淺層抽水固結與深層真空預壓聯合處理在軟基加固工程中的應用

【摘 要】真空預壓法用于軟基加固工程已經比較成熟，在環渤海區域，特別是濱海新區開發建設過程中，對圍海造地的需求很大，由于開發進度快，對新吹填區域的施工工期提出更高要求，傳統的真空預壓已無法滿足工期和質量的要求。本文以天津港某段工程為例，淺談新工藝淺層抽水固結與深層真空預壓聯合處理在軟基加固工程中的應用。

【關鍵詞】聯合處理；淺層抽水固結；三維土工網；人工插板；效果分析

一、背景資料

本工程面積約22.4萬m2，由于該施工區域系新吹填淤泥質黏土層，呈欠固結呈流塑狀態，人機無法進入作業的超軟弱地基。采用淺層抽水固結與深層真空預壓聯合處理軟土地基（以下簡稱聯合處理）工藝方案，即首先對表層吹填土進行淺層抽水固結處理，在表層軟土達到一定強度，滿足真空預壓施工條件后再進行深層真空預壓處理。

二、‘聯合處理’工藝的應用

淺層抽水固結與深層真空預壓聯合處理軟土地基施工工藝分為淺層抽水固結和深層真空預壓兩部分。

（一）淺層抽水固結：由于該施工區域系新吹填淤泥質黏土層，呈欠固結呈流塑狀態。具有高含水量、高孔隙比、高壓縮性、低強度、低滲透性的“三高兩低”特點，工程力學性質極差，鋪設工作墊層以后，不具備傳統的吹填砂性土后進行深層樁機打設排水板的條件，固先采用淺層抽水固結的施工方法。

淺層處理表層原土體的物理學指標，見表1：

表1表層土體的物理學指標一覽表

土號取土深度(m)天然含水率w(%)天然空隙比e飽和度Sr(%)塑性指數Ip液性指數IL壓縮壓縮膜量Es土的類別

密度P系數av(Mpa)

(g/cm3)(Mpa-1)

11.0-1.472.81.572.0169926.11.851.61.88淤泥

22.0-2.471.11.571.9869823.62.031.621.84淤泥

33.0-3.467.31.591.8839822.81.951.671.73淤泥

44.0-4.4761.532.1529725.91.951.71.85淤泥

注：數據出自天津大學水運水利勘察設計研究所

1、淺層處理工藝流程：淺層處理作為地基處理的一種施工處理方法，工藝較新，而與深層真空預壓相結合的地基處理方法在整個臨港工業區是首次施行，工藝流程如下：

鋪設編織布---鋪設土工布---人工插排水板---鋪設濾管---安裝出膜裝置---鋪設土工布---鋪設三維土工網---鋪設密封膜---抽氣

2、淺層處理工藝的控制要點

（1）工作墊層鋪設：由于施工區域為新吹填淤泥質黏土層，欠固結呈流塑狀態，編織布、土工布等墊層防止表層淤泥上涌導致后續濾管的濾布被堵塞，影響淺層真空效果，及人工插設排水板時施工人員的安全至關重要。墊層鋪設時的縫合必須控制到位，嚴格按規范和設計要求執行。

（2）淺層排水板插設：淺層排水板采用人工插設，塑料排水板間距800mm，正方形布置，每根總長5.0m，其中入土4.0m，外漏1.0m。插設深度較淺，一定程度上，淺層排水板的插設成為“聯合處理”施工工藝成敗的關鍵。

3、淺層處理工藝總結

（1）合理安排區內通道，較少土體擾動：根據工程實際發現，所有區內通道部分的淺層真空效果較差，在淺層真空計時10天以后，該部分較沒被劇烈擾動的土體強度很小。對通道部分重新插設淺層排水板，布設濾管，鋪設三維土工網及密封膜等重新處理，效果較好。

（2）新材料三維土工網的應用：真空預壓中起橫向排水作用的一般為砂性土或黃砂墊層，淺層處理中因墊層處的承載力較小，不具有使用傳統的砂性土或黃砂墊層用來橫向排水的條件。根據工程實際情況及價格因素考慮，使用三維圖工網用來橫向排水，本工程實例證明三維土工網在淺層處理中完全可以起橫向排水作用，效果很好，節約成本。

（3）淺層處理中存在的問題及解決辦法：問題1材料損耗大：因原施工場地表層承載力極小，編織布及土工布等工作墊層下陷、褶皺，材料損耗較大。

解決方法：根據場地實際情況，各分項工程全部從區域內側依次向外施工，合理安排流水作業，各分區的編織布、土工布等后續工序加強銜接，減少對工作墊層的踩踏。

問題2膜下真空度要求和濾管的使用：淺層處理膜下真空度要求85kpa，在試抽氣幾天，膜下真空度達到80kpa時，部分慮管開始出現癟的情況，影響正常淺層抽氣。

解決方法：工程實際過程中，最終將分區膜下真空度控制在75kpa，避免了濾管因壓力過大導致癟管的現象，同時達到淺層固結處理的目的，滿足了后續吹沙及深層處理對場地的要求（工程實際證明該方法切實可行）；

4、淺層處理沉降結果：根據天津大學水運水利勘察設局研究所的數據，淺層處理以后，土體含水率、孔隙比降低，土體凝聚力及土體摩擦角增加明顯，提高了土體的承載力和抗剪強度，遠滿足后續深層真空的要求。

（二）深層真空預壓：深層真空預壓與傳統的一次真空預壓工藝相同，本文對此工藝流程不詳述。

深層處理是在淺層抽水固結的基礎上進行的，與傳統的一次深層真空預壓相比，‘聯合處理’后各項指標更優。根據地表沉降觀測、分層沉降觀測、孔隙水壓力檢測數據的分析，全部滿足設計要求。

（三）“聯合處理”效果分析：根據加固后實測十字板強度與施工圖階段天然地基的十字板強度進行對比，土體強度增長率達到了93.4%~389.4%，強度增長明顯。工程實際證明，該工藝是成功的。

（四）對”聯合處理”施工在軟土地基加固工程中應用的認識：工程質量方面：這種“聯合處理”施工方法，在傳統的深層處理之前進行一次淺層抽水固結處理，使原施工場地表層一定深度范圍內的土體強度提高，大大降低了傳統直接深層處理中吹填砂性土墊層時翻漿和擠淤情況的出現，進而保證了深層真空的質量；同時減小了后續深層打樁時樁機出現傾倒的風險，保證了工程進度和安全。

工程進度方面：從分部分項上看，“聯合處理”施工較傳統的深層處理多了一項淺層抽水固結，工期多了約70天。傳統的深層預壓基本都是在吹泥結束晾曬1.5~2年以后才進場施工，而“聯合處理“工藝（以本工程為例)在吹泥完成后6-8月即可施工。在濱海新區這種快速發展圍海造地的大環境下，“聯合處理”工藝在工程進度方面優勢明顯。

工程造價方面：就工程造價上，“聯合處理”較傳統深層施工成本高出約22~25元/m2，但綜合考慮其在工程質量和進度方面的優勢，該處理工藝在超軟基加固過程中仍具備很大優勢。

三、結束語

淺層抽水固結與深層真空預壓聯合處理作為新工藝，在天津臨港工業區首次成功運用，結合工程造價、質量和進度等全方面綜合考慮，該工藝經濟效益和社會效益較好。通過本工程的實施，對該新工藝的改進提供了科學依據和數據，該工藝在軟基加固工程中前景廣闊。

【參考文獻】

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