围海造地吹填土超软基真空预压法处理

高轩

【摘要】现今，我国沿海地区的经济已是越来越发达，人口密集，可用于工程建设的土地资源已是越发紧张。因此，围海造地是解决建筑用地紧张这一形式的最佳办法。但此技术所形成的土体主要是海底齡泥和吹填龄泥组成，含水量高、流动性大，承载力低。然而，真空预压处理技术在软土地基中的成功应用成了解决此问题的主要技术手段。基于此，文章根据围海造地所形成的软土地基特点，通过对软体地基进行真空预压实验，提高了土体内部复合地基的稳定性、承载力及加固效果显著，为该工法的应用和發展提供了技术参考。

【关键词】真空预压；吹填土；软土地基

1、围海造地软弱地基特点

围海造地过程中，吹填材料从砂砾、粉砂和移山倒海土石混合料到细粒土，如粉土、粉质黏土、软弱的高塑性淤泥甚至流泥、浮泥等，吹填土性质变化多样，由此带来的岩土工程问题日渐复杂，对围海造地所形成的软弱地基处理技术要求也更高。笔者根据个人多年的实践经验及查阅大量围海造地软弱地基的处理资料分析，总结了软弱地基的几个特点。（1）围海造地区域规划面积一般都在数十万平方米至数十平方公里不等；（2）下部原状软黏土层一般为海相或三角洲相的饱和软弱淤泥土质，其含水量高、孔隙比大、强度低；（3）上部新近堆、抛、吹填土层的特性与其颗粒组成有关，此类土含水量较大，压缩性较高，强度低，具有软土性质。

2、真空预压法处理软土地基的试验方案

试验采用能够承受较高外压负载的可注浆高真空竖向排水滤管替代传统的塑料排水板作为竖向排水通道，高真空竖向排水滤管采用塑料材质的波纹滤管，外层包土工膜，底部采用土工布密封，上端采用钢丝骨架渗水软管，下端连接预桩靴。在真空预压时，形成了水平排水主管、支管及竖向排水滤管的大通道连接方式，降低了真空度沿土体深度的衰减。在真空卸载后，预留在土中的竖向排水滤管既可作为注浆管，减少二次成孔的成本，又可做为排水排气管，有利于注浆时土中孔隙水和气从邻近未注浆的管中快速排出。高真空竖向排水滤管经两次注浆后形成的水泥砂浆柱封闭了工后场地的排水通道，并同加固后的水泥土形成复合地基，减少了工后沉降，进一步提高了场地土的承载力。

2.1 试验步骤

（1）铺设0.5m砂垫层，平整场地，满足打板机进场施工；（2）利用打板机将竖向排水滤管下沉就位，竖向排水通道用Φ63波纹滤管替代塑料排水板，排水管长15m，间距1m×1m；（3）布设真空管路系统，用三通连接水平排水主管、支管和竖向排水滤管，将水平真空管路浅埋在砂垫层中，主次管采用Φ53波纹滤管，环刚度大于15kpa，主管间距15m，次管间距1m；铺短纤维针刺土工布，同时在外围设置粘土密封墙，密封墙采用Φ600双排粘土搅拌桩，桩中心间距600mm，桩搭接100mm，桩长8m，粘土泥浆比重1.51；（5）铺设真空膜，布置两台真空泵，排水主管一端连接真空泵；（6）试抽7d后真空度稳定在80kpa以上，可加水预压。真空卸载后，拆除水平真空系统，对竖向排水滤管注浆；（7）注浆。第一次采用水灰比1：0.5纯泥浆，注浆压力1～2mpa，单孔注浆为竖向排水管体积的3倍。第二次注浆材料为1：3水泥砂浆，注浆压力2～5mpa，单孔注浆量为竖向排水管体积的1.5倍。

2.2 设计要求

为优化施工参数，便于大面积施工，本次试验地基处理后要求地基承载力特征值不小于80mpa，场地处理深度达15m，形成复合地基。

2.3 试验监测

为了更好地指导施工，对试验效果进行验证，在试验区预埋了一系列监测仪器。布置4块沉降板、1个孔压计，同时对加固前后土体钻孔取土，进行室内土工试验，在现场做静力触探和浅层平板载荷试验。

3、试验结果分析

3.1 膜下真空度

因膜下真空度能直观地反映真空泵抽真空效果，在真空预压监测过程中，真空度的量测尤为重要，抽真空后第5d开始记录真空表读数，膜下真空度与时间的关系曲线见图1。初期由于薄膜漏气，真空度呈下降趋势，经补膜后工作正常。从图1中可看出，真空泵正常工作后，膜下真空度在抽真空初期迅速增长，10d后达到80mpa，稳定后真空度为91kpa。

3.2 地表沉降

本次试验共布置4块沉降板，场地4个测点的沉降曲线相似，平均沉降时的曲线见图2。从图2中可以看出，在抽真空初期阶段，最大沉降速率达44mm/d，土体固结过程较快，整个场地的固结沉降与真空压力关系密切，前期真空度不断上升，地表沉降速率较大，随着抽真空时间的增长，地表沉降速率也随之收敛。抽真空80d后，沉降量都能控制在每天不超过2mm，最终沉降量为391mm.

3.3 孔隙水压力

利用真空预压法处理软土地基时，加固过程中总应力保持不变，孔隙水压力通过抽真空排水逐渐降低，土体中有效应力随之增加，从而使土体强度增强。孔隙水压力变化反映了土体固结程度的好坏。图3为该孔隙水压力测点内3，6，9m处的孔压差随时间沿深度分布的变化曲线。从图3中可以看出，不同深度处孔隙水压力有不同程度的降低。受真空度的影响，刚开始孔压消散的较快，随后趋于稳定。由于真空度沿深度逐渐衰减，浅层孔压消散值比深层的大。3m深度处孔压最终降到一50kpa；6m深度处孔压降至一43kpa；9m深度处孔压降到一36kpa。

从上述实验中可知，经真空预压法处理后的土体含水率、孔隙比减小，压缩模量、直剪指标均增大，通过注浆形成了复合地基，场地不同土层内承载力均达80kpa，达到设计要求，地基加固效果显著。

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