高真空击密法在吹填砂地区的应用

李国庆　杨　桄

(1.唐山市交通勘察设计院有限公司，河北 唐山　300130；　2.吉林 长春　130000)



高真空击密法在吹填砂地区的应用

李国庆1杨桄2

(1.唐山市交通勘察设计院有限公司，河北 唐山300130；2.吉林 长春130000)

介绍了高真空击密法原理及施工特点，并结合曹妃甸1号路工程实例，阐述了高真空击密法进行地基处理的施工工艺，指出高真空击密法是处理吹填砂饱和软土的有效方法，有着广阔的应用前景。

高真空击密法，吹填砂，路基，承载力

1　高真空击密法工艺原理

进入21世纪以来，随着我国经济的飞速发展，沿海地区建设如火如荼，大量吹填砂场地投入使用。在处理这类软基过程中，工程人员积累了大量的经验，形成了一系列行之有效的处理方法，高真空击密就是其中较为突出的解决方案。

高真空击密法即强夯击密+真空强排水，是对控制土体地基进行多遍、交替处理的一种方法。其工艺机理为：根据不同现场的地质情况和项目的处理指标，先进行高真空排水，在土体中形成高真空，强制排出土体中的自由水与空隙气体，促使控制土体的含水量降低、密实度提高。当含水量达到强夯压实的条件时，即进行强夯击实固结。

在这个过程中，高真空强排水强制地排出自由水、结合水，为强夯击密创造了条件；同时，由击密导致的孔隙水压力与高真空排水形成的真空造成了较高的压力差，进一步的增强了真空排水效果。由此可以看出，高真空击密法能够有效控制土体孔隙水含水量、土体密实度、施工中沉降与不均匀沉降，增强土体承载力，弥补了强夯法对饱和软土易形成“弹簧土”的缺陷，也能克服真空排水中真空度沿排水通道衰减存在工后沉降较大的缺陷。

2　高真空击密法对地基土工后沉降的控制

工后沉降是软土地基土处理的一个关键问题。而高真空击密法通过高真空快速动力排水固结形成的含水量低、密实度高的地层十分有效地解决了这个关键问题。

首先应根据地质条件和设计条件，计算出待处理软土的总沉降量。并将这一总沉降量作为高真空击密施工中的控制指标,通过数遍真空排水并配合强夯击密的反复循环,使施工中的沉降量一步步接近制定的控制指标。当高真空击密趋近控制指标沉降量后就可以停止施工。所以,高真空击密法在项目中进行的遍数与总沉降量的控制相关,而总沉降完成的过程也就是高承载力地层形成的施工过程。

除高承载力地层外，下层土体的沉降也可以得到有效控制,高真空击密形成大范围的硬壳底层,好像在下卧层上放置了一个大面积、大厚度的硬板。该板在上层荷载的作用下侧面受限,而下面则受到受压力水头，使下层软土中水分压力难以消散从而土体产生变形。

3　高真空击密法工艺流程

3.1施工前准备

根据本工程的土层情况划分施工小区，小区内用静力触探或小螺钻进行补充勘察，并绘制简图，以摸清土层不均匀变化。各小区根据补充勘察结果相应调整施工参数以适应土层的变化，使有效加固深度和地基承载力指标满足设计要求。为确定初始地下水位和控制击密区域第一遍高真空排水时间，应布设地下水位观测设备，并在地基处理过程中进行地下水位观测并详细记录观测数据。

3.2施工流程

高真空击密法的施工流程如图1所示，主要的施工重点为：1)施工过程中各工序中要点的监控；2)通过了解处理地区土质的工程性质，以确定高真空击密的最优施工参数。

图1　高真空击密法施工流程

每遍高真空排水后需进行强夯击密，击密分为点夯与满夯两部分。首先应进行1遍点夯击密，夯击数根据检测到的施工效果确定，点夯结束后进行1遍满夯。

点夯参数：点夯夯击能量1 500 kN·m～2 000 kN·m，夯击数根据施工效果确定，一般击数4击～6击即可满足要求，夯击能和击数可根据试夯情况进行适当调整。

满夯参数：满夯能量800 kN·m～1 000 kN·m，夯击数为2击，锤印应相互搭接并重叠1/4锤径。

施工过程应加强信息化并进行动态控制，主要监测项目有地下水位、地表沉降等，为方便及时了解每一遍高真空击密后场地加固效果，应进行静力触探试验、承载力试验、含水量试验等，详细记录和分析各项监测结果，适时调整施工参数并指导施工。

4　工程实例

4.1工程概况

曹妃甸位于唐山南部沿海地区，大部为人工岛，地基表层为人工冲填砂，是软弱土。深度较深，土质不均，工程性质差，加之地下水丰富，含水层厚度大。曹妃甸工业区1号路(原通岛路)是连接港区与内陆的第一条主要道路，也是曹妃甸工业区最早启动实施的基础设施工程，是曹妃甸工业区与外界连接的重要通道。

1号路全长18.4 km，起于滨海大道，与迁曹一级道路顺接，由北向南延伸，终于甸头矿石码头，路线全长18.447 km，双向六车道，设计速度80 km/h，路基宽32.5 m，公路等级为一级公路。

4.2吹填砂物理力学性质

经检测，本项目吹填料采用砂质粉土，粘粒含量小于10%，其物理力学性质指标如表1所示。

表1　吹填砂物理力学性质

4.3处理方案与施工工艺

设计采用高真空击密法进行地基处理，处理后要求地基承载力设计值不小于150 kPa，工后沉降不大于30 cm，共进行3遍高真空击密，其间根据中间检测效果调整施工参数。采用高真空击密法施工设计的施工参数如表2所示。

表2　高真空击密法施工参数表

击密点及真空管布置见图2。

图2　击密点及真空管布置图

4.4处理后检测结果

路基完成后对路段弯沉值及回弹模量检测如表3所示。

表3　路基检测结果

检测结果表明普通吹填砂路基经高真空击密后能达到路基弯沉及回弹模量要求。

5　结语

工程实践证明高真空击密法是处理大面积饱和软土的有效方法。它综合了强夯、压差排水、塑料排水板排水固结、真空预压排水等多种饱和软土处理方法的优点,对沿海地区广泛存在的饱和软粘土、吹填土等处理质量可控、成本低、工期短、适应面宽。目前，在我国沿海经济大力发展,土地资源日益紧缺的情况下,开发利用沿海地区大量存在的饱和软土地面和吹填土地面势在必行,所以高真空击密法将会有广阔的发展空间。

[1]李中山.高真空击密技术在曹妃甸通岛公路路基工程中的应用[J].公路交通技术，2009(4)：4-6.

[2]谢洁.高真空击密法在软基处理中的应用[J].广西水利水电，2010(1)：43-46.

[3]武亚军，张孟喜，徐士龙.高真空击密法吹填土地基处理试验研究[J].港工技术，2007,2(1)：31-32.

The application of high vacuum compaction method in backfill sand area

Li Guoqing1Yang Guang2

(1.TangshanTrafficSurveyandDesignInstituteLimitedCompany,Tangshan300130,China;2.Changchun130000,China)

This paper introduced the principle and construction characteristics of high vacuum compaction method, and combining with Caofeidian No.1 engineering examples, illustrated the foundation treatment construction technology of high vacuum compaction method, pointed out that the effective method of high vacuum compaction method deal with backfill sand saturated soft soil, had broad application prospects.

high vacuum compaction method, backfill sand, sub-grade, bearing capacity

1009-6825(2016)21-0075-02

2016-05-18

李国庆(1983- )，男，工程师；杨桄(1983- )，女，工程师

TU472.32

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