“高真空击密法”地基处理工法在内河码头工程中的应用与节能减排

2015-04-16郭永平

建材与装饰 2015年50期

关键词：工法处理工艺试验区

郭永平

（江苏淮阴水利建设有限公司）

“高真空击密法”地基处理工法在内河码头工程中的应用与节能减排

郭永平

（江苏淮阴水利建设有限公司）

“高真空击密法”地基处理工法在江苏淮安地区内河港口工程地基处理中成功应用。“高真空击密”地基处理工法与普通搅拌桩地基处理工艺比较最低减少0.3624t/m2二氧化碳排放，减少地下水二次污染，为环保事业做出巨大贡献。

软基处理；高真空击密法；施工技术

1　“高真空击密法”软基处理工法的应用

1.1“高真空击密法”软基处理工法简介

“高真空击密”地基处理工艺为快速“高真空击密法（HVDM）”软地基处理工法是一种新型快速真空动力排水固结法，它是通过数遍高真空排水并结合变能量击密人为制造“压力差”主动排水，分步降低含水量，提高密实度、承载力，减少工后沉降和差异沉降。

工期短：两遍夯击之间的间歇时间从规范3～4周，缩短至5～ 7d。设备、工艺适合大面积施工，总工期明显缩短。单位面积施工工期为10～35d，是传统工法的1/3～1/2。

造价低：HVDM工法快速且工程造价是传统工法的40～ 80%。

质量可控：施工工艺克服了真空度沿塑料排水板竖向衰减，以及塑料排水板排水通道的存在引起工后沉降较大的缺陷，对饱和粉土、低塑性淤泥质土，可形成6～10m超固结硬壳层，形成的超固结硬表层能提高地基抗变形能力；对分层地基具有良好的适应性和质量稳定性。

1.2应用工程概况

淮安港市区港区新港作业区二期工程HAXG-SG1标工程设在淮阴船闸下游约800m与里运河交汇处，新港作业区一期工程的东侧，里运河的北面。陆域场地地基处理采用“高真空击密法”软基处理及一、二期连接部位（12m宽）采用水泥搅拌桩基础地基处理。高真空击密软基处理面积约10万m2，连接部位水泥搅拌桩桩径50CM，间距1.5m，桩长6m，水泥参量12%。“高真空击密法”工法要求处理面以下6m范围没有透水性差的淤泥质土层，全部清除淤泥再回填优质土成本较高，经设计人员结合“高真空击密法”工艺要求验算，采取清淤到高程7.0m，上部回填港池开挖土方（土质为粉土、粉质粘土及粘土）填至高程10.5m，再进行高真空击密处理，其地基承载力能达到115kPa以上，满足道路及堆场使用要求，其他区域土质满足该地基处理工艺要求。

1.3试验目的

高真空击密法在本项目大面积应用之前进行具有代表性区域小区试验，并在高真空击密结束后进行相关试验检测，主要达到以下的目的：

（1）针对本工程场地地质情况，通过小区试验确定该工艺是否满足该工程地基处理加固要求，同时确定相关的施工参数，为后期大面积施工提供依据。

（2）确定有关排水参数，包括真空管间距、排水时间等参数，确定最佳排水措施。

（3）确定有关击密的参数，包括最佳夯能、击密间距、击密间隔时间、击密次数和遍数、起夯面标高、夯坑回填方式和夯后标高等击密工艺和参数。

（4）通过加固前后进行的监测和检测，动态了解地基处理对各土层的地基加固效果和变形特征，为大面积设计、施工提供依据，确保工程质量。

（5）本次试验区施工过程中各项施工参数，在施工过程中及施工完成后全部提交至设计单位，由设计单位根据试验区的情况最终确定大面积施工的具体参数。

1.4施工技术要点

1.4.1施工工艺流程

①场地整理（包括不良地质情况下的换填及整平以及起夯前地面标高不足时的补土回填）→②地基处理前的场地测试、施工准备→③安装真空排水系统→④进行第一遍高真空排水击密→⑤对第一遍处理后的地基进行现场自检→⑥调整施工参数、进行第二遍高真空排水击密施工→⑦第二遍处理的地基进行现场自检→⑧根据自检结果分析地基处理效果，进行第三遍高真空排水击密施工→⑨进行第四遍高真空排水及满夯→⑩场地整平压实、按设计要求检测合格后进入下一道工序。

1.4.2高真空排水及击密施工

高真空击密法是通过高真空强排水，击密这两道工序的有机结合，相互作用，具体施工参数应根据具体地质情况确定，根据试验区地质情况设置排水布置参数和击密参数。

施工期间排水系统的真空管间排距：深管（长6m）4.0×3.5m，浅管（长4m）4.0×3.5m，深浅管管头高出地表20cm。真空排水遍数为4遍，第一遍排水将地下水位降至地表以下2.5m，后三遍排水同时满足夯后土中孔隙水压力消散85%以上。在强夯击密过程中，真空管保持不间断排水，高真空击密法为信息化施工过程，在施工过程中需要根据排水情况调整真空管布置参数以及排水遍数和时间，具体不同区域不同地质需要进行参数调整，严格按照试验方案的要求控制空隙水压力及夯能，实际夯坑深度控制以不出现提锤困难且无明显隆起为原则，在具体施工之前应进行单点夯击能试夯，以确定最佳夯击能。

1.4.3击密过程控制

高真空击密法施工是信息化施工过程，夯击数、夯击能量严格按实验方案要求控制，遇到地质复杂区域，出现隆起量，位移量超过指标时需立即停锤，重新进行详勘，进行分析计算后方可继续，以防形成“弹簧土”反而降低土体强度。每一遍高真空击密后，必须及时进行每层土多种力学指标分析，对最终处理效果进行过程控制。第二遍击密沉降量约19cm，第三遍击密沉降量约9.5cm，单遍击密的沉降量逐渐减少，总沉降量达到55cm以上。

1.5检测结果分析

试验区施工结束后，按照规范要求进行了2m2载荷板检测及过程静力触探检测，并依据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）附录A有关条款分析判定，下部淤泥的承载能力显著提高，整个高真空试验区区域地基承载力特征值满足设计要求。

1.6试验结论

本次试验区的场地地质条件与淤泥置换区基本相同，也是该工程地质最差部位，根据第三方检测结果，本次试验区采取高真空击密法进行处理后，地基承载力显著提高，满足设计要求，同时试验区的施工参数对于大面积施工具有很大的指导作用，可以参照试验区施工参数进行大面积施工。

2　高真空击密软基处理工艺节能减排及环保

淮安港市区港区新港作业区二期工程HAXG-SG1标工程地基处理两种设计方案，分别为高真空击密和水泥搅拌桩。水泥搅拌桩每根桩承载面积2.25m2，水泥用量为1.02t，折算0.453t/m2，10万m2水泥用量为45300t。

根据欧洲水泥协会报道，水泥生产是世界上温室气体最大排放源，水泥来之石灰石，石灰石中含有90%碳酸钙，碳酸钙在高温情况下分解成氧化钙和二氧化碳，氧化钙是水泥的主要成分，每烧结1t水泥大约需要1.33t石灰石，排放0.8t二氧化碳。该工程如果采用水泥搅拌桩地基处理，按照水泥用量计算共消耗石灰石60249t，排放36240t二氧化碳。比较而言该工程采用“高真空击密”地基处理工艺节约石灰石60249t，减少二氧化碳排放36240t，同时此工艺属纯物理性加固，不会造成地下水二次污染。在国家大力提倡节能减排的政策下，此工艺得到了完美应用，为节能减排及环保做出巨大贡献。