吹填淤泥真空预压加固效果分析

贾 明 昕

(天津港东疆建设开发有限公司，天津 300463)

吹填淤泥真空预压加固效果分析

贾 明 昕

(天津港东疆建设开发有限公司，天津 300463)

结合天津某吹填淤泥真空预压处理工程，分析了吹填淤泥沉降、水平位移及孔隙水压力消散变化特点，并结合加固前后室内土工试验和现场十字板剪切试验对真空预压的加固效果进行了对比分析，试验结果表明：加固后吹填淤泥的物理力学性质指标及现场十字板试验结果均得到大幅度提高。

吹填淤泥，真空预压，孔隙水压力，沉降

吹填淤泥往往具有高含水量，大孔隙比，压缩性高，渗透性差，强度低等特点。无法承担大型施工设备甚至施工人员，通常采用真空预压作为优先的处理方式。真空预压法自1952年发明以来，已经走过60多年的历史。经过长期的实践和改进，其工艺逐步得到完善，应用范围得到了拓展。由于吹填淤泥含水量通常高达80%以上，处于欠固结状态，大大增加了处理难度。应舒等[1]介绍了一种取消排水垫层后的浅层地基处理方法，并结合现场试验验证了该地基处理方法对新吹填淤泥的处理效果。夏玉斌等[2]设计了直排式真空预压法，并结合实际工程对比了常规真空预压和直排式真空预压的加固效果。王军等[3]提出了一种防淤堵排水板，该排水板可以缩短真空传递路径，减少真空度的沿程损失，真空度直达土体深部，加快土体孔压的消散，防止淤堵,提高加固效果。董志良等[4]在分析天津滨海新区浅层超软土加固处理存在的问题的基础上，提出了采用单排单管方案及加密方案对浅层超软土进行加固，并在此基础上建议适当减少排水板插板深度和以“长短板”方式加密排水板间距。唐彤芝等[5]对薄砂层长短板真空预压法加固吹填淤泥进行了现场试验研究，认为该竖向排水体形式，可较好地解决排水板周围淤泥抱团而导致的径向排水通道堵塞问题。颜永国等[6]分析了吹填土颗粒级配对真空预压处理效果的影响。由此可见，真空预压处理吹填土效果受多种因素的制约，未能形成较为统一的认识[2-5]。因此，需结合地区经验，在数据分析的基础上，探求真空预压处理吹填淤泥的适用性和加固效果，以便对后续工程提供可以借鉴的经验。本文将以天津某吹填工程为背景，通过现场实测沉降、分层沉降、水平位移及孔隙水压力等参数，分析真空预压对吹填淤泥的加固效果。

1 工程概况

根据勘察钻孔资料，加固区土层主要为吹填淤泥及第四纪沉积土，主要压缩层自上而下为吹填淤泥、淤泥质粘土、原状淤泥、淤泥质粉质粘土及粘土等。其中主要压缩层为吹填淤泥、淤泥质粘土、原状淤泥、淤泥质粉质粘土，其厚度分别为吹填淤泥厚度为3 m～4.5 m；淤泥质粘土厚度为2.5 m～3.0 m；原状淤泥厚度为2.8 m～3.6 m；淤泥质粉质粘土厚度为2.4 m～3.4 m。主要压缩土层的物理力学性质指标详见表1。

表1 土层物理力学性质指标

2 检测内容及测点布置

为了分析真空预压对吹填淤泥的加固效果，在加固区内布置了沉降标、分层沉降仪、测斜仪、孔隙水压力仪等监测仪器，分别对加固区内的沉降、分层沉降、水平位移、孔隙水压力等参数进行监测。并在监测点附近布设钻孔及十字板原位试验孔，以便对处理前后的吹填淤泥进行对比，分析评价加固效果。测点布置详见图1。

3 监测成果及分析

3.1 沉降监测结果及分析

图2为吹填淤泥在真空预压过程中分层沉降变化曲线。由图可知，在预压期内最大累计分层沉降量为116.2 cm，其中第一个月最大累计沉降量为56.3 cm，占最终累计分层沉降的48.5%。沉降最为明显的土层为表层吹填淤泥土，其累计沉降量为39.1 cm，占最大累计分层沉降的33.6%。上述数据表明：本工程真空预压沉降主要发生在第一个月内；从沉降变化的土层看，主要发生在吹填淤泥层。此外，从沉降速率随时间的变化过程可以看出，吹填淤泥在真空预压前期波动较大，其中在22 d时出现极大值，达到65.0 mm/d，而27 d时仅为6.0 mm/d，真空预压后期，沉降速率趋于稳定且逐渐收敛。

3.2 水平位移监测结果及分析

将水平位移的正方向取为指向加固区内侧，详见图3。由水平位移变化曲线可知：水平位移最大值发生在吹填淤泥表层，为170.5 mm， 随着深度的增加，逐渐减小，深度16 m附近水平位移量很小，在加固期内仅有10 mm～15 mm的位移量，说明真空预压难以影响到该深度以下。对比勘察资料发现，该层土为粘土，土性较好，这也是水平位移较小的一个原因。由图3还可以看出，在真空预压前期，主要是前30天内，水平位移发展较快，表层累计位移量值达到92.5 mm，占最终累计位移量的54.3%，说明吹填淤泥水平位移主要发生在抽真空前期。而过快的水平位移会导致加固区边缘产生裂缝，对加固区的密封性不利，应在该段时期内加强巡视和管理。

3.3 孔隙水压力监测结果及分析

图4为孔隙水压力在真空预压过程中的消散情况。从图中可以看出，在整个抽真空过程中，土体内孔隙水压力均表现为下降趋势，其中前期消散较快，且没有出现较为明显的波动。在深度+3.0 m处测得的初始孔隙水压力值为87.2 kPa，稍小于-1.0 m处的初始值，此外结合埋设仪器时曾出现地下水大量涌出地面现象，综合分析认为欠固结吹填淤泥，在埋设仪器过程中将产生一定的超静孔隙水压力。且由于该土层渗透性差，孔隙水压力消散缓慢。

4 加固效果分析

为了检验真空预压处理吹填淤泥的加固效果，对加固前后的土体分别进行了钻孔取样室内土工试验和十字板剪切试验。

4.1 室内土工试验数据分析

加固前后主要软土层的主要物理力学指标变化情况如表2所示。1)加固后各土层含水量均小于加固前对应深度土层的含水量。其中吹填淤泥和原状淤泥层含水量下降最为明显，分别降低了31.0%和20.0%，粘土层含水量下降不明显，仅为6.1%。2)压缩系数反映了土体的压缩变形特性。通过对比加固前后压缩系数可知：加固后淤泥质粘土和原状淤泥层压缩系数分别下降了32.7%，31.7%，说明加固后土体的压缩性明显下降。3)由加固前后固结快剪试验结果可知：吹填淤泥、淤泥质粘土和原状淤泥层粘聚力和内摩擦角提高最为显著。

表2 软土层加固前后土体参数对比

4.2 十字板剪切试验结果

图5为加固前后十字板剪切试验曲线，从图5可以看出，加固后土体上部12 m范围强度增长最为显著。其中吹填淤泥十字板强度增长了392.9%，淤泥质粘土层增长了179.2%，原状淤泥增长了179.2%。

5 结语

通过对吹填淤泥的真空预压现场监测，可以得到以下结论：1)沉降及水平位移主要发生真空预压前期，这易导致加固区边缘密封膜拉裂和土体开裂，进而影响真空预压的加固效果，应在前期加强现场巡视的频率，并及时处理漏气点。2)吹填淤泥渗透性差，在仪器埋设过程中易产生超孔隙水压力，这对加固效果有较大影响，因此应采用对吹填淤泥扰动小的机械进行埋设。3)对比加固前后的室内土工试验和十字板剪切试验数据表明，吹填淤泥物理力学性质得到较大幅度的提高，加固效果良好。

[1] 应 舒，高长胜，黄家青.新吹填淤泥地基浅层处理试验研究[J].岩土工程学报，2010，32(12)：1956-1960.

[2] 夏玉斌，陈允进.直排式真空预压法加固软土地基的试验与研究[J].工程地质学报，2010(3)：376-384.

[3] 王 军，蔡袁强，符洪涛，等.新型防淤堵真空预压法室内与现场试验研究[J].岩石力学与工程学报，2014(6)：1257-1268.

[4] 董志良，周 琦，张功新，等.天津滨海新区浅层超软土加固技术现场对比试验[J].岩土力学，2011，33(5)：1306-1312.

[5] 唐彤芝，董江平，黄家青，等.薄砂层长短板结合真空预压法处理吹填淤泥土试验研究[J].岩土工程学报，2012，34(5)：899-905.

[6] 颜永国，董志良，杨昌斌，等.颗粒级配对真空预压法处理吹填土效果影响试验研究[J].岩土工程学报，2011，33(11)：1775-1779.

Reinforcement effect of treatment of hydraulic filled mud by vacuum preloading

Jia Mingxin

(TianjinPortEasternHarbourAreaConstruction&DevelopmentCo.,Ltd,Tianjin300463,China)

Combining with vacuum preloading processingengineering of hydraulic filled mud Tianjin, the paper analyzes hydraulic filled mud settlement, horizontal displacement and pore water pressure varying features, comparatively analyzes vacuum preloading reinforcement effects of indoor soil test and in-situ cross test. Experimental results show that: chemical quality indicators of hydraulic filled mud and in-situ cross board testing results are improved.

hydraulic filled mud, vacuum preloading, pore water pressure, settlement

1009-6825(2015)07-0084-03

2014-12-29

贾明昕(1987- )，男，助理经济师

TU472

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