管井降水結合高真空擊密法在吹填土路基處理中的應用

王 淼

（唐山市交通勘察設計院有限公司，河北唐山 063000）

0 引言

近年來隨著沿海地區建設的大規模發展，現有的建設用地已不能滿足需求，通過填海造地已經很好地解決了這一問題，但是吹填土含水量大、壓縮性高、透水性差、強度低，地基承載力往往達不到預期要求，嚴重影響沿海地區的工程建設。目前來說，充分利用沿海地區的填海軟土地基，對不能滿足使用要求的填海軟基進行加固處理，使其承載力達到設計要求，具有重大的經濟效益和社會效益。

1 兩種路基處理方法原理及效果分析

1.1 管井降水

1.1.1 管井降水原理

管井井點降水法就是在施工場地內，每隔一定距離設置一個井管，每個井管內安裝一臺抽水泵或幾個井管合用一臺抽水泵，每個井管同時抽水時，場地內地下水位得到降低，從而土體固結，強度逐漸提高。優缺點：設備簡單，沉降穩定、均勻，但沉降延續的時間很長，很難滿足工期的要求[1-2]。

1.1.2 管井降水效果

管井降水法具有較多優點：除了不需集水管而直接采用單井單泵，各降水井井口高低不受其他降水井的限制，降水井位置能靈活布置外，還具有施工簡便，易于操作，能有效改善工作條件，減少施工噪聲，適用性強等優點，因此，在國內外的應用已形成了一定規模。

1.2 高真空擊密

1.2.1 原理

高真空擊密法是由我國自行研究發明的一種快速處理軟土路基的新技術，其降排水機理是通過數遍的高真空壓差結合數遍相應變能量的強夯擊密達到降低土層含水量、提高密實度和承載力、減少路基工后沉降和差異沉降量的目的，通過快速高真空排水—擊密多遍循環，兩道工序的有機結合與相互作用，形成了該法的獨特機理[3-4]。

1.2.2 效果

該方法通過數遍高真空擊密制造“壓差”排水，并結合數遍合適能量擊密，巧妙地解決了軟土超孔隙水壓力消散及強夯容易使軟土形成“彈簧土”等關鍵問題，通過人為在土層中制造的“壓差”來快速消散超孔隙水壓力，使軟土中的水快速排出，大大縮短了施工工期。由于采用高真空排水，使擊密效果大大提高，從而使被處理土體形成一定厚度的超固結“硬殼層”，減少了因荷載不均勻產生的不均勻沉降，而且在大面積施工過程中，可以根據不同的土層地質條件，隨時調整真空管和臥管的間距，可操作性強。

2 工程實例

曹妃甸工業區起步區污水處理廠（北區）位于曹妃甸工業區唐曹高速和新城北路交叉口西北角，擬建場地位于曹妃甸淺海填筑區，原為渤海淺海，地形地貌較簡單。試驗區場地的地質條件復雜，由于吹填過程中吹填砂對原場地的淤泥的推擠作用，使得場地內土層分布很不均勻，且地下水位較高，給地基處理工作帶來很大的困難。

2.1 場地地層構成

地層主要有第四系Q4ml人工堆積層，全新統淺海相沉積層 Q4m。巖性表層主要為沖填土和雜填土，上中部主要為粉土和粉砂，局部為粉質黏土、黏土、淤泥質粉質黏土、軟粉質黏土，下部主要為粉土、粉質黏土和粉砂，局部為淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土、淤泥。根據其時代、巖性和物理力學性質指標的差異可將勘探深度內的地層分為3個工程地質層，各工程地質層又細分了亞層，各層具體描述如下。

①1層沖填土（Q4ml）：層頂埋深0.00～0.50 m，層頂標高3.59～3.93 m，厚度2.00～4.50 m。淺灰、黃灰色，松散，飽和；以粉砂為主，含少量貝殼碎片和腐殖物，局部與粉質黏土互層。接近地表，分布連續。該層土為人工吹填形成，固結時間短，欠固結，工程性質極差。

①2層沖填土（Q4ml）：層頂埋深0.00～0.4 m，層頂標高3.7～3.92 m，厚度2.50～4.50 m。淺灰色，松散，很濕；以淤泥質粉土為主，偶見云母，與粉質黏土互層，局部夾土薄層，無光澤，搖震反應迅速，干強度和韌性低。接近地表，分布連續。該層土為人工吹填形成，固結時間短，欠固結，工程性質極差。

①3層雜填土（Q4ml）：層頂埋深0.00，層頂標高4.09～4.13 m，厚度 0.30～0.50 m。雜色，松散，潮濕；為山皮石，以碎石土為主，一般2～8 cm，局部有大塊石，一般40～60 cm，以粉砂和粉土充填，含少量黏性顆粒。位于地表，分布連續。該層土為新近人工填筑形成，固結時間短，工程性質較好。

②1層粉砂（Q4m）：層頂埋深 2.50～8.80 m，層頂標高-4.70～1.62 m，厚度1.20～7.40 m。淺灰、灰色，松散，飽和；不均勻，以石英、長石為主，含少量貝殼碎片，局部與粉質黏土互層，含粉質黏土薄層。分布連續。該層呈中等壓縮性，工程性質差。

②2層粉砂（Q4m）：層頂埋深 6.60～13.20 m，層頂標高-9.10～-2.48 m，厚度1.50～6.70 m?；疑?，稍密，飽和；不均勻，以石英、長石為主，含少量貝殼碎片，局部與粉質黏土互層，含粉質黏土和粉土薄層。分布連續。該層呈中等壓縮性，工程性質較差。

②3層粉砂（Q4m）：層頂埋深 8.9～16.50 m，層頂標高-12.61～-4.80 m，厚度1.20～6.80 m。局部未揭穿?；疑?，中密，飽和；不均勻，以石英、長石為主，含少量貝殼，局部與粉土互層，含粉質黏土和粉土薄層。分布連續。該層呈中等壓縮性，工程性質一般。

②4層粉土（Q4m）：層頂埋深 2.40～9.30 m，層頂標高-5.20～1.72 m，厚度1.10～6.60 m?；疑忻埽瑵瘢徊痪鶆?，含云母及貝殼碎片，無光澤反應，搖震反應中等，干強度和韌性低。分布較連續。該層呈中等壓縮性，工程性質一般。

②5層粉土（Q4m）：層頂埋深 8.10～16.50 m，層頂標高-12.39～-4.26 m，厚度1.10～9.40 m。深灰，稍密，濕；不均勻，含云母及貝殼碎片，無光澤反應，搖震反應中等，干強度和韌性低。分布較連續。該層呈中等壓縮性，工程性質一般。

②6層細砂（Q4m）：層頂埋深 3.10～11.00 m，層頂標高-6.91～1.00 m，厚度1.20～4.40 m。淺灰～深灰，松散，飽和；不均勻，以石英、長石為主，含云母。分布不連續，呈透鏡體狀。該層呈中等壓縮性，工程性質較差。

②7層黏土（Q4m）：層頂埋深 12.50～17.10 m，層頂標高-12.98～-8.39 m，厚度1.10～2.50 m?；液?，可塑；不均勻，有光澤反應，無搖震反應，干強度和韌性高。分布不連續，呈透鏡體狀。該層呈高壓縮性，工程性質一般。

②8層淤泥質粉質黏土（Q4m）：層頂埋深3.40～16.50 m，層頂標高-12.41～0.72 m，厚度1.40～7.30 m?；液?，流塑，稍有光澤反應，無搖震反應，干強度和韌性中等。

②9層軟粉質黏土（Q4m）：層頂埋深2.50～14.20 m，層頂標高-10.08～1.61 m，厚度1.10～9.50 m。灰黑，流塑；較均勻，稍有光澤反應，無搖震反應，干強度和韌性中等。分布不連續，呈透鏡體狀。該層呈高壓縮性，工程性質差。

②10層粉質黏土（Q4m）：層頂埋深3.00～9.80 m，層頂標高-5.70～-1.13 m，厚度1.00～6.60 m。深灰，軟塑；較均勻，稍有光澤反應，無搖震反應，干強度和韌性中等。分布不連續，呈透鏡體狀。該層呈中等壓縮性，工程性質一般。

土層物理力學指標見表1。

表1 土層物理力學指標

2.2 處理方案

根據該場地的地質情況，針對整個場地進行管井降水高真空擊密法施工。主要目的是使承載力達到使用要求，基本消除高真空擊密處理深度（8 m）范圍內的液化性，部分消除8 m深度以下砂性土的液化性，對于液化土層厚度較小，基礎埋深較小的區域可以實現一步到位的處理，直接投入使用。

2.2.1 管井施工

設備進場后，首先在場地邊界處打設一圈泥漿攪拌墻，隔斷場地外圍水，同時場地的密封墻外圍再挖一圈淺排水溝，主要是防止大雨在場地內形成的積水。在處理場地按20 m的間距打設管井抽水，管井深度15 m，直徑約230 mm，正方形布置，井深全段為透水管，外裹120目濾布。

2.2.2 高真空擊密施工

（1）為了加強②4、②9、②10土層的排水，根據地質情況，選用長6 m的真空管，真空濾頭設在②4、②9、②10土層內，表面出露約20 cm，全場滿鋪，間距3.5 m×4.5～5 m。

（2）擊密采用兩遍點夯，一遍滿夯。點夯夯點布置為5 m×5 m，正方形布置。第一遍夯擊能量為2 500～3 000 kN·m，擊數為6～8擊；第二遍夯擊能量為3 000～4 000 kN·m，擊數為6～8擊，具體參數由現場試夯后確定。滿夯能量為1 000～1 200 kN·m，每點擊數為1～2擊。

2.2.3 信息化施工與檢測

對地下水位、地面沉降、標貫及靜探進行監測與對比，對各項結果進行詳細記錄和分析，并根據監測結果來指導施工。

（1）選10個水位觀測點，在深井降水期間，監測頻率為1次/3 d。

（2）選20個地面沉降觀測點，在深井降水期間，監測頻率為1次/3 d；每遍強夯后，亦觀測一次。

（3）在深井降水至地表以下10 m和每遍強夯后，進行一次標貫和靜力觸探檢測。

（4）地基處理完休止期滿28 d左右后，由業主指定具有檢測資質的第三方單位進行現場載荷板試驗，每10 000 m2一個點，標貫試驗每5 000～10 000 m2一個點。

2.2.4 處理效果分析

通過采用管井降水高真空擊密法對該區域吹填土路基進行處理后，加固深度可達6-8 m，承載力大于120 kPa,頂面回彈模量大于30 MPa，各項指標均滿足要求。

3 結語

管井降水以及高真空擊密兩種加固軟土地基的方法在曹妃甸地區已經得到了較為廣泛的實踐應用，但將兩者聯合用于處理軟土地基仍存在許多問題有待完善。本文僅就兩種方案的結合提供探索性嘗試，希望為以后的吹填土路基處理提供有價值的參考依據。

[1]龔曉南.地基處理手冊(第三版)[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2]吳相山，周澤平，張靜,等.輕型井點降水計算公式的探討[J].科技情報開發與經濟.2008(18)：137-138．

[3]葉書麟.軟土路基處理工程實例應用手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1998.

[4]崔辛萍.真空降水結合低能量強夯在吹填土路基加固中的應用[J].建筑施工，2005（4）：31-32.