真空预压技术在软基处理工程中的应用.doc

真空预压技术在软基处理工程中的应用 李少莉 蒋小鹏 （武汉二航路桥特种工程有限责任公司 湖北武汉 邮编 430071） 摘 要：真空预压技术作为一种新型的软基处理手段，其可操作性强、处理效果明显、经济合理等特点，被广泛应用于市政、交通、码头等各类工程中。本文以某港区堆场工程软土地基处理为例，介绍真空预压法处理软土的加固机理和处理效果分析。 关键词：真空预压 软基处理 监测 应用 1 真空预压法加固机理 真空预压法是在排水系统和真空装置的作用下，土体孔隙中的水被排出、地基发生固结变形、地基土强度提高的过程。其过程是先在需要加固的软土地基表面铺设砂垫层，然后打设垂直排水管道（塑料排水板或袋装沙井），在砂垫层中铺设水平排水管道，再用不透气的密封膜使其与大气隔绝，用真空装置进行抽气；这样会先后在砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、砂垫层之间形成压差。在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由垂直排水通道排至砂垫层中，再通过水平排水通道在真空装置的作用下排出，从而达到土体固结的作用，见图1。 从太沙基有效应力原理来看，真空预压法加固过程实际上在不改变土体总应力的情况下，通过土体中的孔隙水压力逐渐消散降低，使土体的有效应力得以提高，进而提高土体的承载力，达到地基加固的目的，见图2。 图1 真空预压机理示意图 图2 应力传递机理示意图 2 工程概况 2.1 工程简介 本工程位于某港西区，距阳逻电厂取水码头1000m。拟建设4个5000DWT件杂泊位及相应配套设施。 堆场用真空预压法进行地基处理，场地要求地基处理后表层承载力达到8t以上。共分3个区，塑料排水板施打深度分别为：一区10.0m，二区13.0m，三区15.0m。地基处理总面积为82643m2，砂垫层总量为41322 m3，塑料排水板总长度为858200m。 2.2 地质概况 根据区域地质资料及场地的钻探揭露，未发现明显的不良地质构造，场地的区域构造稳定性较好。由于长江流向在该区段由东北折向东南，使得该段长江北岸目前处于冲刷状态，本次勘察钻孔资料揭示，地层由上至下如下： 人工填土（Q4al）：水域抛石厚度约30～80cm；粉质粘土（Q4al）：平均层厚约3～4m，分布不均，局部地段缺失；淤泥质粉质粘土（Q4al）：标高在+20.53～+8.75m间，平均层厚在7.5m左右，分布较为连续，层厚稳定；粉质粘土（Q4al）：标高在+9.01～+0.16m间，平均层厚在6.5m左右，分布连续，层厚稳定；粉细砂（Q4al）：该层主要分布在标高+8.35～-12.42m间，层位不稳定；卵石混粘性土（Q4al）：标高在-9.49～-13.64米间，下卧风化岩，平均层厚在0.5m左右，分布连续，层厚较稳定；强风化砂质泥岩（E～K）：其主要分布标高在-9.99～-14.62m间，下卧中风化岩，平均层厚在1.0m左右。 2.3地基加固要求 设计密封膜下真空度达到85kPa，工后土体固结度要求达到85％以上，工期沉降量要完成470㎜～150㎜。 3 施工工艺流程 工艺流程见图3。 图3 真空预压施工流程图 4 处理过程监测与效果分析 为了掌握真空预压技术的处理效果，为施工的动态控制提供必要的依据，本次真空预压处理区域监测主要内容有表层沉降、分层沉降、侧向位移、孔隙水压力。以二区为例，在场区表层设置了表层沉降标、表层位移边桩，深层埋设了孔隙水压力测头、分层沉降磁环和测斜孔。其监测仪表的埋设见图4、5。 图4 监测仪表布置平面图 图5 监测仪表布置断面图 4.1 表层沉降 本工程表层沉降标按约每2500m2左右布置一个，插板期间和抽真空期间每隔24h观测一次，满载后每隔48h观测一次。由观测结果（见图6）可以看出，真空预压初期，土体沉降速率较快,有80%的沉降发生在预压前20d，随时间的推移，沉降速率逐渐放缓，约70d后趋于稳定；1、2号沉降标沉降量小，5号沉降标沉降量大，说明预压区域中心沉降量比四周大，会形成中间低四周高的锅底状，使得土体由四周向中间收缩；土体固结沉降受真空度的影响明显，真空度降低或卸载土体会有轻微回弹，但不会发生大量回弹；场区设计沉降量为150～470㎜，实际平均沉降量为454㎜，最大、最小沉降量分别为532㎜、384㎜，均达到了设计要求，可见真空预压很好的解决了软土的沉降问题。 图6 真空度-表层沉降曲线 4.2 分层沉降 在每个表层沉降标附近布置了一个分层沉降观测孔，在插板后埋设。埋设时每隔3.0m布置一个磁环，并对不同深度磁环按次序编号，测量其初始标高。预压初期每隔24h观测一次，预压满一个月后每隔48h观测一次。以场区中央CH14标不同