高真空击密法在临海地区软土地基中的应用

山东三维石化工程股份有限公司 山东 青岛 266000

1 填海区域地基处理的必要性

填海地质下大部分区域处于超饱和状态，基本没有承载力，其次吹填土质差，粘粒土含量大；更有一些填区原来为养殖区域，淤泥层很厚，更采用淤泥挤淤处理方法，然后淤泥层表面填素土。因淤泥透水性差，淤泥内水分很难分离，整个土层基本处于液化状态。这种土层往往数年内完不成自重沉降，属于沉降很大的软土地基，不经处理，无法作为建筑用地。

2 软土地基方案比较

方案一 真空预压和堆载预压处理方案

此方法适合处理软土地基，但工期一般在3个月以上，而且经过预压的承载力不超过120KPA，对承载力要求高和工期短的项目不适用。

方案二 水泥土搅拌桩复合地基

此处理方案处理深度深，需要碎石砂土量大，施工周期较长且造价高。

方案三 高真空击密法

高真空击密法处理软土地基一个周期一般在25天至35天，工期短，并且经处理后地基承载力比预压法高，造价低于水泥土搅拌桩。

快速“高真空击密法”是一种新型快速真空动力排水固结法，它通过数遍高真空击密制造“压差”排水，并结合数遍合适的变能量击密，逐步达到降低土层的含水量，提高密实度，承载力，完成自重固结，减少地基工后沉降和差异沉降。

“压力差主动排水”：人为多次制造“压差”，即利用适当的能量击密产生的超静孔隙水压力为“正压”，然后同步插入高真空管产生“负压”，“正压”和“负压”形成可大于一个大气压的“压差”，进而可以达到低渗透软土含水量逐步降低的目的。

“超固结硬壳层”：由于“高真空+大能量击密”多次相互作用(等效静压力可达300-500MPa)，使软土表层形成“超固结硬壳层”，经应力扩散能较好的增大地基的抗变形能力。

3 工程实例

中石化青岛炼化厂区建设一二期全场均采用快速“高真空击密法”进行处理，根据场土为新近填土或填海土，土层软，压缩性大，后期沉降大的特点，根据地基预处理技术要求，采用以下预处理方法：

1)堆载(填土)+排水板处理①2、②1、②2层土，有效加固深度为②2层。在罐区打设塑料排水板，排水板参考间距分别为：B区间距2.3×2.3米，C区间距1.8×1.8米到2.2×2.2米，D区间距两个罐2.0×2.0米，其余2.2×2.2米，均为正方形布置(暂定)，深至②2层层底。由于本场地加固土层不均匀局部含有淤泥，施工时应对照地勘资料适当调整排水板的间距。预压时间为两个月。

2)采用高真空击密法处理全部①1层素填土、①2冲填土及部分②1淤泥质粉土、粉砂层土。有效加固深度约8米。

3)由于回填填料缺少风化砂，勘探期间绝大部分场地还没有回填。施工时应根据填料性质(颗分等)及深层土体的性质采取有效措施满足设计方案要求。

因为A区的地基处理要求相对较低，故不需要增加措施，B、C、D区域均需要增加排水措施，并在B、C、D区场地周边设置密封墙。主要工作内容如下：

(1)打设深井。本工程虽然②1淤泥质粉土、粉砂层的性质较加氢裂化装置工程②1的性质好一些，但因为①2冲填土、②1淤泥质粉土、粉砂存在严重液化，地基处理的目的之一是要消除其严重液化趋势，单纯的靠高真空击密法作用影响深度不够，故在场地内打设深井，降低地下水位，减小①2冲填土、②1淤泥质粉土、粉砂的含水量，在素填土荷载以及土体自重作用下，孔隙比减小，从而提高土体的强度，在此前提下土层在高真空击密作用下可以消除严重液化趋势。

在B、C、D区打设深井，深井有效深度要求达到③1中粗砂底部，对于③1中粗砂缺失的部分，有效深度要求达到②1淤泥质粉土、粉砂层底部，间距暂定为25m，正方形布置。实际打设深度要求大于有效深度1.5～2.0m。

(2)打设密封墙。因为场地临近海边，而①2冲填土层、②1淤泥质粉土、粉砂、③1中粗砂的透水性较好，为防止海水通过该层不断补给入拟建场地，在B、C、D区场地周边增加泥浆搅拌墙密封措施，密封墙进入到③1中粗砂底以下的粉质粘土层50～100cm。部分区域有③2夹砂层且其顶面与②1层底面距离比较小，为防止此类情况下，塑料排水板插设到③2夹层中，而使得与外界连通，故在此处要求密封墙打设到③2夹层底部以下50～100cm。

(3)插设塑料排水板。在B、C、D区的罐底部分以及辅建区建筑物下插设B型塑料排水板，罐底部分打设排水板的范围为储罐外扩5m后的范围，排水板进入到③1层顶面以下0.5m，该层缺失的部分插设到②2粉质粘土层底部，②2、③1层均缺失的部分打设到②1淤泥质粉土、粉砂层底部。

因为本场地的软弱土层为淤泥质粉土、粉砂，粉土含量较高，仍需要设置塑料排水板，但渗透性较加氢裂化装置工程的②1层好一些，故本次排水板间距可适当加大，根据不同分区的地质情况确定排水板间距，其中B区排水板间距2.3m和2.5m、C区塑料排水板间距1.8m和2.2m、D区塑料排水板间距2.0m和2.2m，均为正方形布置。

塑料排水板作为竖向排水通道，可以加强深层土体的排水固结。在①1素填土的堆载作用下以及高真空击密期间因为存在较大的击密冲击力，可以促使软土层的水通过排水通道排到①2冲填土层中，经过一段时间之后深层的软弱土层的性质能够得到改善，在①1素填土作用下可以完成一部分沉降。

(4)高真空击密。在回填后的场地上进行高真空击密施工，提高表层的承载力，消除①2冲填土层、②1层淤泥质粉土粉砂层的液化，并对8m深度范围内的②1层淤泥质粉土粉砂层的性质有所改善。

信息化施工

高真空击密的一个显著特点就是在整个施工过程中进行信息化控制，通过对每道工序结束后地层中的多项指标如水位、沉降量等的监测分析，确定并优化下道工序施工参数。

此外，通过静力触探等检测手段对每遍的地基加固效果进行检验，掌握实际效果，并动态调整施工参数。

在信息化施工中主要注意以下问题：

①夯击数、夯击能量需严格按强夯及高真空击密的控制标准，遇到地质复杂区域，出现隆起量，位移量超过高真空击密控制指标时需立即停锤，重新进行详勘，进行分析计算后方可继续，以防形成“弹簧土”反而降低土体强度。

②每一遍高真空击密后，必须及时分析监测结果，对最终处理效果进行过程控制。

③重点观测深井运行时水位随时间的下降情况，并观测深井运行期间的地面沉降情况。

④在高真空击密期间，测量夯坑深度及每遍击密整平后场地的标高，在高真空击密施工结束后，定期观测沉降以了解处理后至上部结构施工前这段时间的沉降情况。

结语

通过青岛炼化这几年对建构筑物沉降观测数值分析得知，均在规范允许范围值之内，验证了“高真空击密”处理软土地基的可靠性，并且工期短，造价低经济性好的优势在各行业不同的工程实践中均得到了证实。