几种提高明暗浜区域回填土压实度的方法比较

庄志华

（上海建工七建集团有限公司,上海市 200050）

几种提高明暗浜区域回填土压实度的方法比较

庄志华

（上海建工七建集团有限公司,上海市 200050）

川沙A-1地块场地形成工程中约有250条明暗浜在清理完淤泥后采用黏土回填,设计要求明暗浜区域采用黏土回填的分层压实度不小于90%,最终压实度必须不小于93%。经试验发现无论采用真空预压的地基处理方法还是采用轻型井点结合机械碾压的方法,对明暗浜区域采用黏性土回填的最终压实度提高并不十分明显。建议优先采用砂性土回填。若受条件限制采用黏性土回填的,对明暗浜部位应在换填、分层碾压时直接按设计最终要求的压实度进行分层回填及碾压施工,以确保最终的回填土压实度满足设计要求。

明暗浜；压实度；黏性土回填；真空预压；轻型井点；机械碾压

0 引言

在我国的东南沿海地区,广泛分布着海相淤泥,强度低、压缩性大、渗透性能差、承载力低,不能满足工程建设要求。目前流行的处理方法主要有真空预压法、堆载法、两者联合法、粉喷桩法、搅拌桩法、旋喷桩法等多种方法。而真空预压法作为软基处理方法,早在20世纪四五十年代就已经由瑞典土工研究所Kjiellman教授提出。而经过了多年的探索和实践,尤其是在中国的实验成功,并在沿海地区大面积推广应用,使之成为软基处理的有效方法[1]。

真空预压施工区域内若存在明暗浜等情况,应清除干净浜底淤泥,并进行回填,回填土压实度需满足设计及规范要求。明暗浜区域的回填土压实度控制始终是真空预压施工过程中的控制难点。

1 工程概况

川沙 A-1地块场地形成工程实施区域为3.9 km2,其中场地形成工程占1.74 km2（1.4 km2采用的是真空预压,真空预压共划分为44块地块,各地块的区域面积在9 190～41 283 m2,真空预压的目标沉降值在300～900 mm,0.34 km2采用的是分层碾压）,如图1所示。该场地形成工程中约有250条明暗浜在清理完淤泥后采用黏土回填,设计要求明暗浜区域采用黏土回填的分层压实度不小于90%,最终压实度必须不小于93%。

图1 川沙A-1地块场地形成工程施工分块平面图

2 提高明暗浜区域回填土压实度的方案拟定

2.1 方法一:先按压实度不小于90%回填施工，再进行真空预压

川沙A-1地块场地形成工程中13#和25#地块作为示范区先行施工,该两块地块中的10条明浜在真空预压前的换填采用本场地内的②层褐黄至灰黄色粉质黏土回填。设计要求回填方式采用清淤后分层压实,每层压实后的厚度为250 mm,换填时每层填土的压实度不小于90%,换填的明浜在经过真空预压后其回填土的压实度必须不小于93%。

2.1.1 工艺流程

测量放样→抽水清淤→清底、修坡→修整后断面测量→铺设砂垫层→土方分层回填碾压→填埋至场地标高。

2.1.2 主要施工方法

2.1.2.1 抽水清淤

对于现场内需处理的暗浜区域采用挖掘机械作业进行挖除。清淤时,遇无法装运的淤泥,先由挖掘机将河道淤泥挖运上岸边晾晒,较干燥后再用挖掘机和汽车配合清运土方。

2.1.2.2 清底、修坡

明暗浜淤泥彻底清除,以清除至设计要求的位置为止进行边坡设置（坡度采用1∶2）,如图2所示。若暗浜本身边坡已经大于上述放坡标准,则按照河道本身边坡修筑台阶。

图2 明暗浜区域处理剖面示意图

2.1.2.3 铺设砂垫层

明暗浜清淤清底完成后,为便于压实机械下河道进行分层碾压密实,首先增加铺设一层50 cm厚砂垫层,采用水沉法施工。砂料采用含泥量小于3%的中粗砂。施工后的砂垫层要求能满足土方机械行进要求的地耐力。

水沉法施工时,应对注水和排水实施控制,浸水、放水时缓慢,以水不带走砂粒为宜。放水完毕后,砂垫层表面采用平板式振动器振捣。振捣完毕后在四周人工开挖集水坑,将砂垫层里的水排出。垫层全部完成后,应进行表面拉线找平,凡超过标准高程的地方,及时依线铲平,凡低于标准高程的地方,应补砂石夯实。

2.1.2.4 土方分层回填碾压

明暗浜回填开工前先做试验段,长度为100 m左右,通过试验路段的施工来确定机具压实填料的最佳含水量,适宜的松铺厚度和相应的压实遍数及最佳的机械组合和施工组织方案。

填筑前完成基底处理,基底设置向两侧的排水坡。所用填料在正式施工前应先做试验段,试验段应选取具有代表性的河道,试验段长度不得小于100 m,进行工艺性填筑试验,确定摊铺厚度、压实遍数等施工参数。

回填采用15t自卸汽车运输填料,按纵向分段,水平分层填筑,压实厚度250 mm,压实度不小于90%；回填采用分层搭接,施工缝错开搭接,搭接宽度不小于1 m,分层搭接时边坡不得小于1∶1；回填应先填低洼地段,后填一般地段；先填浜中,再逐渐填至浜边；回填后用推土机推平,做成1.5‰的双向排水坡,层面无显著的局部凹凸。用水准仪检测（或挂线）控制每层摊铺厚度。回填采取水平分层回填,土方含水量控制在最优含水量的±4%之间。

分层碾压时,应保证回填的均匀性和表面平整度；根据工艺性填筑试验确定的施工参数,包括碾压起讫范围、压实遍数、压实方法、走行速度等。碾压时沿河道纵向进行压实,按先两侧后中间、先轻后重、先慢后快、先静压后振压的操作程序进行压实。压路机碾压不到位的地方用小型机械进行夯实。各区段交接处,应互相重叠压实,压实辗迹重叠0.5～1.0 m,每层接缝处做成大于1∶1.5的坡,上下两层填筑接头应错开不小于1 m。填方表面做到保持排水流畅不受侵蚀。

每层填土压实质量按规定检验合格后,方可进行下一层填筑。

2.1.2.5 真空预压施工

铺设砂垫层→密封墙施工→塑料排水板施工→排水主管及滤管铺设→真空膜施工→真空加载→达到目标沉降值→卸载→大面积平整。

2.2 方法二:先按压实度不小于90%回填施工，再采用井点降水结合机械碾压

该试验选取了13#地块的59#明浜,设计要求回填方式采用清淤后分层压实,每层压实后的厚度为250 mm,回填时每层填土的压实度不小于90%,回填的明浜在经过轻型井点降水结合机械碾压后其回填土的压实度必须不小于93%。

方法二清淤及回填等施工基本同方法一,回填后采用轻型井点降水。北侧100 m布置8套轻型降水设备进行降水,每套轻型降水总管约为50 m,井点管的纵向间距为1.5 m,横向间距为4.8 m。南侧40 m布置4套轻型降水设备进行降水,每套轻型降水总管约为36 m,井点管的纵向间距为1.1 m,横向间距大都为1.1 m。降水周期为15 d。轻型井点布置平面图如图3所示,剖面图如图4所示,施工照片如图5所示。

压实机械选择:机械选用柳工YZ20JC振动压路机（20 t）作为压实机械,静线载荷460 N/cm,工作速度2.3 km/h,激振力400/260 kN,振动频率30/34 Hz,振幅2.1/1.1 mm。

压实条件:浜内的地下水降至浜底回填土以下,轻型井点在碾压期间继续抽水。

压实方法:根据气象预报,晴好天气时可安排压实作业,20 t振动压路机每天碾压3遍,早中晚各1遍,共4 d完成。视情况前3 d采用小振幅碾压,第4 d采用大振幅碾压。

图3 13#块59#明浜轻型井点降水布置平面图

图4 13#块59#明浜轻型井点降水布置剖面图

图5 13#块59#明浜现场施工照片

2.3 方法三:先按压实度不小于90%回填施工,再采用挤密式砂桩施工

在25#地块的典型位置选取一块宽10.4 m、长7.8 m作为试验,设计要求回填方式采用清淤后分层压实,每层压实后的厚度为250 mm,换填时每层填土的压实度不小于90%,换填的明浜回填土中设置挤密式砂桩后其回填土的压实度必须不小于93%。

方法三清淤及回填等施工基本同方法一,在明浜回填土内按600 mm×600 mm间距插入一定深度的空心管,空心管插入拔出后,在孔内边采用振动棒边振边灌黄沙。空心管的插拔均采用振动机械手。空心管的外径为15 cm。试验段挤压管布置平面图如图6所示,剖面图如图7所示,施工照片如图8所示。

图6 25#地块试验段挤压管布置平面图

图7 25#地块试验段挤压管布置剖面图

图8 25#地块试验段现场施工照片

施工过程中空心管的插入和拔出均非常顺利,但空心管拔出后,地表1.5 m以下的孔洞立即闭合,致使无法进行灌砂,故最终未达到设计要求。

3 检测结果

方法一经检测真空预压后对明浜的压实度经过分层抽查发现,明暗浜换填部位的黏土压实度无明显提高,大部分压实度维持在90%～92%。

方法二经检测轻型井点降水结合机械碾压后对明浜的压实度经过分层抽查发现,明暗浜换填部位的黏土压实度也未明显提高,大部分压实度维持在91%～92%。

方法三由于空心管拔出后,地表1.5 m以下的孔洞立即闭合,致使无法进行灌砂,故最终未达到设计要求。

4 结语

通过以上施工方案的检测结论对比发现,无论采用真空预压的地基处理方法还是采用轻型井点结合机械碾压的方法,虽然能有效减少土体孔隙率,增加密实度,并且能减少大量的工后沉降,但对明暗浜区域采用黏性土回填的压实度提高并不十分明显。后续施工中在其他明浜回填试验段采用砂性土（粉砂）回填进行比较,结果采用砂性土回填的区域经过真空预压处理或采用轻型井点结合机械碾压的方法后,每层压实度均增加明显。故在今后的类似工程中若遇到设计有相似要求时,建议优先采用砂性土回填。若受条件限制采用黏性土回填的,为尽量减少二次处理,对明暗浜部位应在换填、分层碾压时直接按设计最终要求的压实度进行分层回填及碾压施工,以确保最终的回填土压实度满足设计要求。

[1]张延军,张延诘.国内真空预压法加固软土地基的现状与趋势[J].世界地质,2000,19（4）:375-377.

TU44

B

1009-7716（2017）07-0178-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.054

2017-03-13

庄志华（1978-）,男,上海人,工程师,从事建筑施工工作。