直徑的0.06倍；當(dāng)發(fā)生以上前三種狀況之一時(shí)，可表示相匹配的上一級(jí)荷載即是極限荷載。

⑤試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和剖析。根據(jù)實(shí)測(cè)值的荷載－下降統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，制作荷載－下降相互關(guān)系曲線，加工處理后的地基承載特征值應(yīng)需要滿足以下要求：

一是，荷載－下降曲線存在顯著的比例邊界線時(shí)，取該邊界線內(nèi)相匹配的荷載數(shù)值為本征值；

二是，當(dāng)比例限制所相匹配的荷載值高于2倍極限荷載時(shí)，其本征值通常為極限荷載的1/2；

三是，倘若以上兩種要求無法滿足需要，可以采取S/b=0.01S為承壓板的最后下降量，b為承壓板的寬度）所相匹配的荷載為特征值，但不超過極限荷載的1/2。

四是，同一塊土壤的檢測(cè)點(diǎn)數(shù)要高于3點(diǎn)，測(cè)出的偏差低于均值的30%，取這一個(gè)均值當(dāng)做本征值的相匹配來計(jì)算。如偏差高于均值的30%，要反復(fù)研究根本原因，有必要時(shí)可添加檢驗(yàn)頻次。

4.2.2 動(dòng)力探測(cè)試驗(yàn)

①檢測(cè)深度：樁位在樁身深度以內(nèi)，樁間處不可低于樁底標(biāo)準(zhǔn)高度；

②動(dòng)力觸探試驗(yàn)的操作需要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求；

③剖析試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：?jiǎn)慰走B續(xù)圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)根據(jù)相關(guān)信息，求出單孔錘擊數(shù)和分層貫入系數(shù)的均值，并制作出相匹配曲線；根據(jù)圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和本區(qū)域相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)測(cè)樣開展結(jié)構(gòu)力學(xué)分層，以多方位考察測(cè)定巖土的均勻性和物理特性、土的強(qiáng)度、形變基本參數(shù)、地基承載等基本參數(shù)，并對(duì)其具體位置、軟土界面及地基基礎(chǔ)最后加工處理實(shí)際效果開展檢驗(yàn)；把所有孔的貫入系數(shù)的均值與相匹配的厚度加權(quán)系數(shù)的均值，再用加權(quán)平均法來計(jì)算所有孔的均值和變異系數(shù)；按當(dāng)前情況修改錘擊頻次。

4.3 檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

業(yè)主方授權(quán)委托第三方工程檢測(cè)公司對(duì)地基基礎(chǔ)實(shí)際效果開展檢驗(yàn)，共開展了動(dòng)力觸探試驗(yàn)、靜載試驗(yàn)兩種51個(gè)點(diǎn)位，檢驗(yàn)結(jié)果為：根據(jù)對(duì)該碼頭物流中心工程項(xiàng)目16點(diǎn)靜力試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)開展剖析，算出了不小于60kPa、回彈模量不小于40MPa的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在檢測(cè)深度范圍內(nèi)，可接受承載力不小于60kPa。

5.結(jié)束語

本篇文章借助碼頭物流中心項(xiàng)目對(duì)整個(gè)施工過程開展跟蹤和歸納，在項(xiàng)目實(shí)際施工過程中運(yùn)用了高真空擊密法對(duì)軟地基基礎(chǔ)開展處理，并對(duì)其實(shí)施實(shí)際效果開展了檢測(cè)。項(xiàng)目完工后地基基礎(chǔ)綜合檢測(cè)具體結(jié)果表明，高真空擊密法在此次項(xiàng)目中運(yùn)用良好，比較適用于軟地基處理施工。