高真空擊密法試驗研究論文
［摘要］采用高真空擊密法對濰坊港吹填粉砂場地分小區進行地基處理試驗研究，該地基處理工法適用性好，密實效果明顯，可改善土層壓縮性，消除場地不均勻沉降，提高表層承載力。各土層的靜力觸探試驗與標準貫入提高幅度的趨勢接近，有效加固影響深度達7~10m，表層的提高幅度明顯達數倍以上，液化消除。
［關鍵詞］高真空擊密；吹填粉砂；施工沉降；承載力；靜力觸探；標貫試驗
“高真空擊密法”軟地基處理方法，是一種快速加固軟土地基的新技術，通過數遍的高真空壓差排水，并結合數遍合適的變能量擊密，達到降低土層的含水量、提高密實度和承載力、減少地基工后沉降和差異沉降量的目的。該方法在淺層插入高真空排水管，利用擊密產生的超孔隙水壓力和高真空形成的負壓，形成壓差使孔隙水快速排出，從而使淺層地基土達到超固結，在高真空擊密影響深度范圍內軟弱土層性質進一步提高，在地基土淺層形成剛度較大的硬殼層，因硬殼層的存在淺層承載力很高[1，2]，現探索該法在吹填粉砂場地上的適用性及處理效果。
1工程概況
擬建場地位于山東濰坊港，作為堆場使用，吹填形成，吹填厚度約5m。主要地層地質特征：①層粉砂：新吹填，褐色，稍-中密，濕-飽和，顆粒級配不良，局部夾粉質黏土或淤泥質粉質黏土薄層。厚度平均5.25m，統計實測標貫擊數N=5.7擊。②層粉質粘土：灰黑色，軟-可塑，干強度及韌性中等，局部夾粉土或淤泥質粉質黏土薄層。厚度平均0.45m，實測標貫擊數N=19.7擊，屬于中壓縮性土，地基容許承載力170kPa，壓縮模量建議值Es=11.46MPa。③層粉細砂，黃褐色-灰黑色，濕-飽和，稍密-中密，級配差，厚度平均13.15m。以下為④層粉質粘土。建筑場地土為中軟場地土，場地類別III級。場地抗震設防烈度7度，設計基本地震加速度0.15g，設計地震分組為第二組，設計特征周期0.55s，判別砂土液化①層為砂土液化層，液化等級中等~嚴重。試驗區場地尺寸72*84m，共6048m2，考慮到堆場各區域的不同使用要求，為得到不同施工參數下地基處理效果，將試驗區再劃分為三個試驗小區，分別對應于場地處理不同的擊密能量。
2試驗方案
2.1試驗目的
本試驗主要達到以下幾個目的：通過加固前后進行的監測和檢測，動態了解地基的加固效果和變形特征，比較處理前后的土性提高程度；檢驗不同的施工參數可達到的地基處理效果；通過試驗明確如下參數：擊密能量；夯擊遍數及擊數；施工期沉降量，提供后期建設依據。
2.2試驗步驟
2.2.1施工前準備：采用水陸挖機翻挖進行場地初步排水，在場地四周開挖排水溝，并進行原始高程測量、靜力觸探試驗、地下水位等監測內容。2.2.2插打真空管：進行管路、真空泵的連接和密封。將吸出的地下水排到場地外，為快速有效降低試驗區地下水位，布設淺管深管組合。淺管用于降低地下水位，長度為3m，間距8×3.5m；深管用于深層形成負壓，長度6m，間距為4m×3.5m。2.2.3高真空降水：在降水過程中每天兩次量測地下水位的變化情況，待地下水位達到要求后再進行擊密。各小區能量與遍數有所差異，I區共兩遍擊密一遍滿夯，兩遍點夯能量均2060kN.m；II區共兩遍擊密，第一遍能量2060kN.m，第二遍能量2840kN.m；III區三遍擊密，第一遍能量2060kN.m，第二遍能量2840kN.m，第三遍擊密能量3400kN.m，點位位于原有第一遍點位上。三個小區滿夯能量均為1000kN.m，1擊，錘印搭接1/4，每遍擊密中間的排水間隔時間為3~5天，擊密過程中不中斷排水。
3監測與檢測
高真空擊密法的施工過程是信息化施工的過程，通過對監測信息的掌握和地基處理過程中的檢測數據對比，分析處理效果。
3.1地表沉降
對于試驗區分別在處理前，處理后進行了地面標高量測。場地剛吹填完畢，試驗初期場地進不去，無法進行標高精確測量，通過水陸挖機進行翻挖排水下沉，并經初步壓實后測量原始標高，最終測得I區場地最終平均夯沉量0.28m，II區0.32m，III區0.45m，擊密能量越大，施工沉降越大；高真空擊密工法對試驗區地基密實效果明顯，可改善土層壓縮性，消除場地不均勻沉降。
3.2地下水位
為掌握在處理過程中地下水位隨時間變化規律，在施工前埋設地下水位管，在地基處理期間，每個小區各設置1個觀測孔，每天上下午各觀測一次。最終滿夯施工時試驗區地下水位穩定在2.5~3m，隨擊密遍數及降水時間的增加，可有效排除深層土體中孔隙水，改變土層滲透特性，地下水位在試驗過程中持續降低，說明高真空擊密可實現對深層土的有效壓密固結。同時，降低地下水位提供約25~30kPa的降水預壓荷載，進一步增大高真空擊密施工的影響深度。
3.3靜力觸探測試
靜力觸探試驗通過貫入阻力的變化了解試驗區地層變化及土層物理力學性質，處理前共進行5個試驗點，數據取5個靜探點的平均值。處理后三個小區共完成7個靜力觸探試驗點。從靜力觸探對比情況可見，高真空擊密處理前后土層的性質有明顯的提高。可見，針對此種粉砂層土，擊密能量越大，表層5m深度范圍內的土性提高幅度越大，高真空擊密的影響深度也越大。3.4平板載荷試驗平板載荷試驗通過測定地基沉降隨荷載變化關系，用以確定試驗區地基承載力，處理各小區分別進行2組載荷試驗。方形荷載板1.42*1.42m，面積2m2。處理后在不同擊密能量及遍數情況下三個小區場地承載力特征值分別為210、230、250kPa。
3.5標準貫入試驗
通過6個標貫試驗孔的檢測成果分析，深度范圍內（15m）未見軟弱層，密實度均勻，三個小區的平均標貫擊數差異較小；經處理后的各地基土層實測平均標貫擊數均較加固前的平均標貫擊數有提高，提高幅度分別為346%，6%，與靜力觸探提高幅度的趨勢接近，表層加固效果明顯。液化判別，①粉砂層處理前中等~嚴重，處理后液化消除；③層粉細砂處理后液化等級為輕微，不需再做特殊處理。
4小結
通過試驗區的施工總結，結合監測及檢測的數據，可以得到以下結論：（1）高真空擊密工法適用于粉砂場地地基處理，密實效果明顯，可改善土層壓縮性，消除場地不均勻沉降，提高表層承載力，I區、II區、III區場地承載力特征值分別達到210、230、250kPa。（2）三個分區場地最終平均夯沉量分別為0.28m，0.32m，0.45m，擊密能量越大，施工沉降越大。（3）場地處理后，各土層的靜力觸探試驗與標準貫入提高幅度的趨勢接近，有效加固影響深度達7~10m，表層的提高幅度明顯達數倍以上。（4）降低地下水位提供了約25~30kPa的降水預壓荷載，進一步增大高真空擊密施工的影響深度。（5）液化判別，①粉砂層處理前中等~嚴重，處理后液化消除；③層粉細砂處理后液化等級為輕微，不需再做特殊處理。
參考文獻
[1]武亞軍，張孟喜，徐士龍.高真空擊密法吹填土地基處理試驗研究[J].港工技術，2007（1）：43-46.
[2]杜海衛，邵偉.高真空擊密法在京唐港3000萬t煤炭泊位工程吹填土軟基處理中的應用[J].中國港灣建設，2008（2）：35-37.
作者：汪嘉嘉 單位：上海港灣基礎建設（集團）股份有限公司
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