二次真空预压法在加固新近吹填淤泥土地基中的应用

二次真空预压法在加固新近吹填淤泥土地基中的应用

赵勇1刘敏虹2

赵勇1刘敏虹2（浙江省水利水电勘测设计院）

摘要：针对新近吹填淤泥形成的超软土地基，在施工机械和设备无法直接进场的情况下，先采用浅层真空预压法在场地表层形成具有一定承载能力的硬壳层，再按照常规真空预压发进行深层处理，采用这一方法处理后的软土地基承载能力大于60kPa，并且地基工后沉降小，处理效果显著。

关键词：新近吹填淤泥超软土地基二次真空预压法

1问题的提出

随着我国沿海经济的飞速发展，对土地资源的需求急剧增长，使得土地资源不足的矛盾日渐突出，在沿海地区涌现出大量的围填海造陆工程，这类工程大多是将疏浚后的海底淤泥利用水力吹填工艺吹送到近岸的纳泥区而形成陆域，再对纳泥区的软弱淤泥进行加固处理成为可供开发建设的场地。实践证明真空预压法是比较经济可靠的软土加固处理方法，尤其是对大面积超软弱淤泥土而言，采用真空预压法加固处理地基的工期短、成本低，加固效果良好。

近年来沿海地区建设工程的工期一般较紧，吹填后形成的超软土地基往往来不及晾晒就需要进行加固处理，不能采用常规的真空预压法直接对地基进行加固，而采用二次真空预压法对这类超软土地基进行加固处理，即首先采用直排式真空预压法，使新近吹填土的表面加速形成硬壳，为各种机具、设备进场施工创造条件。二次处理时可按常规真空预压法对深层地基进行加固。目前温州、台州等地滨海新区的围海造陆工程较多，每年都有大面积的软土地基需要进行加固处理，本工程加固处理超软土地基的方法可供类似工程借鉴。

2工程概况

玉环县坎门中心渔港东港区清淤回填工程位于坎门中心渔港东港区护岸岸线后方回填区域。工程通过疏浚的方式挖深港池，形成进港航道，同时将疏浚挖出的淤泥弃土吹填到东港区护岸后方区块中，并经过固结处理形成陆域，供渔港建设使用。工程实际需要吹填面积为131亩，分别为1区块96亩，2区块35亩。纳泥区天然泥面高程在-2.0～-1.0m之间，实际施工中需吹填土顶面高程达到5.1m，根据业主要求，本工程软基处理深度范围包括新近吹填土和原状软土层。根据工程地质勘察资料，在地表下20m深度范围内的地基土自上而下可划分为4层，包括：1）流泥层，灰、灰黄色，饱和，呈流塑～流态状，土层属高含水量、高压缩性、低强度的软土，土体软弱，性质极差，承载能力几乎为0；2）淤泥层，灰色，饱和，呈流塑状态，属高含水量、高压缩性、低强度的浅海相沉积土层，容许承载力45kPa；3）粘土层，灰黄色，饱和，呈软可塑状态，干强度高，韧性强，容许承载力140kPa；4）粉质粘土层，灰、灰黄色，饱和，呈软塑状态；干强度中等，韧性中等，容许承载力130kPa。

3地基处理的目的

本工程的地基为吹填土，吹填土下卧土层为深厚淤泥质软土，该地基承载着以下四个问题：1）吹填土极软弱，基本上没有承载力。2）吹填土高空隙比，高含水量，压缩性极大。3）下卧软土层处于欠固结状态，且自然固结速度缓慢。4）由于软土深厚，预计场地工后沉降仍然较大。根据本工程的特点，地基处理的目的应为提高地基抗剪强度和降低地基土压缩性能两方面，采用真空预压法进行地基加固处理在提高地基土强度和减少后期沉降上效果显著，在大面积软土地基加固中应用广泛。

4工艺特点及工作原理

真空预压法包括排水系统、抽真空系统和密封系统三方面的施工工艺。在需要加固的软弱地基表面铺好砂垫层，打设塑料排水板、埋设滤水管，再在砂垫层上铺设不透气的塑料薄膜，利用钢丝橡胶软管将滤水管与真空泵连接，利用真空泵将密封膜下的空气抽出。连续抽真空造成膜内外压力差，土体中孔隙水产生渗流，在真空的吸力作用下，通过塑料排水板、砂垫层、滤水管将土体中的孔隙水排出膜外，从而使土体固结密实

5地基处理方法

考虑到本工程的超软土地基刚刚吹填形成，承载能力几乎为零，施工机具和设备均无法进入场地，而工期要求又很紧，不容许留有足够的晾晒淤泥的时间，不能直接采用常规真空预压方法进行地基加固处理。故提出采用二次处理的真空预压方法，以适应本工程的需要。

首先拟采用直排式真空预压法对场地表层的新近吹填土进行预加固处理，目的是使地基表层快速形成硬壳，经测算，施工期吹填土厚度约6.6m，一般的浅层地基处理的深度不超过6m，设计过程中考虑对表层5m范围内的吹填土进行人工插打塑料排水板作业，再进行抽真空处理。对本工程而言，浅层处理深度有限，吹填土下卧层天然地基仍未欠固结土，且固结缓慢，工后沉降量仍会持续发生，无法根本解决工程的工后沉降问题。

经第一次预处理后，施工机具和设备可以进入施工现场，为不影响排水效果需除去先前的密封膜，直接铺设40cm的中粗砂垫层，塑料排水板要深至软土层底部，可按常规施工程序进行后续的真空预压施工。经第二次深层处理后，场地工后沉降较小，地基承载能力再次得到提高，地基稳定更好，有利于后期工程建设。

6排水通道设计和抽真空要求

在第一次浅层预加固处理方案的设计中，采用滤管及其上、下的2层土工布形成水平排水通道，采用塑料排水板形成垂直排水通道，将塑料排水板与滤管缠绕绑扎连接，真空预压区塑料排水板呈正方形布置，间距0.8m，人工插板长度为5.0m。抽真空时，要求膜下真空度不小于75kPa，单块真空预压区域控制面积1万m2，抽真空约3个月。预加固处理的施工难点在于施工人员几乎不能直接在场地表面作业，施工中可采用浮筏或铺设一定强度的土工布来解决这一难题。采用直排式真空预压加固后，软基表层吹填土的含水率降至60%以下，土体密度提高到16.5g/cm3左右，塑性指数也有所提高，地基表层吹填土的承载力基本值达到50kPa以上。

待第一次地基处理完毕后，排干处理区表层覆水，再进行第二次真空预压处理，首先在表面铺设水平排水砂垫层40cm，然后再进行机械插打排水插板作业，正方形布置，间距0.8m，处理深度15m，同时在水平排水砂垫层中设置排水滤管，然后再在表面铺设真空密封膜两层，最后通过真空泵（功率7.5kW）进行抽真空作业，抽真空约2个月，最终地基承载力标准值不小于60kPa的要求，地面标高达到2.55m，处理完毕后再在表面铺设厚度0.5m的宕碴垫层。再次加固范围内土层的物理力学指标进一步提高，其中表层吹填土的密度可提高到18.0g/cm3左右，含水率可降至40%以下。经加固处理的地基淤泥质土层能够满足60kPa的设计承载力要求。

7结语

对于类似新近吹填的超软土地基，施工机械和设备无法直接进场，采用二次真空预压法进行加固地基是可行的。对于工期紧、承载力要求高的新近吹填土场地尤其适用，可再排干地表水后直接进行浅层预加固处理形成硬壳层，再按照常规真空预压法进行深层处理。

参考文献:

[1]娄炎。真空排水预压法加固软土技术。人民交通出版社