真空预压对连云港徐圩地区软土地基处理效果评价--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

真空预压对连云港徐圩地区软土地基处理效果评价

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：曹琦

[导读] 摘要：连云港徐圩地区广泛分布的厚层软土性质极差，真空预压作为处理软土地基比较成熟的方法，工程应用中更多关注的是处理效果是否能够满足设计要求。

        中蓝连海设计研究院有限公司江苏连云港 222004
        摘要：连云港徐圩地区广泛分布的厚层软土性质极差，真空预压作为处理软土地基比较成熟的方法，工程应用中更多关注的是处理效果是否能够满足设计要求。本文通过徐圩新区某工程真空预压处理前后，软土的土工试验、十字板剪切试验和静力触探试验数据的对比分析，综合评价地基处理效果。
        关键词：软土地基；真空预压；土工试验；十字板剪切；静力触探；对比评价
        1引言
        徐圩地区临近黄海，全新世（Q4）广泛沉积了一套灰~灰绿色流塑淤泥及淤泥质黏土组成的海相沉积地层，沉积相相对单一，上覆表壳层为黏性土，厚度约为3m，下伏软土厚度为8—16m。
        徐圩地区软土为具有高含水率、高孔隙比、低渗透性、高压缩性、低强度，具触变性和流变性的流塑状的淤泥。随着国家七大石化产业基地之一的连云港石化产业基地大开展规模的工程建设，承载力低、力学性质差的深厚软土无法满足工程建设需要。真空预压法广泛运用于软土地区的地基处理，在徐圩新区建设中也得到了广泛运用。目前对真空预压处理效果的评价指标具有明显的地区差异性，本文通过对徐圩地区某工程真空预压前后相关软土试验数据的对比，对其地基处理效果进行了综合评价。
        2真空预压法特点
        在众多软土地基处理方法中，真空预压法由于真空预压压力一次性施加极大缩短工期，经济造价低且节约了加载成本，环境污染小，无需大型设备、工艺简单、便于大面积施工，施工质量比较容易控制，安全性好，处理效果比较明显等特点得到了广泛的应用。
        真空预压法最早由瑞典地质学家杰尔曼教授（Kjell-man）于1952年提出。经过几十年的探索与发展已经成为一种加固处理软土非常成熟的实用方法与技术。朱耀庭等[1]基于室内试验重点研究了超软土的固结系数及排水固结机理等固结特征；雷华阳等[2]对天津滨海地区吹填超软土浅层真空预压加固处理前后的固结特性进行了分析研究，提出浅层加固处理后的超软土的固结系数较同等固结压力作用下超软土要大的多等等。
        真空预压法的施工工序主要有三道，第一步：在软土地基中按一定间距设置塑料排水板，在地面铺设一定厚度砂垫层，砂垫层中铺设滤管，此步骤目的是为了使被加固的土体形成一个畅通良好的排水、排气系统。第二步：在砂垫层上覆盖不透水密封膜，薄膜边缘埋入土中，此步骤目的是使加固区与外界隔开。第三步：利用抽真空装置通过埋设于砂垫层的吸水管道抽水抽气。
        利用抽真空后密封膜内外的压力差，通过排水通道排出土中水分，而达到排水固结加固软土的方法。阎少杰等[3]通过对真空预压处理软土地基过程中现场试验研究，提出真空预压是在总应力不变的条件下，通过降低土体中的孔隙水压力，增加土体的有效应力，达到固结加固的效果；曹杰等[4]对真空预压法处理软土地基进行分析研究，提出真空预压法有别于堆载预压法，使土体向加固区内收缩变形，避免土体产生剪切破坏。
        3某项目区地基处理概况
        某项目位于连云港徐圩地区，场地总面积约68万㎡，分三个施工分区，15个子分区，采用直排法真空预压的方式进行处理。设计真空荷载80kPa，竖向排水通道为B型塑料排水板（50mm宽），间距0.8m，正方形布置。本文仅基于其中一个分区进行软土加固处理效果评价，该分区加固面积约为148625m2，共分为4个子分区，分别为1-1区、1-2区、1-3区及1-4区，见图1。

        图1 地基处理分区示意图
        为了对比地基处理前后地基土物理力学性质变化情况，评价地基加固效果，分别于真空预压前和预压卸载后对各子分区进行了钻探取原状土样进行室内土工试验、十字板剪切试验和双桥静力触探试验。
        根据地基处理前后检测钻孔钻探资料，本区地层自上而下描述如下：
        ①-1层素填土：灰黄色、灰褐色，以可塑~软塑状黏性土为主，含少量碎石、砂粒，均匀性差。
        ①-2层黏土：黄褐色，可塑~软塑，较均匀，可见水平层理，从上至下逐渐变软。
        ②层淤泥：青灰色，灰褐色，流塑，较均匀，地基处理后局部变为软塑状淤泥质黏土。
        ③层粉质黏土：灰黄色，可塑~硬塑，含少量钙质结核，局部为粉土。
        4真空预压加固效果评价
        真空预压法加固处理软土效果的评价方法主要有两类，第一类为预压过程中动态监测，包括通过加固前在软土中预埋的传感器监测孔隙水压力的变化过程，了解真空预压过程中土体的应力变化。监测地表沉降量、沉降速率、水平位移、膜下真空度等推断土体固结度，指导预压过程及进程；第二类为预压施工后加固效果的检测，包括加固后现场的浅层平板载荷试验、加固前后现场取原状土土样进行室内土工试验、加固前后现场十字板剪切试验、加固前后现场静力触探试验。
        本文采用的方法属于第二类，分别于加固前后现场取原状土样进行土工试验、十字板剪切试验、静力触探试验评价软土加固处理效果。
        4.1现场取原状土样的室内土工试验
        钻探时每回次进尺1m，每1m取1组原状土样，钻穿②层淤泥底部，并进入③层一定深度，土样保证在24小时内进行室内土工试验。软土的室内试验包括天然含水率、天然重度、相对密度、孔隙比、饱和度、液限、塑限、塑性指数、液性指数、力学指标包括抗剪强度（快剪、固结快剪、UU）、固结试验、无侧限抗压强度；土的渗透系数、固结系数、前期固结压力、灵敏度等试验项目。
        根据土工试验成果，对预压前后主要土层的物理力学指标进行了统计，预压前后主要物理力学指标平均值对比见表4.1。
        表4.1-1 地基处理前后主要土层物理指标对比表

表4.1-2 地基处理前后主要土层力学指标对比表

        由表4.1-1~4.1-2可知，经过真空预压处理后，处理范围内各土层含水率、孔隙比、压缩系数明显下降，抗剪强度有所提高。其中②层淤泥含水率平均值由56.7%下降为51.6%，下降率9.0%；孔隙比平均值由1.581下降为1.445，下降率8.6%；压缩系数平均值由1.31下降为0.95，下降率27.5%；固结系数从0.377×10-3 cm2/s提高到0.421×10-3 cm2/s，提高率为11.7%。无侧限抗压强度从20.1kPa提高到26.7kPa，提高率为32.8%；重塑土无侧限抗压强度从6.0kPa提高到9.86kPa，提高率达到63%；灵敏度从3.47降到2.78，降低率为20%。各试验方法所得的抗剪强度均明显提高，表明经过本次真空预压处理，场地软土物理力学性质得到明显改善。
        4.2十字板剪切试验
        在地基处理前后各布置了4个十字板剪切试验孔，每个子分区一个十字板剪切试验孔，十字板抗剪强度统计表见表4.2。
        表4.2 十字板抗剪强度统计表

        从表4.2可以看出，真空预压处理后，十字板原状土抗剪强度平均值由处理前16.9kPa增长为处理后的29.3kPa，平均增长率73.4%，灵敏度平均值由处理前的3.15减小到处理后的2.47，地基处理效果明显。
        4.3双桥静力触探试验
        在地基处理前后各布置了4个双桥静力触探试验孔，每个子分区一个试验孔。各子分区地基处理前后静力触探试验结果见表4.3.1，分层综合统计表见表4.3.2。
        表4.3.1 双桥静力触探试验成果表

表4.3.2 双桥静力触探试验分层综合统计表

        由于地基处理前后试验位置不同，①-1层和①-2层对比意义不大。根据表4.3.2②层淤泥锥尖阻力由基地处理前的0.389MPa增加到地基处理后的0.440MPa，平均增长率13.1%；侧摩阻力由地基处理前的12.3kPa增加到地基处理后的14.9kPa，平均增长率21.1%，地基处理效果较明显。
        5 结论
        经真空预压地基处理后，根据现场钻孔取原状土样进行室内土工试验、十字板剪切试验和双桥静力触探试验的检测结果表明：
        （1）地基处理深度内淤泥处理前后含水率平均值降低9.0%，室内试验抗剪强度增加，压缩系数平均值下降27.5%，压缩性明显降低；
        （2）软土地基土不排水抗剪强度平均增长73.4%，灵敏度显著降低；
        （3）加固深度内淤泥锥尖阻力平均增长13.1%，侧摩阻力平均增长21.1%。
        参考文献：
        [1] 朱耀庭，郑爱荣，李卫.吹填超软土固结特性的试验研究[J].湖南大学学报，2008，35（11）：120-123.
        [2] 雷华阳，张文振，韩鹏，等.吹填超软土浅层真空预压加固处理处理前后固结特征[J].岩土工程学报，2013，35（12）：2328-2333.
        [3] 阎少杰，李俊才，张敏，等.真空预压处理软土地基现场试验研究[J].江苏建筑，2009，129（5）：67-69.
        [4] 曹杰，郑建国，刘智，等.真空预压法处理软土地基的工程应用[J].岩土工程学报，2017，39（增2）：124-127.