二次加固直排法真空预压在天津临港工业区中的应用

2015-12-19单志浩陈智军王强吕琳李勇李茂记

中国港湾建设 2015年8期

单志浩，陈智军，王强，吕琳，李勇，李茂记

（1.上海交通建设总承包有限公司，上海 200136；2.中交天津港湾工程研究院有限公司，港口岩土工程技术交通行业重点实验室，天津市港口岩土工程技术重点实验室，天津 300222）

真空预压加固软土地基技术30多年来在水运工程中得到了广泛的应用，对缓解我国港口陆域用地紧缺、实现资源合理利用起到了重要作用[1-2]。

天津临港工业区围海造陆工程都是在原海相沉积层的基础上吹填3.0~7.0 m淤泥质土，在加固软土地基时也多采用真空预压法加固。随着真空预压近些年在天津临港工业区的大面积应用，交地量在不断增加，项目用地的施工工期在缩短，但很多项目用地都是新近吹填的，场地土质比较差，在没有经过相应的处理不能直接进行深层的加固施工。面对这种情况，摸索出一套成熟的切实可行的对新近吹填土层采用二次真空预压加固的方法。

1 工程概况

天津临港工业区二期围海T4、T5区真空预压工程（六标段）共18个分区，本项目属于新近吹填的区域，地表土质比较差，部分区域地表土为流塑状态，因此上部不经过处理，无法进行深层真空预压加固施工，在征求有关各方意见后及借鉴前期施工经验的基础上，设计单位将传统真空预压法更改为二次加固的直排法进行软基加固。

根据检测单位的加固前现场钻探及室内试验资料，一次加固前该加固区域的地质情况见表1。第一大层为表层0.0～7.0 m，新近吹填土层，以淤泥及淤泥质黏土为主，含水率高，属于高压缩性土；第二大层为8.0～18.0 m，海相沉积土层，以淤泥及淤泥质黏土为主，含水率高，属高压缩性土；第三大层为18.0 m以下，以黏土、粉质黏土为主，含水率低，属中等压缩性土。以上第一、二大层土为本次加固的主要加固对象。

表1 一次加固前各土层物理力学指标分层统计表Table1 Layered tableof thephysico-mechanical index of soil layer beforeprimary reinforcement

2 施工过程

2.1 一次加固

天津临港工业区二期围海T4、T5区真空预压工程（六标段）在满足吹填标高停吹后，进行一次加固施工，加固深度为表层的6.0 m范围内。1）在原泥面上用人工大面积铺设1层200 g的编织布，再用人工大面积铺设1层300 g无纺布，这样形成一个垫层，即可以阻止淤泥上冒也可以满足人员简单在垫层上面行走；2）采用人工进行插板，首先将B型排水板裁减为每根6.6 m的短板，人工运至施工现场，引孔后采用人工施打进入被加固土体，板间距为0.8 m×0.8 m，在排水板施打完毕后，于相邻的两排排水板中间布设φ40 mm滤管，然后将临近两排每根排水板板头绑扎到滤管上，以此类推将所有的排水板连接到滤管上，在垂直该滤管方向上按间距30 m布置横向的φ40 mm滤管，相交处用四通连接，即将所有滤管联通，从而将竖向排水通道与横向排水通道有效连通；3）利用人工大面积铺设2层＞15 kN的土工格栅，一方面可以增加浅层抽真空期间的横向排水通道作用，另外一方面还可以增加表层承载力，为后续吹设砂垫层施工打好基础；4）完成格栅铺设后，上面铺设1层膜下200 g无纺布，铺布时注意不要踩断滤管，再加铺2层塑料密封膜进行密封。5）连接抽真空设备进行抽真空，按间隔每5 d开1/3数量真空泵缓慢加载，达到满载60 kPa后连续稳定运行50 d，卸载进行二次加固。

2.2 二次加固

为增加施工安全系数，同时更好地将水平排水通道连通，在被加固土体表面（一次加固可不揭膜，带压提早吹砂）吹填80 cm厚粉细砂，作为承载施工垫层，在垫层上施打排水板，间距为0.8 m×0.8 m，深度到-14.5 m，外留60 cm后割断排水板，打设完毕后仔细清理、整平场地，将插板带上来的淤泥污染物及现场垃圾清理干净，铺设φ50 mm滤管（铺设过程参照一次加固），将滤管及排水板埋设在砂层内10～20 cm，整平后铺设1层200 g无纺布，再铺设3层密封膜进行密封，连接抽真空设备进行抽真空，按间隔每3 d开1/3数量真空泵缓慢加载，达到满载85 kPa后稳载连续运行105 d，满足加固要求后进行卸载，检测单位进场检测。

3 一次加固及二次加固效果分析

在一次加固及二次加固过程中都做了动态监测及加固前后的现场检测工作，通过检测数据进行了加固效果分析评价，包括沉降观测结果和一次加固前后及二次加固后的室内土工试验及现场十字板剪切试验[3]，现分析如下。

3.1 土体物理力学试验

一次加固前后均在现场进行了取土工作，并进行了室内土工试验，淤泥及淤泥质黏土一次加固前后土体物理力学指标对比汇总见表2。

表2 一次加固前后土体物理力学指标对比Table 2 Comparison of the soil physico-mechanical indexes before and after primary reinforcement

根据表2的对比数据可知，一次加固取得了一定的加固效果，使得表层6.0 m内地基土体得到改善，一次加固后土体的含水量、孔隙比明显降低，土体的压缩性有效降低，土体内的黏聚力及内摩擦角增大，地基土强度有所提高。

二次加固前后均在现场进行了取土工作，并进行了室内土工试验，淤泥及淤泥质黏土二次加固前后土体物理力学指标对比汇总见表3。

表3 二次加固前后土体物理力学指标对比Table 3 Comparison of the soil physico-mechanical indexesbeforeand after secondary reinforcement

根据表3的对比数据可知，二次加固取得了很好的加固效果，地基土在一次加固的基础上得到了更有效的加固，二次加固后表层及深层土体含水量、孔隙比均明显降低，各层土体的压缩性明显下降，各土层的黏聚力及内摩擦角显著增大，地基土强度明显提高，各项物理力学指标均得到显著改善。

3.2 十字板剪切试验

一次加固前后及二次加固前后，均在现场进行了十字板剪切试验，一次加固前进行了6 m深的人工十字板，二次加固前后进行了20 m深的十字板剪切试验，根据现场的十字板剪切试验结果可知，一次加固前后的十字板抗剪强度Cu由1.5~3.4 kPa增加到2.3~7.2 kPa，二次加固后的十字板抗剪强度Cu为20.3~52.0 kPa，因此通过二次加固的直排法真空预压加固效果突出，各土层的十字板抗剪强度增幅十分明显，见图1。