高真空击密法在软土路基处理中的应用

张传明

（泰安市岱岳银河水务有限公司，山东 泰安 271000）

高真空击密法是一种快速加固软土地基的新技术，比传统强夯的方法适用范围更广,该技术在2005年已由上海港湾软地基处理工程有限公司申请专利，并随后在软土地基处理中得到较好的应用。其加固机理是采用快速高真空排水法快速排出土中自由水，再结合变能量击密法增加土体的密实度，通过调整高真空排水与变能量击密的施工参数，反复击密土体，在表层形成厚度约6～7 m的超固结硬壳层，使得表层荷载有效扩散，减少了因荷载不均匀产生的沉降，从而达到降低土层含水量，提高密实度、承载力，减少地基工后和差异沉降量并消除砂土液化的目的。本文对采用该工法进行施工的现场试验成果及理论计算结果进行研究，验证了高真空击密法在软土地区处理地基是可行的，并具有一定的优越性。

1 工程概况

该工程位于长江三角洲软土地区。该地区土层分布如下：第一层是淤泥，流塑，为河底、鱼塘浮泥，河道及鱼塘内有分布，层厚0.30～1.3 m，压缩性极高，工程性能差。第二层是素填土，松软，成分以黏性土为主，除河道、鱼塘外均有分布，层厚0.50～3.60 m，压缩性高，工程性能较差。第三层是粉质黏土，可塑，局部有分布，层厚1.0 m，压缩性中等，工程性能一般。第四层是淤泥质粉质黏土，流塑，层厚0.60～16.6 m，部分路段缺失，一般均有分布，压缩性高，工程性能差。第五层是粉质黏土，流塑，层厚1.5～4.4 m，压缩性中等，工程性能一般。

2 试验方案

通过对该处采用高真空击密法施工中孔隙水压力、地下水位、地面沉降等的监测结果以及现场土性指标试验、静力触探试验、载荷板试验等现场资料的对比分析，评价地基处理方法的效果及其对周围环境的影响，试验方案见表1。

3 数据分析

3.1 静力触探结果对比

高真空击密处理前后的地基在0～1.0 m范围内ps值提高幅度约44%～100%，1.0～2.0 m范围内ps值提高幅度约57%～353%，2.0～3.0 m范围内ps值提高幅度约16%～281%，3.0～4.0 m范围内ps值提高幅度约8%～51%。处理后的土层在强度与变形性质方面有明显的改善。

3.2 孔隙水压力消散情况

地基处理中高真空排水引起的孔隙水压力消散主要分为两部分:一是真空度的直接传递导致的孔隙水压力下降；二是抽真空引起水位线下降进而引起的孔隙水压力消散。软土在夯击过程中会产生较大的动球应力，主要表现为动孔隙水压力的增加，引起的附加应力增大，造成了土体骨架结构的破坏，并使土体抵抗体积收缩的能力下降。在假定水和土颗粒体积不可压缩的前提下，这部分不平衡的体积收缩力必然要由孔隙水来承担，因而，造成孔隙水压力的上升。当土体内孔压大于周围压力（即存在一定的水力梯度）时，孔压随之减小，并随土体的卸荷膨胀而下降到某一稳定值 （即在土体内部产生残余孔隙水压力）。由于土体处于不排水状态，孔隙水压力不会立即消散。在后续的夯击荷载作用下孔压不断积累，然后进行第2次真空排水，引起孔隙水压力的进一步消散。各监测点不同深度处的孔压变化趋势相似，在前25天变化平缓；后期由于击密作用，孔压变化比较大，但最终趋于稳定。

表1 试验方案

3.3 地面沉降分析

共分4个观测期计46 d：第1次为击密前沉降、第2次为第1次击密后沉降、第3次为第2次击密后沉降、第4次为第3次击密后沉降。某路段的地面沉降情况见表2。可以看出第1次击密后沉降较大，经过3次高真空击密后地基沉降量减小，地基趋于稳定。

表2 地面沉降量 mm

3.4 地下水位变动

地基处理过程中，观测点的水位与第1次夯击过程有关。随后的夯击过程中水位变化缓慢，整体变动不大，水位变化在25 mm之间，表明地基处理过程对周围地面沉降等环境影响很小，如图1所示。

3.5 不同施工工艺对比

表3 高真空击密法与低位高真空预压法比较

如表3所示，相同条件下，高真空击密法和低位高真空预压法加固地基后承载力差不多都在130～140 kPa，采用高真空击密法的施工工期大大缩短，造价降低约40%。可见高真空击密法更有优势。

4 结论

通过对相关试验数据的分析，可知：

1）采用高真空击密法进行软土地基处理无论在成本、工期还是对周围环境的影响上，都比低位高真空预压法有优势。

2）路基处理后地基承载力提高较明显，幅度在540%～700%，处理后的土层在强度与变形性质方面有明显改善。

3）通过沉降量分析，路段施工完成后的沉降量约达到工后沉降量的80%，说明该工法可有效地减小工后沉降。

因此，在软土地区地基处理时采用高真空击密法是可行的，并具有一定优越性。