軟土路基處理中高真空擊密法的應(yīng)用研究

程艷青 張義吉

(泰安市岱岳銀河水務(wù)有限公司 271000)

1 引言

高真空擊密法是一種快速加固軟土地基的新技術(shù)，它比傳統(tǒng)的強(qiáng)夯方法適用范圍更加廣闊，該技術(shù)在2005年已申請(qǐng)專利，并隨后在軟土地基處理中得到較好的應(yīng)用［1-7］。其加固機(jī)理是通過(guò)數(shù)遍的高真空，并結(jié)合數(shù)遍合適的變能量擊密，采用快速高真空排水法快速排出土中自由水，再結(jié)合變能量擊密法增加土體的密實(shí)度，通過(guò)調(diào)整高真空排水與變能量擊密的施工參數(shù)，反復(fù)擊密土體，在表層形成厚度約6～7m的超固結(jié)硬殼層，由于“硬殼層”的存在，使得表層荷載有效擴(kuò)散，減少了因荷載不均勻產(chǎn)生的沉降，從而達(dá)到降低土層的含水量，提高密實(shí)度、承載力，減少地基工后和差異沉降量并消除砂土液化的目的。

2 工程概況

無(wú)錫市共和新路路基改建工程位于長(zhǎng)江三角洲軟土地區(qū)。該地區(qū)土層分布如下:第一層是淤泥:流塑。為河底、魚塘浮泥。河道及魚塘內(nèi)有分布。層厚0.30～1.3m。壓縮性極高，工程性能差。第二層是素填土:松軟。成分以黏性土為主。除河道、魚塘外均有分布。層厚0.50～3.60m。壓縮性高，工程性能較差。第三層是粉質(zhì)黏土:可塑。局部有分布。層厚1.0m。壓縮性中等，工程性能一般。第四層是淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土:流塑。層厚0.60～16.6m，部分路段缺失，一般均有分布。壓縮性高，工程性能差。第五層是粉質(zhì)黏土:流塑。層厚1.5～4.4m，壓縮性中等，工程性能一般。

3 試驗(yàn)方案

通過(guò)對(duì)該工程采用高真空擊密法施工中孔隙水壓力、地下水位、地面沉降等的監(jiān)測(cè)結(jié)果以及現(xiàn)場(chǎng)土性指標(biāo)試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、載荷板試驗(yàn)等資料的對(duì)比分析，評(píng)價(jià)地基處理方法的效果及其對(duì)周圍環(huán)境的影響，實(shí)驗(yàn)方案見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)方案

續(xù)表

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 路肩點(diǎn)的靜力觸探結(jié)果對(duì)比

高真空擊密處理前后的地基在0～1.0m范圍內(nèi)ps值提高幅度約44% ～100%，1.0～2.0m范圍內(nèi)ps值提高幅度約57% ～353%，2.0～3.0m范圍內(nèi) ps值提高幅度約16% ～281%，3.0～4.0m范圍內(nèi)ps值提高幅度約8% ～51%(見圖1)。從圖1中可以看出處理后的土層在強(qiáng)度與變形性質(zhì)方面有明顯的改善。

圖1 處理前后靜力觸探結(jié)果對(duì)比

4.2 路肩點(diǎn)的孔隙水壓力消散情況

地基處理中高真空排水引起的孔隙水壓力消散主要分為兩部分:?真空度的直接傳遞導(dǎo)致的孔隙水壓力下降;?抽真空引起水位線下降進(jìn)而引起的孔隙水壓力消散。軟土在夯擊過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的動(dòng)球應(yīng)力，主要表現(xiàn)為動(dòng)孔隙水壓力的增加，引起的附加應(yīng)力增大，造成了土體骨架結(jié)構(gòu)的破壞，并使土體抵抗體積收縮的能力下降。在假定水和土顆粒體積不可壓縮的前提下，這部分不平衡的體積致縮力必然要由孔隙水來(lái)承擔(dān)，因而造成了孔隙水壓力的上升。當(dāng)土體內(nèi)孔壓大于周圍壓力時(shí)，即存在一定的水力梯度，孔壓隨之減小，并隨土體的卸荷膨脹而下降到某一穩(wěn)定值，即在土體內(nèi)部產(chǎn)生殘余孔隙水壓力。由于土體處于不排水狀態(tài)，孔隙水壓力不會(huì)立即消散。在后續(xù)的夯擊荷載作用下孔壓不斷積累，然后進(jìn)行第二次真空排水，引起孔隙水壓力的進(jìn)一步消散。從圖2中可以看出，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同深度處的孔壓變化趨勢(shì)相似，在前25天變化平緩;到后期，由于擊密作用，孔壓變化比較大，但最終趨于穩(wěn)定。

圖2 不同深度處孔隙水壓力消散情況

4.3 地面沉降分析

共分四個(gè)觀測(cè)期計(jì)46天:第一次為擊密前沉降，第二次為第一次擊密后沉降、第三次為第二次擊密后沉降、第四次為第三次擊密后沉降。某路段的地面沉降情況見表2。可以看出第一次擊密后沉降較大，經(jīng)過(guò)三次高真空擊密后地基沉降量減小，地基趨于穩(wěn)定。

表2 地面沉降量

4.4 地下水位變動(dòng)

地基處理過(guò)程中，觀測(cè)點(diǎn)的水位與第一次夯擊過(guò)程有關(guān)。隨后的夯擊過(guò)程中水位變化緩慢，整體變動(dòng)不大，水位變化在25mm之間，表明地基處理過(guò)程對(duì)周圍地面沉降等環(huán)境影響很小，如圖3所示。

4.5 不同施工工藝對(duì)比

由表3可以看出，相同條件下，高真空擊密法和低位高真空預(yù)壓法加固地基后承載力差不多都在130～140kPa之間，采用高真空擊密法的施工工期大大縮短，造價(jià)降低約40%。因此高真空擊密法更有優(yōu)勢(shì)。

圖3 地下水位變化曲線

表3 高真空擊密法與低位高真空預(yù)壓法比較

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得出以下結(jié)論:

a.采用高真空擊密法進(jìn)行軟土地基處理無(wú)論是在成本、工期還是在對(duì)周圍環(huán)境的影響上，都比低位高真空預(yù)壓法要好一些。

b.路基處理后地基承載力提高非常明顯，幅度在540%～700%。處理后的土層在強(qiáng)度與變形性質(zhì)方面有明顯的改善。

c.通過(guò)沉降量分析并結(jié)合有關(guān)的理論知識(shí)可知，路段施工完成后的沉降量約達(dá)到工后沉降量的80%，說(shuō)明該工法可有效地減小工后沉降。

因此在軟土地區(qū)地基處理時(shí)采用高真空擊密法是可行的，并具有一定優(yōu)越性。建議在軟土地區(qū)地基處理中推廣應(yīng)用。?

1 朱勁松.高真空擊密處理軟基工藝在錦州港的應(yīng)用［J］.港工技術(shù)，2008，182(4):46-50.

2 彭第.地基處理新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)［J］.長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007，8(3):1-3.

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