真空预压软基处理应用

2024-05-11

真空预压软基处理应用（精选十篇）

真空预压软基处理应用篇1

海安新港(荔枝湾码头)一期工程位于湛江市徐闻县海安经济开发区荔枝湾内,一期工程需建3个1 000 t级车渡码头泊位(其中1个危险品码头泊位)、1个1 000 t级综合性件杂货码头泊位、350 m长的透空式防波堤(水深大于6 m)及其他配套设施,本工程不设抛泥区,港池和航道所有挖泥全部用于陆域回填。后方陆域软基处理设计要求:接岸附近塑料排水板底标高以达到回填的淤泥底标高为准,塑料排水板间距1.3 m,按正方形布置,真空预压密封膜采用两层聚乙烯(或聚氯乙烯)薄膜,厚度大于0.12 mm;真空预压周边采用黏土泥浆和柔性密封墙。

2 真空预压施工

根据真空预压的作用机理和效果以及现场的地形情况确定整个后方回填区域分为A,B,C,D,F,G 6个区域:

1)对A区先铺1层40 cm厚的砂垫层并插打塑料排水板,并对该区域用黏土搅拌桩进行竖向封闭。

2)铺设真空管线。当塑料排水板插放完毕后,根据加固软基面积和所加固土质情况,按条形滤水管和两端集水管,并在集水管端头设置4个出膜口装置,通过膜外管将出膜口与4台射流真空泵连接在一起。由于膜外管路是加固区与射流真空泵的连接管道,它不光膜内传递真空压力,而且是排水的主要通道,故先用钢管,并进行水密、气密试验,达到要求,同时由于真空泵的结构特点,射流真空泵经管路进入薄膜内,形成连接密封,如果在操作时一旦由于各种原因真空泵停止工作,膜内压力将随着卸除,将影响加固效果,延长预压时间,故在膜外管路中设置了止回阀和截止阀。

3)铺设第2层砂垫层,当真空管路铺设完善后,在滤水管上面均匀铺放1层20 cm厚砂垫层,并将塑料板甩头埋入砂管内,保证表面无尖利物露出。

4)铺设密封膜。密封膜是真空预压法加固软基成败的关键,本工程施工中采用了双层密封膜。

a.膜的热合搭接:由于加固面积较大,密封膜需要多次纵横向搭接,采用热合粘结时,平缝搭接为2 cm,操作时根据天气等外部环境的变化,适时调整和选择热合温度、刀的压力和时间,保证热合缝粘结牢而不熔,同时将两层膜的搭接缝错开。

b.膜的四周密封:在确保膜的本身密封条件下,四周的密封也是关键的一环,在海安新港后方陆域施工中,采用长方形铺法进行膜的密封,在加固的四周留出1.5 m～2.0 m的边采用黏土进行压边,充分保证膜的密封要求。

c.真空预压操作:首先将射流真空泵、出膜口、真空管按密封要求进行连接;连接好泵、真空管及膜内真空压力传感器,并测记初读数;将射流箱与进水管接好并注满水;在加固范围内设置沉降等观测点;开动4台离心泵进行真空抽气,管网内真空度逐渐上升,4 d后真空度逐渐稳定在80 kPa,最高时达96 kPa,膜内砂垫层中的真空度达75 kPa,然后自动控制,进行间隔抽气,同时给射流箱进行补水,以保持水箱的水位温度正常。

d.施工质量保证措施:铺设上层的砂进场前,需取样送检,检验合格后,方允许进场使用。抽真空的时间,与土质条件和竖向排水体的间距密切相关,达到相同的固结度,间距越小,则所需时间越短,在工期较紧时,可适当采用较小的间距,在工期要求不严的情况下,可适当采用大一些的间距,以降低费用。加固区内要求达到的平均固结度,一般不得小于80%,如工期许可,应尽可能采用更大一些的固结度作为设计要求达到的固结度。真空预压的效果和密封膜内所能达到的真空度关系极大。根据国内一些工程的经验,膜内真空度一般可维持在600 mm汞柱高左右,相当于80 kPa的堆载压力。真空预压的总面积不得小于建筑物基础外缘所包围的面积,且应超出建筑物基础外缘2 m～3 m。每块薄膜覆盖的面积应尽可能大,如需分块预压时,每块间距不宜超过2 m～4 m,且每块预压区应至少设置两台真空泵。真空预压的密封膜应采用抗老化性能好、韧性好、抗穿刺能力强的不透气材料。密封膜热合时宜用两条热合缝的平搭接,搭接长度应大于15 mm。密封膜宜铺设3层,覆盖膜周边可采用挖沟现铺、平铺。在铺设聚氯乙烯密封膜时应注意在真空加固块的四周,密封膜四边应保留有足够的3 m～5 m富余压边条。在抽真空过程开始以后,膜下真空度在预期内达不到80 kPa,则需采取相应的技术措施加以处理。如可启用备用出膜器加泵以加大抽真空能力,或仔细检查、修补密封沟等,从而确保真空预压能达到设计效果。

3 真空预压软土地基的测试

在A区共设置10个测试点,其中1号～6号作为地面沉降、深层沉降、地下真空度、孔隙水压力和地下水位变化等观测点,7,8,9,10仅作为地表沉降观测点。

1)膜内地面最大沉降发生在1号点,为80.5 cm,膜内平均沉降量为78.8 cm,停止抽气后地面最大回弹1.9 cm,平均1.4 cm,开始抽空10 d的地面下沉量较为显著,随着时间的延长,地面下沉日趋减少,45 d以后地面的下沉基本趋于稳定。膜外沉降量,3号点为5 cm,4号点为2 cm,5号点为0.5 cm,从而看出真空预压对加固场外土体的影响不大。2)抽气后管网的真空度逐渐上升,4 d后控制稳定在85 kPa以上,最高达96 kPa,膜内砂垫层的真空度达75 kPa,对地下塑料板内不同深度的真空度测试表明,真空度从地面通过塑料板逐渐向土层深处的土体中扩散,其影响在整个排水板长度内。3)抽真空后地下水位很快下降,经45 d观测,2号点和6号点分别下降为1.5 m,1.3 m。4)抽真空后地下孔隙水压力很快下降,在抽真空10 d内,膜各点地下2 m处孔隙水压力下降430 kPa,地下4 m处下降198 kPa,在整个预压过程中地下2 m处孔隙水压力最多下降630 kPa。

4 真空预压效果的检验

根椐本工程的设计要求,真空预压为90 d,预压结束后测得软土地基沉降量,然后根据设计沉降量计算其固结度(U)。

U=S实测/S设计,S设计=mSC。

其中,S实测为各区段真空预压后实测沉降量;S设计为设计最终沉降量;SC为固结产生的沉降量,由e—p曲线求得;m为沉降系数,由试验结果取值1.32。

海安新港后方陆域区软基处理部分效果统计,见表1。

根据预压固结以后软基钻孔取样,进行物理力学分析,与加固前比较,可以看出,经过真空预压后软基各项指标皆达到设计要求。

5 结语

真空预压法不需要堆载材料,可以避免堆载材料的加载卸载工序,节省资金。由于该方法对预压区域以外的影响较少,噪声小、场地干净、环境污染小,可以在城镇等建筑群中予以实施,避免其他方法带来的不良影响。此法对于软弱淤泥最为适用,对于地层上部极软的纤维质淤泥效果更佳。但同时,也存在其不足之处,施工中膜的质量要求较高,膜之间的热合粘结必须掌握好,稍有不慎就很难满足要求,四周预压区覆盖的密封要求也较为严格,有时不能很好地保证不漏气,真空预压必须有电力供应局限。

参考文献

真空预压软基处理应用篇2

本文首先论述了真空顸压法的概念、加固机理和优点,随后从软基处的地下水与土层概况、真空预压法加固设计、真空预压法加固施工等三个方面介绍了真空预压法在某高速公路软基处理中的`具体应用.

作者：袁鑫作者单位：路港集团有限公司,325000 刊名：中国科技博览英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY REVIEW 年，卷(期)： “”(25) 分类号：U416 关键词：真空预压法高速公路软基处理

真空预压软基处理应用篇3

关键词：真空联合堆载预压法；软基处理；应用

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）08-0168-02

由于我国地质条件较为复杂，软土地基是经常遇到的问题，如果软基处理不当，其承载力、稳定性就难以满足工程要求，引发工程沉降、倾斜、坍塌等问题。真空联合堆载预压法可以有效缩短工期、提高沉降控制效果，对大面积软基处理尤为使用，加强对其在实际中应用的研究，有着重要意义。

1 真空联合堆载预压法概述

真空联合堆载预压法的基础是真空预压法和堆载预压法，其中，真空预压法的加固原理是利用真空泵，将薄膜下地基中的气体抽取出来，形成真空，在外荷载保持不变的条件下，使得地基中出现负压，从而降低孔隙水压力，提高有效应力；堆载预压法的加固机理则是在竖向排水板和砂垫层的基础上，通过在软基上堆载来增加总应力，在压力作用下使系统只能靠孔隙水排除，孔隙水压力就能够转换为土体有效应力，达到增强软基强度的效果。真空联合堆载预压法主要由固结排水系统、加压系统两大部分组成，其中，加压系统又包括载荷加压和真空加压，通过两种加压方式的共同作用，来缩短达到一定加压效果所需要的时间，在缩短工期的同时，避免堆载材料不足的弊端。

在真空联合堆载预压法应用中，其应用过程是先进行抽真空，使砂垫层形成负压，土体内部出现压力差，初步固结土体；同时，再在水平垫层上进行堆载，通过增加外部荷载，来升高土体孔隙水压力，而升高的孔隙水压力会在真空压力作用下排出消散，使得压力梯度增大，进一步压密土体，起到更好的固结效果。

2 真空联合堆载预压法在软基处理中的应用要点

以某软土地基为例，其表层为浮淤，属于滞洪区，需要处理的宽度是23 m，深度是18～21 m，软基处理面积较大；同时，由于工程对沉降控制要求相对较高，工期较紧，故需要采用真空联合堆载预压法来处理软基，具体应用要点有以下方面。

2.1 填筑工作面的要点

由于此软基表层是淤泥，容易造成施工机械的沉陷，所以，在处理软基前，需要先在软基表面填筑工作面，先铺设2层竹笆，然后铺设1层土工格栅，最后填筑中粗砂，填筑厚度需要使填筑面比水面高出0.5 m。

2.2 排水系统施工要点

排水系统有水平排水、竖向排水两部分，其中，水平排水的方法是铺设砂垫层，砂垫层使用的砂砾应当具有坚硬、密实以及透水性强等特点，含泥量应在5%以内，渗透系数需超过0.01 cm/s，厚度以50 cm为宜。

竖向排水是通过使用塑料排水板来完成的，能够起到使土体水从竖直方向排出的作用，排水板的深度需要根据软土层厚度来决定，就本工程来说，排水板深度以20 m为宜，排水板类型、间距需要综合土体渗透性、施工工期以及加固效果多方面因素来选择，采用三角形布置方式。

2.3 真空预压施工要点

真空预压主要是密封膜施工，其技术要求有：单位面积的重量要在120 g/m2以上；双向抗拉强度要超过13 kN/m，双向延伸率要小于30%；渗透系数要大于0.003 cm/s，膜下真空度应超过85 kPa。

在密封膜施工中，为保证施工质量，避免密封膜破裂或者漏气，需要采取的措施有：

首先，在施工前，先对密封沟、垫层进行检查，清除掉树枝、草根、石块等可能造成密封膜损坏的物体；

其次，密封膜的铺设长度需要考虑到地基沉降变形的影响，留足富余量，避免密封膜被拉裂；

第三，在密封膜铺设过程中，操作人员需要穿软底鞋或者光脚，并随铺随压，避免起风造成密封膜被卷走、撕裂；

第四，在密封膜铺设完成后，要通过试抽真空来检验铺设质量，检查是否有漏气现象，对于出现破裂的密封膜，需要通过薄膜粘贴修补。

2.4 堆载预压施工要点

堆载预压通常是在真空预压完成10～15 d之后进行的，此时的膜下真空度已经达到相应要求，且保持相对稳定，堆载预压的施工方法为：

首先，在密封膜上铺设宽幅聚酯长丝无纺针刺的土工布，起到保护密封膜的作用，土工布厚度应超过2.2 mm，撕破强力要在0.42 kN以上。

其次，在土工布上摊铺砂垫层，采取人工铺设的方法，砂垫层厚度为30 cm；然后再依次铺设土工格栅、碎石垫层，之后可以通过机械铺设的方法填筑厚1 m的细粒土，再按照正常路基填筑压实方法填筑，达到预压高度为止。

第三，在整个加载过程中，要严格控制加载速率，将竖向变形和水平位移分别控制在20 mm/d、4 mm/d以内。

2.5 卸载施工要点

在预压卸载施工中，需要先根据实际测量得到的沉降曲线，来计算地基土地的固结程度，在固结度超过85%、连续10 d地面沉降速率平均低于2 mm/d时，才可以将预压荷载卸除。

2.6 施工期观测要点

在整个施工周期以内，需要对预压相关参数指标进行持续观测，主要的观测的内容预压后土体参数变化情况，包括孔隙压力值、真空压力值、水平位移量、地面沉降值以及深层沉降值等。其中，真空压力观测频率以1次/2～4 h为宜；沉降观测要采取定时、定点专人观测的方式，在铺膜前，观测频率为1次/2 d，抽真空前10 d内，观测频率为1次/1 d，在堆载时观测频率为1次/2 d，且每层填筑都需要观测1次。

3 真空联合堆载预压法在软基处理中的应用效果

3.1 沉降与固结度结果

通过比较软基处理前后的沉降情况，可以计算出软基的固结度，进而判定真空联合堆载预压法对软基的加固效果。在某工程中，地表沉降量、固结度分别为1 595～1 730 mm、92.2%，加固效果十分显著，残余沉降量值是135 mm，小于150 mm的标准，符合要求。

3.2 土质变化情况分析

在加固前后，分别对软土地基钻孔取样，通过室内分析，来确定软基土质情况，其具体土质参数，见表1，从中可知，经真空联合堆载预压处理后，软基的含水率、孔隙比等都显著降低，压缩模量、粘聚力以及内摩擦角显著增大，土质物理性质发生极大改变，加固效果十分明显。

4 结语

综上所述，真空联合堆载预压法是一种十分有效的软基处理方法，不仅能够起到良好的加固软基效果，而且能够有极大缩短工期，有着较为突出的优势。因此，加强对真空联合堆载预压法的研究，将其正确运用于软基处理中，对提高工程建设质量、保证工程建设周期有着重要意义。

参考文献：

真空预压法在某软基处理中的应用篇4

预压固结法分为加压和排水两个系统。加压方式有两种, 即堆载排水预压法和真空排水预压法, 而排水系统分为水平排水系统和垂直排水系统, 主要是为了缩短固结时间, 加快固结进程而在地表铺设一定厚度的砂垫层或碎石垫层一类的水平排水通道和在地基中打设一定深度的砂井或塑料排水板一类的垂直排水通道。下面结合某工程实践, 对比预压固结法中的不同加压和排水系统, 描述真空排水预压法的材料选择和施工工艺。

1 工程概况

该工程位于东南沿海, 区内河网密布, 地表水系发育, 以农田、鱼虾塘为主, 处理面积达3万m2。

1.1 工程地质概况

根据勘察资料, 该场地工程地质情况如下:①黏土:湿, 可塑, 底部状态变差, 为软塑状, 层厚1.15 m～3.60 m, 一般为1.80 m。②淤泥:青灰色, 饱和, 流塑, 层厚10.40 m～30.20 m, 一般为17.91 m。③淤泥质黏土:青灰色, 饱和, 流塑, 层厚3.85 m～19.20 m, 一般为8.94 m。④黏土:灰～棕黄色, 硬塑～可塑, 切面光滑, 层厚7.40 m～37.10 m, 一般为24.70 m。

1.2 水文地质概况

厂址区域地下潜水埋深较稳定, 一般在地下0.5 m～1.2 m, 受大气降水和地表水补给, 以蒸发和径流的方式排泄。

1.3 工程特点分析

该工程处理面积大 (3万m2) , 需加固深度大 (软土深度达30 m左右) , 且由于软土工程性能差, 无法承受大型机械荷载, 给场地的清理和平整带来很大的难度。

2 加固方案选择

软基处理的方法有很多, 如换填法、预压固结法、强夯法、砂石桩和振冲法等方法。根据工程勘察报告, 本场地软土层相当厚 (最厚达30 m) , 因此换填法造价太高, 显然不合适;强夯法如配合排水板施工也可达到预期效果, 但由于场地软土工程性质差, 无法承受强夯机械的自重;振冲法则对此类黏性软土处理效果不佳。因此从处理效果、经济性及可行性方面综合比较, 这类软土的最好处理方法是预压固结法。预压固结法根据加压系统的不同, 分为堆载排水预压法和真空排水预压法。

根据堆载排水预压法和真空排水预压法的原理及施工工艺的不同, 在本工程中使用真空排水预压法与堆载排水预压法相比有以下明显特点:1) 真空排水预压法是利用大气来加固地基, 不需要从外地运来大量的预压材料, 并使施工现场文明整洁。2) 由于真空排水预压法加固时, 作用土体的总应力没有增加, 降低的仅仅是土中的孔隙水压力, 这样避免了土体在加固过程中产生侧向挤出变形。因此真空排水预压荷载无需分级加载, 这样大大缩短了工期, 而且卸荷只需要停止抽气就可以了, 进一步缩短了工期。3) 真空排水预压法在加固土体的过程中, 在真空吸力的作用下易使土体中的封闭气泡排水, 从而使土的渗透性提高、加固过程快。4) 真空排水预压法加固软土地基时, 与堆载排水预压法相反, 地基周围的土体是向着加固区移动的, 这使得真空排水预压法加固的土体更密实, 而且其加固均匀, 平均沉降量大。因此该软基处理工程最终选用真空排水预压法来加固土体。

3 真空排水预压法

3.1 加固原理

真空排水预压法与堆载排水预压法一样都是通过增加土体的有效应力来使土体强度增长和压缩量变化。根据有效应力原理, 土体所承受的总应力σ为有效应力 $\bar{σ}$ 与孔隙水压力u之和, 亦即:

$\bar{σ} = σ - u$ 。

真空排水固结法正是通过降低孔隙水压力u来提高有效应力 $\bar{σ}$ , 以达到加固土体的效果。

3.2 施工设计及工艺

3.2.1 场地清理、测量和平整

场地清理主要是将漂浮物、植物根茎和其他附着物 (如海堤反压铺盖石块) 清理干净。测量的主要工作是进行场地标高复测。然后进行场地平整。场地平整主要是进行高挖低填, 并依据现有海堤、沟渠对场地的分割, 将施工场地划分为面积大约为0.5万m2～3.0万m2的分区, 利用现有沟渠和分区界限设置排水明沟。在各区块内设置间距30 m纵横相通的排水盲沟, 排水盲沟和排水明沟或原有沟渠相连通, 形成畅通的排水通道。盲沟内填塞碎石排水层, 碎石最大粒径不超过30 mm。

3.2.2 排水板的设计及布置

本工程采用SPB-Ⅱ型塑料排水板, 每一批塑料排水板应经过指定的检验部门的检验, 且附有出厂合格证及试验、检验报告。在使用时应经常检查塑料排水板的外套薄膜是否完好无损。

排水板的宽度、厚度、深度及间距取决于土的固结性质和工期限制的要求。排水板的设计可按砂井排水法计算, 换算直径按下式计算:

$D_{p} = α \frac{2 (b + δ)}{π}$ 。

其中, b为塑料板宽度;δ为塑料板厚度。

排水固结法的地基固结度的计算是建立在太沙基固结理论和巴伦固结理论基础上的。任意点 (r, z) 处的空隙水压力为u, 则固结微分方程为:

$\frac{\partial u}{\partial t} = c_{h} (\frac{\partial^{2} u}{\partial r^{2}} + \frac{1}{r} \frac{\partial u}{\partial r} + \frac{\partial^{2} u}{\partial z^{2}})$ 。

其中, t为时间, s。

3.2.3 密封膜的铺设

1) 膜的大小应考虑埋入密封沟的部分, 留有足够的余地。2) 铺设时, 膜不宜拉得太紧, 每边应比图纸尺寸多出几米。3) 膜铺好后进行抽气时, 应在膜上仔细检查是否有破膜地方之后, 再把抽出的水放到膜上。4) 地基在加固过程中, 土体移动会使地表产生一些裂缝, 为避免裂缝发展成为漏气的通道, 应将拌制一定稠度的黏土浆倒灌到裂缝中, 泥浆在重力和真空吸力的作用下流向裂缝深处, 充填于裂缝中, 堵住裂缝, 达到密封的效果。

3.2.4 施工注意事项

1) 塑料排水板的打设间距和深度严格按设计施工, 这直接影响到加固的效果和加固时间的长短。2) 由于碎石棱角锋利, 抽真空时易戳破薄膜, 所以必须在碎石垫层上加铺一层无纺土工布, 以保护薄膜。

4 处理效果分析

该地区在加固后, 土体强度明显增长, 根据加固前后该地区的十字剪切板强度检测结果, 0 m～5 m范围内十字剪切板强度增长较大, 较天然强度增大了1倍～4倍, 5 m～15 m范围内强度有不同的增长, 增长幅度大多在10 kPa以上, 最大增长了18 kPa, 效果还是相当明显, 15 m～25 m范围内强度增长一般在10 kPa, 效果一般。

5 结语

1) 本工程采用真空排水预压法处理软土地基是成功的, 质量满足设计和有关规范及标准的要求。2) 真空预压联合塑料板排水处理沿海软土地基效果明显, 且施工工艺简便, 工程材料简单易得, 是沿海软基处理的首选方案。3) 真空预压处理软土地基对15 m以内处理效果显著, 对15 m以下处理效果一般。

摘要：结合沿海地区某软土地基处理工程, 综合对比了预压固结法中不同的加压系统和排水系统的优缺点, 并重点介绍了真空排水预压法的材料选择及施工工艺, 为同类软基处理工程提供指导。

关键词：真空预压法,软基,加压系统,排水系统

参考文献

[1]陈希哲.土力学地基基础[M].第3版.北京:清华大学出版社, 1997.

[2]娄炎.真空排水预压法加固软土技术[M].北京:人民交通出版社, 2002.

[3]徐至钧.建筑地基处理工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.

[4]倪洪波.真空预压在处理大面积厂房软基中的应用[J].土工基础, 2008 (12) :33-36.

真空预压软基处理应用篇5

塑料排水板结合堆载预压法在软基处理中的应用

本文介绍塑料排水板堆载预压法在金地工业园B2地块的应用,并进行了沉降观测,以及对观测结果的分析.

作者：李辉作者单位：广州地质勘察基础工程公司深圳分公司,广东,深圳,518040刊名：城市建设与商业网点英文刊名：CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN年，卷(期)：“”(24)分类号：关键词：塑料排水板堆栽预压软基处理沉降观测固结度

真空预压软基处理应用篇6

摘要：真空联合堆载预压法是软土地基处理中一种实用、经济、适应性广的大面积软基处理的有效方法，在市政道路软土地基加固处理中具有广阔的应用前景。为此，本文首先分析真空联合堆载预压加固路基的原理、施工工艺，然后结合工程实例对其加固效果进行前后对比，为该方法在市政道路工程的软基处理中提供参考经验。

关键词：真空联合堆载预压法；市政工程；地基处理

真空预压及真空——堆载联合预压法是加固软土地基的有效方法，尤其是对于含水量大、压缩性高、强度低、透水性差、埋藏深厚的软黏土有着较好的处理效果，它能够消除大部分的软土主固结沉降，减少工后沉降，在一定程度上提高地基承载力。该方法已广泛运用于海内外的软土地基处理工程中，例如高速公路、机场、吹填造陆、电厂等。

真空-堆载联合预压法的核心包含三大系统：排水系统、加压系统和密封系统。排水系统主要用于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的通道，缩短排水距离，加速软土的排水固结过程。而排水系统由水平排水系统和竖向排水系统构成。水平排水系统是由地表铺设≥40cm～50cm厚的中粗砂排水砂垫层与砂垫层中铺设的水平滤管共同组成的；竖向排水系统为打设的竖向塑料排水板或砂井；加压系统即真空压力和堆载压力，它使土中的孔隙水产生压差引起渗流而使土固结。密封系统即为防止漏气的竖向密封墙和地面表层的密封膜。三大系统的正常协同工作，是真空-堆载联合预压法的成功的关键。本文将根据在市政道路某工程软土地基的实际工程经验，结合理论计算，对于排水系统和密封系统的关键技术的应用进行综合分析。

1、工程概括

某道路工程全长7.65km，其中软基处理长度6.5km，沿线软土均分布在粉砂淤泥质海岸地貌内，地下水位埋深0.0m～4m，表层为黄褐色素填土，以粘性土为主，含沙礫，下为淤泥、淤泥质粘土。经设计方案比较确定采用真空联合堆载预压方式对软土地基进行处理：地基处理深度大于8m时，有效抽真空时间为120d；地基处理深度小于8m时，有效抽真空时间为90d；路基填筑高度小于3m，堆载30Kpa；填筑高度大于3m，堆载40Kpa。

2、真空联合堆载预压原理

2.1塑料排水板堆载预压是将带状塑料排水板用插板机将其插入软弱土层中，组成垂直和水平排水体系，然后在地基表面堆载预压（或真空预压），土中孔隙水沿塑料板的沟槽上升溢出地面，从而可加速软土地基的沉降过程，使地基得到压密。

2.2真空预压地基是以大气压力作为预压荷载，它是先在需加固的软土地基表面铺设1层透水砂垫层或砂砾层，再在其上覆盖一层不透气的塑料薄膜或橡胶布，四周密封好与大气隔绝，在砂垫层内埋设渗水管道，然后与真空泵连通进行抽气，使透水材料保持较高的真空度，在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力，将土中孔隙水和空气逐渐吸出，从而使土体固结。

2.3真空- 堆载联合预压方法综合上述两种施工方法，整合并同时进行。真空预压期间，受真空预压荷载的影响，加固土体产生侧向收缩变形，而在堆载预压期间，土体受堆载影响，加固土体产生侧向挤出变形，上述两种变形在施工过程中可相互抵消，从而可以使堆载的速度加快但不会使路基失稳。

2.4真空- 堆载联合预压方法的优点 ①缩短了固结时间；②土体侧向变形很小，地基不会发生剪切破坏；③设备和工艺简单。

通过抽气和竖向排水体导水气作用，使膜下土体与外部空气形成压差，把大气压作为荷载，并在真空预压压力稳定一段时间（连续 10d 膜下真空压力达到80kPa）后分层加载土方，形成超载预压，达到软土固结目的。真空联合堆载预压可加快软土固结，减少土方堆载和稳定边坡作用。自重联合真空预压加固如图 1所示。

图1 真空预压加固软基示意

3、施工工艺

3.1 施工次序

清表后铺设30cm砂砾垫层，打设塑料排水板，埋设观测设备，铺设排水滤管，挖密封沟，铺设20cm砂砾垫层，再铺设10cm细砂，其上铺设一层无纺土工布，再设二层真空膜，封密封沟，安装射流泵，连接管路，抽真空，观测真空预压（真空度≧80kPa）稳定10d左右，铺设一层土工布，铺设细砂和粘土，然后进行正常堆载。

3.2真空预压施工工艺流程图

3.3真空预压管路布置

排水管道主管和支管及其管接均采用硬质 PVC管，在管壁按正三角形开孔，孔径8mm，上下孔间距为40mm，打孔后外包250g/m2以上无纺土工布包裹。真空射流泵数量按约900m2～1200m 2 处理面积控制。

3.4排水系统施工

3.4.1水平排水系统（砂垫层）施工

（1）测量放线

按试验段的几何尺寸，由专业测量工程师用经纬仪和水准仪进行填砂范围的测放，沿加固区中轴方向每 20m用木桩钉设标志并标示高程。

（2）膜下砂层摊铺

分2层填筑，用推土机按一定方向将堆砂向前平推，结合人工将砂料摊铺平整，最后人工修整作业面，并用轻型压实机静压，使砂垫层平整度、铺筑厚度、密实度均达到要求（下层30cm的砂垫层平整度可不作很高要求）。

（3）膜上砂层摊铺

分1～2层填筑，膜上砂垫层中部设1层土工格栅，用机械倒运，人工摊铺，保证砂垫层施工的平整度。

3.5塑料排水板施工

真空预压软基处理应用篇7

1 加固机理分析

1.1 堆载预压法

排水固结法的基本理论是太沙基的有效应力原理:σ=σ'+μ。其中σ为总应力, σ'为有效应力, μ为孔隙水压力。而就整个土体而言, 这三个参数的变化与土体的变形和强度变化有着密切关系。

而堆载预压法的本质就是通过设置竖向排水板 (竖向排水) 和砂垫层 (水平排水) , 在其上进行堆载增加总应力, 从而排出系统内的孔隙水, 使得孔隙水压力转化为土体的有效应力, 这样可以使软弱土基的强度得到增强。

1.2 真空预压法

真空预压法则是通过抽真空的方式, 在外荷载不变的情况下, 使得薄膜下的地基形成负压 (即土体内部与砂垫层和竖向排水间形成压差) , 迅速降低孔隙水压力, 进而增加有效应力的方法。

在抽真空前, 密封膜内外的气压均为1个标准大气压 (101.325k Pa) ;抽真空后, 密封膜下的压力随着水平排水垫层气体抽出而形成压力差, 也即真空度。在整个土基强度增长的过程中, 土体空隙中的水、气等传递路径为:土体空隙中→竖向排水通道→地表水平排水垫层→真空滤管中→射流泵抽走。而真空度的传递及渗流路径见图1。

1.3 真空联合堆载预压法

真空联合堆载预压法与堆载预压法一样, 主要包括两个系统, 即固结排水系统和加压系统, 主要的区别在于加压系统的不一样。堆载预压法的加压系统主要是施加载荷加压, 而真空联合堆载预压法的加压系统不仅包括载荷加压, 还包括真空加压, 由这两个部分组成的加压系统在施工过程中可以同时进行, 故达到同一加固效果所需要的时间更少, 可以减少工期, 而且可以解决堆载材料不足的问题。

采用真空联合堆载预压法加固软基时, 应先利用真空泵对砂垫层进行抽气形成负压, 假设原来气压为Pa, 抽真空后排水层和砂垫层的压力降低为Pv, 则土体内部形成压力差 (Pa-Pv) , 在压力差作用下孔隙水压力减少, 土体有效应力增加而使得土体固结。在抽真空的同时进行堆载, 则土体中的孔隙水压力由于外荷载的变化而升高, 又由于真空压力作用下升高的孔隙水压力又排出消散, 加大了压力梯度, 使得土体进一步得到压密。

图2为真空联合堆载预压法加固软基示意图。

2 软基处理方案设计

2.1 方案选择

由于本工程实例中软土处理宽度可达23m, 深度范围为18~21m, 软基处理范围大, 深度较厚, 属于大面积软基处理的情况。针对大面积软基处理情况, 常采用的加固方法有强夯法、塑料排水板堆载预压法和真空联合堆载预压法, 但是强夯法对设备要求高, 对浅层土层加固效果显著, 而对较深下卧层效果不明显。又结合该工程设计车速为80km/h, 对沉降控制要求较为严格, 关键是工期紧, 需要为后续道路构造物 (桥梁和隧道) 的修建争取工期, 故最终决定采用真空联合堆载预压法对K73+420~K76+670段的软基进行加固处理。

整个真空联合堆载预压施工流程为:场地整平→铺设300mm中粗砂→打设排水板→铺设200mm中粗砂→铺设真空主滤管→安装抽真空设备→铺设密封膜密封→抽真空→土方堆载→继续抽联合预压至结束。

2.2 排水系统设计

排水系统主要包括水平排水和竖向排水两个部分。水平排水主要通过铺设砂垫层 (500mm厚的中粗砂) 来实现, 该水平排水体还可以达到传递真空度的目的。竖向排水体主要是将土体内的水在竖直方向排除, 通常采用塑料排水板来实现, 其深度设置的标准常透过软土层的厚度, 结合本工程实例, 可确定塑料排水板的深度约为20m。

在确定排水板的间距时, 常综合考虑到土体的渗透性、工期 (间距越小工期越短) 和加固效果, 最终确定塑料排水板采用B型, 且采用三角形布置, 边长取为1.2m。表1为B型竖向排水板性能指标。

注:塑料排水板型号可根据加固深度分为A、B、C、D四个型号, 其中B型塑料排水板适合的处理深度为15~25m

2.3 真空预压方案设计

真空预压方案的设计主要包括膜下真空度、密封系统和真空抽气过程的设计。

膜下真空度一般可以维持在80k Pa (大约为600mm Hg左右) , 如果膜下真空度太大, 则会增加抽气设备和运行的费用;如果膜下真空度太小, 则难以达到设计的预期效果, 无法在规定工期内完成任务。故经过工期和费用的综合考虑, 要求膜下真空度应大于85k Pa。

密封系统是保证真空预压效果的关键, 主要包括密封沟和密封膜两个部分。对于密封沟, 当遇到软土层中的透水层夹层时应采取深层密封措施隔断透水层, 一般情况下开挖至素填土下的淤泥层即可。而密封膜采用人工敷设, 为了确保密封膜在后期堆载过程中不被破坏, 应在两层密封膜之间加一层土工布, 并铺设200mm中粗砂于其上, 铺设的密封膜采用的是两层聚氯乙烯薄膜, 表2为其技术指标。

真空抽气过程为:试抽气→正式抽气→排水→施工记录→关注压力表。在试抽气过程中要调整仪器初读数, 不断检查膜上是否有漏气情况;正式抽气时不断补充射流箱内的循环水, 采用的射流真空泵功率不小于7.5k W;施工记录中要不断对真空度、压力表读数进行整理和分析以达到最佳真空预压效果。

2.4 堆载预压方案设计

一般堆载预压与真空预压的过程基本为同步进行, 常在真空预压加固后10~15d左右 (一般此时真空度可达到设计要求) 进行堆载预压施工。在进行联合堆载时应该在膜上铺上一层土工布, 采用的土工布类型为宽幅聚酯长丝无纺针刺类型, 其质量指标见表3。

在堆载过程中第一层应采用人工摊铺, 厚度为30cm左右。在加载过程中要严格对加载速率进行控制, 竖向变形不应超过20mm/d, 水平位移不应大于4mm/d。之后的堆载可以由轻到重采用机械化施工, 但应在堆载过程前对沉降进行测量, 堆载过程中注意保护沉降观测标杆, 以方便之后进行加固分析。

3 加固效果分析

为了对真空联合堆载预压法处理软基加固的效果进行分析, 通过沉降及固结度来评定加固效果是否满足预期要求;通过钻孔取土的室内实验分析来判定加固前后土的物理性质变化情况;通过现场十字板剪切试验比较加固前后土体强度的变化。

3.1 沉降及固结度分析

研究真空联合堆载预压法处理软基后的沉降, 可以科学地推测出土基的固结度[7~8], 进而反映地基总体加固效果。而在整个过程中地表的沉降可以包括两部分, 即打设塑料排水板期间的沉降和预压荷载作用下产生的沉降。在前一过程中, 未经处理的软基属于欠固结土层, 在竖向排水层打设的过程中, 土体在受到外力挤压和自重的作用下会产生部分沉降, 使得土体得到一定程度的压实和固结, 提高部分强度。

根据沉降的数据可以按照下式推算固结度Ut的大小:Ut=St/S∞, 其中St=S0+t/ (α+β) , S∞=S0+1/β, 残余沉降Sr=S∞-St。S0为满载时地基沉降量;α、β为待定系数;St为卸载时的沉降量;S∞为最终沉降量;Ut为沉降固结度;Sr为残余沉降。表4为地表沉降固结度分析情况。

从表4可知, 经过真空联合堆载预压法处理软基后地表沉降量为1594~1728mm, 固结度可达92.2%, 地基加固效果明显, 残余沉降量为134mm, 小于150mm, 满足要求。

3.2 加固前后土质变化对比

为了判定真空联合堆载预压法加固软土前后土质的物理性质变化, 在加固前后分别进行钻孔取土进行室内试验分析, 具体对比情况见表5。

从表5可知, 经过真空联合堆载预压法加固地基后, 淤泥类土质的含水率水平大幅下降, 高达72%, 同时压缩模量和粘聚力大幅增加, 效果明显。

3.3 加固前后十字板强度对比

为了从加固前后的力学变化角度来分析加固效果, 采用十字板剪切试验分析加固前后强度变化, 与室内土工试验相比, 该法受人为影响因素少, 更能反应出实际的加固效果。图3为软土地基加固前后的十字板剪切强度-深度曲线。

从图3可知, 加固前土层强度范围是12.3~32.1k Pa, 在利用真空联合堆载法加固软基后, 其土层强度范围增加至30.3~41.4k Pa, 基本每个深度层的强度均有提高, 且最大值增大了33%, 地基承载力提高显著。

4 结语

从工程实例出发, 为解决工程中处理深度较大、对工后沉降要求高且工期要求紧等问题, 采用真空联合堆载预压法对软基进行处理, 分别从作用机理、软基处理方案设计以及加固效果分析等方面进行应用研究。研究结果表明:真空联合堆载预压法加固后的软基, 其固结度可达92.2%, 且地基承载力提高显著, 加固效果好。在针对不同工程采用该法时, 要结合地质条件及其他条件要求具体分析, 以便达到最佳效果。

摘要：结合工程实例, 为解决工程中处理深度较大、工后沉降要求高且工期要求紧等问题, 采用真空联合堆载预压的方法进行软基处理, 分别从作用机理、方案设计和加固效果等方面进行应用研究。研究结果表明:真空联合堆载预压法在软基处理中加固效果好, 并且其固结度可达92.2%, 地基承载力得到显著提高。

关键词：软基,真空联合堆载预压法,加固机理

参考文献

[1]王若愚.软土地基工程特性与地基处理方法适用性讨论[J].天津城市建设学院学报, 2009, 9 (3) :195-198.

[2]吴瑞卿, 李定中, 黄可华.塑料排水板堆载预压法在大面积软基处理中的应用[J].广州建筑, 2002 (4) :27-30.

[3]何伟东.强夯法与塑料排水板堆载预压法的研究分析和比较[J].建筑施工, 2001 (4) :223-229.

[4]王林攀, 王雷.大面积软基处理中的排水固结法施工技术[J].公路与汽运, 2007 (5) :107-109.

[5]夏振兴.塑料排水板联合堆载预压法处理软土路堤浅析[J].交通科技, 2011 (2) :80-81.

[6]涂帆, 马时冬.塑料排水板的性能指标及影响因素[J].地基处理与测试, 1996 (51) :20-22.

[7]孙昊月, 王清, 林坚民, 等.双曲线法和指数曲线法推算软土地基沉降量的准确性比较[J].煤炭技术, 2010, 29 (1) :167-169.

真空预压软基处理应用篇8

本工程位于厦门港海沧港区14#-19#泊位后方陆域,泊位岸线长1480m。港区泊位围堰后方场地原为滩涂,水深0.0～8.0 m不等,泥面标高约-3.29～2.17m。先期建设14#-19#岸壁工程需要进行围堰施工,再将岸壁基槽及港池疏浚土吹入堰内形成陆域。由于吹填工艺的局限,吹填时形成为吹砂区和吹泥区。吹砂区是指在吹填过程中靠近吹填管口附近在吹填时以沉积砂为主。钻探表明粉细砂厚达7～13 m;吹泥区是吹填过程中在远离吹填口处由极细颗粒土质沉积而成,土质呈淤泥或淤泥质伏。由于吹填而形成的陆域今后将做为港区陆域道路及堆场使用,业主单位为提前了解和掌握该陆域形成区进行加固处理的前景和效果,选择了4万m2场地进行地基处理试验工程。

二、工程概况

1、工程规模

工程共分为两个试验区,其中试验1区位于19#泊位围堰后方,属于吹砂区,试验1区又分为试验1 A区和试验1B区,面积为1.12万m2,主要采用真空联合堆载预压;试验2区位于17#泊位围堰后方,一部分场地位于吹砂区,另一部分场地位于吹泥区,面积为3.0万m2。其中在试验2区的吹泥区对表层软土用浅表层快速固结方法进行处理后,再在整个场地采用真空联合堆载预压。本试验工程软基处理总面积为4.12万m2。

2、设计要求

(1)软基处理要求。①按堆场地表面标高+8.0m,其上均布使用荷载为60kPa,工后沉降不应大于25cm控制。②交工面标高为+7.0m,卸载后在+7.0m交工面上覆荷载不少于80kPa。

(2)软基处理工法。①试验1区:真空预压+2.5m堆载预压(90天)。②试验2区:吹泥区浅表层快速加固+真空预压(90天)+堆载预压+强夯处理。

3、质量等级

本工程质量标准要求为合格,本工程具有科研试验性质,工程施工按《建筑地基处理技术规范》(JGT79-2002)、《港口工程地基规范》(JTJ250-98)和施工图设计文件等质量要求进行施工。

三、质量控制情况

1、工程主要工序质量控制

(1)在砂垫层上铺设水平排水板以增加表面软土强度承载力及渗透性;在加固区周边通过钻探确定密封墙深度,以减少透气情况发生;按800～1000m2布置抽真空泵,加强抽真空效果;采用浅表层快速加固方法解决了超软土(含水量>100%)情况下,能较顺利地解决机械设备、人员在场地内的工作条件,确保工程的顺利进行。

(2)砂垫层质量是影响真空预压水平排水的关键,要求对每一交工区域进行分块自检并提请监理验收,对局部含泥量不符合要求的砂垫层进行人工清除泥块。

(3)为保证抽真空效果,针对该区吹填土质含砂的特点,对淤泥搅拌桩密封墙深度按钻探结果进行检查确认,密封墙制浆浓度应达到一定要求。

(4)真空预压施工中,不定期抽查发动机及真空泵是否正常运行,重点巡视和检查加固区周边密封效果。通过在砂垫层与真空预压密封膜之间、在密封膜之上各铺设一层无纺布、密封沟蓄水等方法确保真空度能达到80kPa。抽真空达到设计要求后,根据检测单位提供的检测数据进行卸载。

2、采取的技术措施

(1)本工程中粗砂含较多贝壳,抽真空期间贝壳尖角易刺破密封薄膜,引起真空度下降,致使试验1A区抽真空初期真空度上升困难,修补后仍上升缓慢。为此在试验1B区的砂垫层与真空膜间增铺一层250g/m2无纺布后,抽真空4天后即达80kPa以上。针对中粗砂含较多贝壳情况,铺设一层无纺布可确保真空密封膜的完好和真空预压的效果。

(2)本试验区吹砂区砂层厚7～13m,试验1B区采用双排长短桩(即前后两排)方案,但在抽真空后期,从密封沟处出现漏气现象,导致膜下真空度降低了约4kPa。在试验2区吹砂区边界采取了三排淤泥搅拌桩方案,效果较好。在砂层较厚的地区进行真空预压时淤泥搅拌墙建议采取三排。

(3)试验2区局部欠载和工后差异沉降较大区域,经过采用两点夯加一遍满夯后,强夯达到了弥补真空联合堆载预压欠载区域的不足,同时又可以消除一部分工后沉降和工后沉降差异,效果显著。

3、工程材料检测情况

本工程所使用原材料有中细砂、中粗砂、无纺布、编制布、塑料排水板、PVC土工膜等。所有原材料进场使用前都按规范和设计要求进行抽检,只有抽检合格的材料才能使用。所检测材料质量均满足设计要求,具体检验项目统计如下:

四、工程质量分析评价

1、加固效果分析

(1)地表沉降情况

根据监测结果,各区的平均表面沉降、固结度及工后沉降见下表:

(2)加固前后静力触探试验成果分析

根据监测结果,对比加固前、后软土层的比贯入阻力值,加固后软弱土层的比贯入阻力大幅提高,深部软土层加固效果较显著。其中试验1A区软土层的比贯入阻力在515kPa以上;试验1B区软土层的比贯入阻力基本在556kPa以上;试验2区吹泥区软土层的比贯入阻力基本在400kPa以上,吹砂区软土层的比贯入阻力基本在520kPa以上。

(3)加固前后钻孔取样土工试验成果分析

对比真空联合堆载预压加固前后土工试验成果看,软土层状态已从加固前的流塑～可塑,变成加固后软塑～可塑,加固后各软土层的含水量明显降低、密度增大、空隙比减小、压缩系数减小、压缩摸量增大、液性指数减小,由此可见,软基加固后软土层变硬,加固效果比较显著。

(4)静载荷板试验成果分析

如下图所示,3#(欠载区中心点)静载荷板检测点,最大加载量为400KN,试验加载到400KN时,地基仍未破坏,总沉降量为4.570mm,沉降量不大,而且Q～S曲线平缓,S～Lgt曲线呈平行排列。综合分析,欠载区检测点的承载力特征值不小于200kPa,经强夯加固后承载力幅度提高,是设计要求承载力值80kPa的2.5倍以上。

2、加固效果评价

(1)本软基处理工程的试验成果验证了真空预压工艺在某港区14#-19#泊位围堰后方软基处理工程中的可行性,达到了预期的目的,并对后方大面积地基处理提供了设计参数,对后方大面积地基处理施工具有一定的指导作用。

(2)从整个监测资料来看,试验区抽真空取得了较好的加固效果,固结度、工后沉降以及地基承载力都满足设计要求,土体性质得到较大的改善。

(3)试验2区经强夯,表层松散砂已密实。其中卸载标高小于+7.0m区域进行静载荷板试验,试验结果表明,该区域地基承载力值大于200kPa,为设计值的2.5倍。

真空预压软基处理应用篇9

关键词：真空预压处理,软弱地基,现场检测

0 引言

近年来随着我国经济建设的迅猛发展, 在安徽沿江地区内得到了迅速的发展, 然而该地区部分地面以下4 m~6 m的深度范围内, 分布着大面积的软弱土层, 道路、集装箱堆场以及各种设施的建设都要在这种地基上进行, 软弱土层在上覆土重下难以达到完全固结, 具有很高的含水量和很低的强度。即使在这种软弱土层以下的地基土其承载力仍然很低。所以在进行任何施工以前必须对地基进行加固处理[1]。

真空预压法加固软黏土地基是一种行之有效的方法, 且其加固时间相对较短, 施工成本低[2]。因此, 真空预压法加软黏土地基, 被广泛应用于围海造路工程及软基加固工程, 并取得了良好的加固效果。与之相应的机理研究和现场试验研究也相继展开[3]。

本论文对安徽沿江地区内的池州大道的一段路基进行现场监测, 并对真空预压处理软弱基地的效果进行评价。

1 监测方案

1.1 监测目的

池州大道采用低位高真空分层预压击密法进行软基处理, 为了对这一软基处理方法的加固效果进行评价分析, 在现场进行了实时监测监控, 其主要目的如下:

1) 通过现场监测, 确保路基在施工中的安全稳定;

2) 通过孔隙水压力、土体水平位移等的监测, 为施工速度确定及方案调整提供指导;

3) 通过对土体变形位移的监测, 研究在低位高真空分层预压击密法下的软土地基变形规律, 并且应确定侧向位移的控制指标等等;

4) 根据实测数据分析、推算和检验软基处理的效果, 判别是否满足设计的相关要求;

5) 确定预压、卸荷时间以及路堤、路面结构层施工时间。

1.2 监测频率

孔隙水压力等在低位预压初期每天观测1次, 中后期2 d~4 d观测1次;土体水平位移在加载初期每1 d~2 d观测1次, 中后期3 d~5 d观测1次。

2 监测成果

2.1 水平位移监测数据及分析

为了对抽真空施工期间的土体水平位移变化特征进行监测监控, 布置了K0+500, K1+300, K1+600共计3个土体水平位移监测点。现将各个监测点实测数据整理绘制以上土体水平位移变化曲线图 (见图1~图3) 。

由水平位移—土层深度—时间的关系曲线分析可见, K0+500断面在2月1日左右陆续开始抽真空后, 土体水平位移开始逐渐积累, 并朝向抽真空区方向发展。由现场实测结果对比可发现, K0+500断面的土体水平位移自2月1日左右即开始稳定较快增加, 而K1+600~K2+600段面一般在2月9日左右以后才表现出较大的水平位移增加。这主要是由于K0+500~K2+600断面跨度范围超过2 000 m, 抽真空采用分区段自K0+500断面往K2+600断面进行, K1+600~K2+600段面的抽真空时间相对于K0+500断面较为滞后, 因此土体水平位移的增加也相应较为滞后。

由各个断面土体水平位移实测数据分析可见, 在抽真空和覆水压力荷载作用下, 各断面土体水平位移增加速率平均约为1 mm/d~2 mm/d。部分实测数据显示, 浅层土体的水平位移偶尔出现接近4 mm/d的情况, 也有极少数情况出现很细微的土体水平位移反方向增长, 但均在监测误差允许范围内, 且各断面土体水平位移增加速率均不超过5 mm/d, 符合规范对土体水平位移增长速率的规定和要求[4]。

2.2 孔隙水压力监测数据及分析

为了对抽真空施工期间土体孔隙水压力变化特征进行监测监控, 布置了K0+500, K1+000, K1+300, K1+600共计3个土体孔隙水压力监测断面, 其中每个断面有5个孔隙水压力监测仪, 分别监测5个不同深度处的孔压, 各不同断面孔压计埋设深度略有差异, 一般由地表到深层土体, 孔压计埋深分别为1 m~4 m, 4 m~6 m, 7 m~10 m, 10 m~12 m, 13 m~16 m。现已将各个监测点实测数据整理绘制以上土体孔隙水压力变化曲线图 (见图4~图6) 。

池州大道采用低位高真空分层预压击密法, 在膜上覆水预压抽真空后需要进入下一阶段的强夯施工, 所以各个土体孔隙水压力监测点在4月9日之后被依次移除。由实测数据的孔隙水压力—时间—埋深的变化关系曲线可分析发现, 在开始抽真空后, 各个断面的浅层孔隙水压力出现较快减小, 然后在抽真空稳定期内保持稳定, 最后在卸载真空压力后土体孔隙水压力表现出较快增加。这主要是由于抽真空时, 真空负压传递并作用在土体中, 使土体孔隙水压力较迅速地降低, 随后由于抽真空较稳定地进行, 土体中的真空负压基本稳定, 土体的孔隙水压力也维持在较稳定水平。最后, 在卸载真空压力后, 土体里的真空负压较快地消散, 孔隙水压力也因之较快地增长。

由同一断面、同一时间、不同深度处的土体孔隙水压力对比分析发现, 在抽真空作用下, 土体中的孔隙水压力一般表现为较浅层的土体中的孔隙水压力降低较多并稳定在较低水平, 而较深层的土体孔隙水压力变化相对较小。同时由抽真空后各个埋深处孔隙水压力变化量的对比可见, 孔压变化幅值随深度的增加而减小。这主要是由于真空负压随着土体埋设深度的增加而逐渐衰减, 对土体孔隙水压力的影响也逐渐降低[5]。

3 结论及建议

1) 由各个断面的实测数据分析可以得知, 各个断面土体水平位移在抽真空开始后整体表现为逐渐缓慢增长的趋势, 同一监测日期, 各个监测断面的土体水平位移增加速度有一定差异, 这主要是由于不同断面所处的土体颗粒组成和结构有细微差异, 导致各断面土体对抽真空和膜上覆水预压荷载的反应存在一定差异。同时也由于各个断面抽真空先后顺序不同, 先抽真空的断面达到稳定时, 后开泵抽真空的断面的水平位移可能仍处于逐渐增加状态。

2) 由各个断面土体水平位移实测数据分析可见, 在抽真空和覆水压力荷载作用下, 各断面土体水平位移增加速率平均约为1 mm/d~2 mm/d。部分实测数据显示, 浅层土体的水平位移偶尔出现接近4 mm/d的情况, 也有极少数情况出现很细微的土体水平位移反方向增长, 但均在监测误差允许范围内, 且各断面土体水平位移增加速率均不超过5 mm/d, 符合规范对土体水平位移增长速率的规定和要求。

3) 由于安徽省池州大道采用低位高真空分层预压击密法, 在膜上覆水预压抽真空后需要进入下一阶段的强夯施工, 所以各个土体孔隙水压力监测点在4月9日之后被依次移除。由实测数据的孔隙水压力—时间—埋深的变化关系曲线可以分析发现, 在开始抽真空后, 各个断面的浅层孔隙水压力出现了比较快地减小, 然后在抽真空稳定期内保持稳定, 最后在卸载真空压力后土体孔隙水压力表现出较快地增加。这主要是由于抽真空时, 真空负压传递并且作用在土体中, 使土体的孔隙水压力较迅速地降低, 随后由于抽真空较稳定地进行, 土体中的真空负压会基本稳定, 土体的孔隙水压力也维持在较稳定水平。最后, 在卸载真空压力后, 土体里的真空负压较快地消散, 孔隙水压力也因之较快地增长。

4) 由同一断面、同一时间、不同深度处的土体孔隙水压力对比分析发现, 在抽真空作用下, 土体中的孔隙水压力一般表现为较浅层的土体中的孔隙水压力降低较多并稳定在较低水平, 而较深层的土体孔隙水压力变化相对较小。同时由抽真空后各埋深处孔隙水压力变化量的对比可见孔压变化幅值随深度的增加而减小。这主要是由于真空负压随着土体埋设深度的增加而逐渐衰减, 对土体孔隙水压力的影响也逐渐降低。

参考文献

[1]《地基处理手册》编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.

[2]Han J, Gabr M.Numerical Analysis of Geosynthetic-Reinforced and Pile-Supported Earth Platforms over Soft Soil[J].J.Geotech.Geoenviron.Eng., 2006, 128 (1) :44-53.

[3]叶柏荣.真空预压加固法的发展及工程实录[J].地基处理, 1995 (3) :1-10.

[4]沈珠江, 陆舜英.软土地基真空排水预压的固结变形分析[J].岩土工程学报, 1986 (3) :7-15.

[5]陈如连.关于“软土地基超长嵌岩桩的受力性状”的讨论[J].岩土工程学报, 2002, 24 (1) :121-122.

真空预压软基处理应用篇10

关键词：真空-联合堆载预压,加固机理,沉降计算

1 真空-联合堆载预压法软基加固机理

真空-堆载联合预压法加固软基是在真空预压法和堆载预压法的基础上发展起来的, 真空预压法和堆载预压法都是属于排水固结法。通过真空压力 (负压) 和堆载 (正压) 使土体中的孔隙水压力产生不平衡的水压力, 孔隙水在这种不平衡力的作用下通过竖向排水体逐渐排出, 从而使土体产生固结变形。真空-堆载联合预压系真空预压和堆载预压两种方法组合而成。其具体做法为:先按照真空预压的工艺要求, 铺膜、埋管、挖沟, 然后进行抽气;当膜下真空度稳定后, 即可按堆载预压的工艺要求在薄膜上堆载。为了防止薄膜损坏, 需在薄膜上采取有效的防护措施。

真空-堆载联合预压法的实质为:在同一时间内, 土体在薄膜下的真空与薄膜上的堆载联合作用下, 将其中的水分排出, 促使土体固结, 强度增长。堆载预压和真空预压都满足太沙基有效应力原理, 加固软基的实质都是将孔隙水压力转化为有效应力, 都满足固结微分方程:

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二者的共同之处在于:使土体内的孔隙水压力大于塑料排水板 (竖向排水体) 中的孔隙水压力, 使塑料排水板内外形成水力梯度, 促使孔隙水排出, 达到加固的目的, 这是真空、堆载预压能够联合形成的基础。真空是负压, 堆载是正压, 二者的效果是否能叠加, 这是人们关心的问题。土体在正负压的作用下只是初始条件和边界条件不同, 应力转换过程完全相同, 都是通过将土体中的孔隙水排出, 使土体固结, 强度增长, 沉降消除, 故二者的效果是可以叠加的。

2 厦门航空港区港联动区与货运配套区围填工程地基处理设计

2.1 工程概况

2.1.1 工程简介

本工程为厦门航空港区港联动区与货运配套区围填工程, 位于厦门岛的北部, 厦门大桥与集美大桥之间高崎国际机场西北侧的滩涂地带。工程总围填面积80.4×104 m2, 回填料主要采用指定海域清淤区淤泥, 交地标高为自北侧临时护岸内侧坡顶处5.3 m (黄海高程, 下同) 往后方以3‰坡度递增。

2.1.2 设计标准

(1) 地基经处理后地基承载力达到80

kPa以上。

(2) 15年内工后沉降≤25

cm。

(3) 工后第一年沉降≤10

cm。

(4) 表层密实度要求地基处理区域表层经振动碾压整平后, 1.0

m深度范围内压实度≥90%。平均有效加固深度不小于6 m～8 m。

2.1.3 工程地质

根据地质勘探资料, 场地内自上至下分布的地层主要有:淤泥①1、含泥中砂①2、粘土②1、中砂②2、淤泥质粘土②3、粘土③1等。

2.2 设计方案

本工程围填造地自下而上分别采用吹填淤泥、回填砂、回填土的方案, 由于场地存在较厚的软弱层, 因此必须进行地基处理。地基处理采用真空联合堆载预压方案, 其堆载为回填砂的自重荷载。图1为本工程地基处理典型块断面图。

2.3 沉降计算

2.2.1 固结度计算

本场区软基处理采用插塑料排水板+真空联合堆载预压排水固结, 使围堤填砂和吹填造地引起的沉降大部分在预压期内完成。塑料排水板的设计主要包括排水板的板型、长度和间距。本工程塑料排水板采用SPB-IB 型, 考虑软基处理造价、排水效果及施工机械等因素, 塑料排水板以进入淤泥下卧层不小于1m控制, 塑料排水板的间距则通过固结度计算来确定, 标准是在预压期内塑料排水板处理范围内软土的固结度达90%以上。下面对塑料排水板处理范围内的软土进行固结度计算。本工程荷载按下列考虑:

2.2.1.1 围堤工程

①使用期荷载:80 kN/m2;②围堤填砂自重:按最终堤顶高程5.5m计 (需考虑沉降引起的增加填筑厚度) , 取平均重度18 kN/ m2;

2.2.1.2 吹淤造地工程

①使用期荷载:80 kN/ m2;②吹填淤泥自重:按最终吹填泥面高程4.2 m计 (需考虑沉降引起的增加吹填厚度) , 取平均重度15.5 kN/ m2;③填砂自重:厚0.8 m, 取平均重度18 kN/ m2, 18×0.8=14.4 kN/ m2;④填土自重:厚0.5 m, 取平均重度18 kN/ m2, 18×0.5=9.0 kN/ m2;⑤真空预压:80 kN/ m2;⑥堆载预压:32 kN/ m2, (堆载高度按2 m计) 。

由于是大面积填砂筑堤和吹淤造地, 因此填砂和吹填淤泥引起的超孔隙水压力沿整个软土层深度方向是矩形分布的。固结度的计算采用曾国熙、谢康和的计算方法, 平均固结度由下式计算:

竖向和水平向排水固结度:

U=1-α·e-β·t

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式中: de―每一个砂井有效影响范围的直径;

dw―砂井直径;

cv―竖向固结系数;

ch―水平向固结系数。

未贯穿受压土层的平均固结度:

U=1-α·e-β·t

系数:undefined

式中: H1―砂井 (塑料排水板) 长度;