新近吹填区道路真空预压处理沉降特性

金哲浩，赵震波，姜建芳，汤明礼

（1.浙江泰阳建设有限公司，浙江 宁波 31 5 20 0；2. 浙江广川工程咨询有限公司，浙江 杭州 310020；3. 浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

新近吹填区道路真空预压处理沉降特性

金哲浩1，赵震波2，姜建芳3，汤明礼2

（1.浙江泰阳建设有限公司，浙江 宁波 31 5 20 0；2. 浙江广川工程咨询有限公司，浙江 杭州 310020；3. 浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

为满足市政道路工后沉降及高承载力要求，常需对新近吹填淤泥真空预压超软土地基进行二次深层处理。以温州市某吹填淤泥工程为例，分析了深层处理区块一次浅层处理和二次深层处理沉降特征。研究表明，真空预压处理固结沉降随吹填淤泥厚度和插板深度呈一定变化规律，且不同时期存在较大差异性，真空预压深层处理阶段浅层吹填淤泥土固结效果依然明显。

真空预压；新近吹填淤泥；分层沉降；二次处理

1 问题的提出

随着滨海经济建设投资步伐的加快，土地资源也日趋紧张，为保证经济建设的衔接性，大面积围海真空预压造地是解决土地资源匮乏的有效途径之一。真空预压造地后，为了满足其中市政道路工后沉降和高承载力的要求，常需要进行二次真空预压深层处理，处理深度完全穿透新近吹填淤泥层至原地基土层20 m。虽然新近吹填淤泥与原滩面淤泥均为软土，但由于新近吹填淤泥晾晒时间短、含水率极高、压缩性强、渗透性差、承载力超低等特点，其与原滩面淤泥土工程特性存在较大差异性[1-3]，加之真空预压“井阻”效应[4]，必然加剧固结效果随竖向深度和时效的差异性。

现阶段对于真空预压研究主要集中在工程应用探索阶段[5-12]。典型真空预压研究成果大致可归纳为3个方面：固结理论机理变化特征分析[5-7]、真空预压现场试验和模型研究[8-9]、固结效果观测分析与评价，且主要集中在真空预压过程监测及检测成果分析[10-12]。因此，对于真空预压固结沉降分布规律仍有待进一步深入研究。

本文基于现场监测数据及钻孔取样，对某道路区二次深层真空预压处理的沉降分布特征进行了分析，可以为类似工程施工设计提供技术参考，也对真空预压加固效果评价具有一定的借鉴作用。

2 场地概况及真空预压方案

某场地吹填面积约为300万m2，根据勘察揭露场地原地基土主要为浙东南滨海区河口相冲海积淤泥或淤泥质软土[2]，厚度达20 m以上。整个场地地形较为平坦，由西至东呈自然缓坡，最大落差3.0 m。新近吹填淤泥为近海水利吹填淤泥，自然晾晒时间为1.5月，浅层吹填淤泥呈流动状，含水率高达130%以上，基本无承载力，其主要土层参数见表1。受场地地形影响，吹填淤泥厚度由西至东呈递增趋势，厚度约在3 ～ 6 m（见图1）。

表1 新吹填淤泥土层基本参数表

图1 吹填场地东—西向典型剖面图

一般地块区采用无砂垫层真空预压法对新吹填淤泥土进行固结处理，竖向排水板打设至原滩面，正方形布置，平面间距为0.8 m，抽真空有效时间均为115 d；市政道路区采用二次真空预压处理方法：第1次采用无砂垫层真空预压处理，竖向排水板打设至原滩面，抽真空时间为85 d；第2次采用有砂垫层真空预压法进行处理。二次软基处理根据设计道路高程不同，采用不同的插板深度（设计道路高程Hd≤4.5 m，排水板打设底高程为- 3.5 m；4.5 m＜Hd≤5.0 m，排水板打设底高程为- 9.0 m；Hd＞5.0 m，排水板打设底高程为- 19.0 m），排水板平面布置间距为0.8 m，正方形布置，抽真空有效时间均为135 d，相关真空预压参数见表2。

表2 真空预压软基处理参数表

为了解吹填淤泥真空预压加固效果，在现场实施过程中布置了原位监测点，主要包括膜下真空压力、地表沉降、孔隙水压力、水位和分层沉降等，本文主要根据地表沉降资料进行分析。

3 一次浅层处理沉降特征分析

地表沉降是土体固结效果最为直观的数据，土体固结状态、土体排水效果、真空预压工艺及土体厚度等均对其有显著影响。

图2为一般地块区累计沉降量时效特征图。由图2可知一般地块区在真空预压处理不同时段累计沉降均随处理淤泥厚度呈较强线性关系，预压处理20，40，60 d，卸载前该线性斜率分别为18.530，54.285，139.490，213.920 mm/m，斜率呈现明显的递增关系，表明下部土体固结沉降效果随时间推移逐步发展，真空预压处理固结效果在时效上呈现一定的“由上至下”的发展规律，浅层真空预压处理后期对沉降发展亦有所影响。

图2 地块区累计沉降量时效特征图

由于道路区真空预压（一次处理）主要是为了满足后续工程大型机械设备进场作业需求[2]，仅覆盖1层密封膜，因此密封效果较地块区（2层密封膜）差，加固效果亦较地块区明显减弱。图3为道路区（一次处理）累计沉降量时效特征图，分别选取了抽真空20，40，60，85 d地表沉降量进行统计分析。由图3可知，道路区一次处理各区块平均累计沉降量为454 mm，远低于地块区的平均累计沉降量809 mm ；但不同时段沉降量随处理淤泥厚度也呈线性变化，其斜率随时间推移亦有所增加，与地块区变化规律类似，但斜率明显小于地块区；后期由于膜面老化加剧、加固效果锐减，85 d斜率趋于0，曲线基本趋于平缓；从累计沉降量数值和曲线斜率变化情况分析，道路区（一次处理）固结水平基本与地块区40 d时相似，从处理后二次插板时出现的密封沟挤淤现象（见图4）亦可推知固结水平较低。说明2层密封膜对真空预压处理的必要性，尤其是预压后期效果更加明显。

图3 道路区（一次处理）累计沉降量时效特征图

图4 道路区密封沟挤淤现象图（一次处理后）

4 二次深层处理沉降特征分析

为了满足市政道路工后沉降和高承载力要求，在一次浅层处理（85 d）后，按道路等级和承载力要求对道路区采取了不同插板深度二次深层处理，为增加真空压力在水平向上的传递效果，采用有砂垫层真空预压处理。

图5 道路区二次处理累计沉降量散点图

图5为道路区二次处理累计沉降量散点图。由图5可知，二次深层处理时土体固结沉降量随插板深度的增加而增加，处理底板高程- 3.5 ，- 9.0 ，- 19.0 m的平均累计沉降分别为847，1 005，1 226 mm；假设在插板处理范围内，从地表往下相同土层深度的真空传递效果不因插板处理底高程不同而有所差异，则从地表往下可以把处理土层分成3层（地表 ～ - 3.5 m、- 3.5 ～ - 9.0 m、- 9.0 ～ - 19.0 m），各层平均累计沉降量分别为847，158，221 mm，土层每米固结沉降量分别为169，29，22 mm，可见- 3.5 m以上土体固结效果突出，- 3.5 m高程以下土体固结效果明显减弱。

图6为道路区（底板高程- 3.5 m）累计沉降量时效分布趋势图，分别选取抽真空20，40，60 d及卸载前地表累计沉降量进行统计分析。由图6可知，抽真空0 ～ 20，20 ～ 40 d曲线间距较大，40 d内真空预压沉降发展最为突出，占最终沉降的72%，且均随着淤泥厚度变化呈线性增加；抽真空20，40，60，135 d（最终）的累计沉降量— 吹填淤泥厚度的线性斜率先增后减，135 d时累计沉降量— 淤泥厚度关系曲线基本趋于水平，说明40 ～ 135 d位于吹填淤泥层以下的原状土层固结得到较好的发展。

图6 道路区累计沉降量时效分布趋势图（3.5 m）

5 结 论

（1）由于道路区一次浅层处理布置单层密封膜，土体固结沉降效果较一般地块区（双层密封膜）明显减弱，其固结水平仅近似于一般地块区40 d时的水平，但能满足后续工程大型机械设备进场作业的需求。

（2）道路区二次深层处理固结沉降依然明显，尤其是浅层新近吹填淤泥层，对提高土体固结程度、减少工后沉降较为有利。

（3）道路区二次深层真空预压处理40 d内沉降发展最快，沉降占比也较大，严格控制该时段真空预压施工质量较为关键。

（4）真空预压不同处理深度土层固结表现出一定的差异性，且不同时段沉降特征规律亦存在较大的差异性，真空预压设计及施工过程中应予以充分考虑，使地基处理达到最优效果。

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（责任编辑 黄 超）

Settlement Characteristics of Newly Constructed Roads with Vacuum Preloading Treatment

JIN Zhe - hao1，ZHAO Zhen - bo2，JIANG Jian - fang3，TANG Ming - li2
(1.Zhejiang Taiyang Construction Co., Ltd., Hangzhou 315200，Zhejiang，China；2.Zhejiang Surveying Institute of Estuary and Coast，Hangzhou 310020，Zhejiang，China；3.Zhejiang Institute of Hydraulics & Estuary，Hangzhou 310020，Zhejiang，China)

Due to settlement after construction and high bearing capacity requirements of municipal roads，newly dredger filled soft soil foundation with vacuum preloading treatment often need a second deep processing. Taking a dredger fill engineering in Wenzhou as an example，this paper analyzed settlement characteristics of zones with one shallow treatment and second deep treatment. Results suggest that there was a certain variation rule between consolidation settlement with vacuum preloading treatment and depth of fl ashboard and great differences existed in different periods. The consolidation effects of shallow fi lled soil were still evident during deep processing period.

vacuum preloading；new dredger fi ll；layered settlement；secondary processing

TV223

A

1008 - 701X(2017)04 - 0051 - 04

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.04.015

2017-01-11

浙江省科技计划项目(2016F50003)；浙江省水利厅科技计划项目(RC1543)；浙江省科技厅公益技术社会发展项目(2015C33059)。

金哲浩(1966 - )，男，高级工程师，大学本科，主要从事水利工程工作。E - mail：jinzhehao2005@sina.com