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(qū)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(shù)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(shù)遍的高真空壓差排水，并結合數(shù)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(xiàn)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(tǒng)計實測標貫擊數(shù)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(shù)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(qū)場地尺寸72*84m，共6048m2，考慮到堆場各區(qū)域的不同使用要求，為得到不同施工參數(shù)下地基處理效果，將試驗區(qū)再劃分為三個試驗小區(qū)，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(jiān)測和檢測，動態(tài)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(shù)可達到的地基處理效果；通過試驗明確如下參數(shù)：擊密能量；夯擊遍數(shù)及擊數(shù)；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(jiān)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(qū)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(qū)能量與遍數(shù)有所差異，I區(qū)共兩遍擊密一遍滿夯，兩遍點夯能量均2060kN.m；II區(qū)共兩遍擊密，第一遍能量2060kN.m，第二遍能量2840kN.m；III區(qū)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(qū)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(jiān)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(jiān)測信息的掌握和地基處理過程中的檢測數(shù)據對比，分析處理效果。
3.1地表沉降
對于試驗區(qū)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(qū)場地最終平均夯沉量0.28m，II區(qū)0.32m，III區(qū)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(qū)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(guī)律，在施工前埋設地下水位管，在地基處理期間，每個小區(qū)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(qū)地下水位穩(wěn)定在2.5~3m，隨擊密遍數(shù)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(xù)降低，說明高真空擊密可實現(xiàn)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(qū)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(shù)據取5個靜探點的平均值。處理后三個小區(qū)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�？梢姡槍Υ朔N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(qū)地基承載力，處理各小區(qū)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(shù)情況下三個小區(qū)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(qū)的平均標貫擊數(shù)差異較小；經處理后的各地基土層實測平均標貫擊數(shù)均較加固前的平均標貫擊數(shù)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(qū)的施工總結，結合監(jiān)測及檢測的數(shù)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(qū)、II區(qū)、III區(qū)場地承載力特征值分別達到210、230、250kPa。（2）三個分區(qū)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(shù)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(wèi)，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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