吹填淤泥真空預壓加固效果分析

賈 明 昕

(天津港東疆建設開發有限公司，天津 300463)

吹填淤泥真空預壓加固效果分析

賈 明 昕

(天津港東疆建設開發有限公司，天津 300463)

結合天津某吹填淤泥真空預壓處理工程，分析了吹填淤泥沉降、水平位移及孔隙水壓力消散變化特點，并結合加固前后室內土工試驗和現場十字板剪切試驗對真空預壓的加固效果進行了對比分析，試驗結果表明：加固后吹填淤泥的物理力學性質指標及現場十字板試驗結果均得到大幅度提高。

吹填淤泥，真空預壓，孔隙水壓力，沉降

吹填淤泥往往具有高含水量，大孔隙比，壓縮性高，滲透性差，強度低等特點。無法承擔大型施工設備甚至施工人員，通常采用真空預壓作為優先的處理方式。真空預壓法自1952年發明以來，已經走過60多年的歷史。經過長期的實踐和改進，其工藝逐步得到完善，應用范圍得到了拓展。由于吹填淤泥含水量通常高達80%以上，處于欠固結狀態，大大增加了處理難度。應舒等[1]介紹了一種取消排水墊層后的淺層地基處理方法，并結合現場試驗驗證了該地基處理方法對新吹填淤泥的處理效果。夏玉斌等[2]設計了直排式真空預壓法，并結合實際工程對比了常規真空預壓和直排式真空預壓的加固效果。王軍等[3]提出了一種防淤堵排水板，該排水板可以縮短真空傳遞路徑，減少真空度的沿程損失，真空度直達土體深部，加快土體孔壓的消散，防止淤堵,提高加固效果。董志良等[4]在分析天津濱海新區淺層超軟土加固處理存在的問題的基礎上，提出了采用單排單管方案及加密方案對淺層超軟土進行加固，并在此基礎上建議適當減少排水板插板深度和以“長短板”方式加密排水板間距。唐彤芝等[5]對薄砂層長短板真空預壓法加固吹填淤泥進行了現場試驗研究，認為該豎向排水體形式，可較好地解決排水板周圍淤泥抱團而導致的徑向排水通道堵塞問題。顏永國等[6]分析了吹填土顆粒級配對真空預壓處理效果的影響。由此可見，真空預壓處理吹填土效果受多種因素的制約，未能形成較為統一的認識[2-5]。因此，需結合地區經驗，在數據分析的基礎上，探求真空預壓處理吹填淤泥的適用性和加固效果，以便對后續工程提供可以借鑒的經驗。本文將以天津某吹填工程為背景，通過現場實測沉降、分層沉降、水平位移及孔隙水壓力等參數，分析真空預壓對吹填淤泥的加固效果。

1 工程概況

根據勘察鉆孔資料，加固區土層主要為吹填淤泥及第四紀沉積土，主要壓縮層自上而下為吹填淤泥、淤泥質粘土、原狀淤泥、淤泥質粉質粘土及粘土等。其中主要壓縮層為吹填淤泥、淤泥質粘土、原狀淤泥、淤泥質粉質粘土，其厚度分別為吹填淤泥厚度為3 m～4.5 m；淤泥質粘土厚度為2.5 m～3.0 m；原狀淤泥厚度為2.8 m～3.6 m；淤泥質粉質粘土厚度為2.4 m～3.4 m。主要壓縮土層的物理力學性質指標詳見表1。

表1 土層物理力學性質指標

2 檢測內容及測點布置

為了分析真空預壓對吹填淤泥的加固效果，在加固區內布置了沉降標、分層沉降儀、測斜儀、孔隙水壓力儀等監測儀器，分別對加固區內的沉降、分層沉降、水平位移、孔隙水壓力等參數進行監測。并在監測點附近布設鉆孔及十字板原位試驗孔，以便對處理前后的吹填淤泥進行對比，分析評價加固效果。測點布置詳見圖1。

3 監測成果及分析

3.1 沉降監測結果及分析

圖2為吹填淤泥在真空預壓過程中分層沉降變化曲線。由圖可知，在預壓期內最大累計分層沉降量為116.2 cm，其中第一個月最大累計沉降量為56.3 cm，占最終累計分層沉降的48.5%。沉降最為明顯的土層為表層吹填淤泥土，其累計沉降量為39.1 cm，占最大累計分層沉降的33.6%。上述數據表明：本工程真空預壓沉降主要發生在第一個月內；從沉降變化的土層看，主要發生在吹填淤泥層。此外，從沉降速率隨時間的變化過程可以看出，吹填淤泥在真空預壓前期波動較大，其中在22 d時出現極大值，達到65.0 mm/d，而27 d時僅為6.0 mm/d，真空預壓后期，沉降速率趨于穩定且逐漸收斂。

3.2 水平位移監測結果及分析

將水平位移的正方向取為指向加固區內側，詳見圖3。由水平位移變化曲線可知：水平位移最大值發生在吹填淤泥表層，為170.5 mm， 隨著深度的增加，逐漸減小，深度16 m附近水平位移量很小，在加固期內僅有10 mm～15 mm的位移量，說明真空預壓難以影響到該深度以下。對比勘察資料發現，該層土為粘土，土性較好，這也是水平位移較小的一個原因。由圖3還可以看出，在真空預壓前期，主要是前30天內，水平位移發展較快，表層累計位移量值達到92.5 mm，占最終累計位移量的54.3%，說明吹填淤泥水平位移主要發生在抽真空前期。而過快的水平位移會導致加固區邊緣產生裂縫，對加固區的密封性不利，應在該段時期內加強巡視和管理。

3.3 孔隙水壓力監測結果及分析

圖4為孔隙水壓力在真空預壓過程中的消散情況。從圖中可以看出，在整個抽真空過程中，土體內孔隙水壓力均表現為下降趨勢，其中前期消散較快，且沒有出現較為明顯的波動。在深度+3.0 m處測得的初始孔隙水壓力值為87.2 kPa，稍小于-1.0 m處的初始值，此外結合埋設儀器時曾出現地下水大量涌出地面現象，綜合分析認為欠固結吹填淤泥，在埋設儀器過程中將產生一定的超靜孔隙水壓力。且由于該土層滲透性差，孔隙水壓力消散緩慢。

4 加固效果分析

為了檢驗真空預壓處理吹填淤泥的加固效果，對加固前后的土體分別進行了鉆孔取樣室內土工試驗和十字板剪切試驗。

4.1 室內土工試驗數據分析

加固前后主要軟土層的主要物理力學指標變化情況如表2所示。1)加固后各土層含水量均小于加固前對應深度土層的含水量。其中吹填淤泥和原狀淤泥層含水量下降最為明顯，分別降低了31.0%和20.0%，粘土層含水量下降不明顯，僅為6.1%。2)壓縮系數反映了土體的壓縮變形特性。通過對比加固前后壓縮系數可知：加固后淤泥質粘土和原狀淤泥層壓縮系數分別下降了32.7%，31.7%，說明加固后土體的壓縮性明顯下降。3)由加固前后固結快剪試驗結果可知：吹填淤泥、淤泥質粘土和原狀淤泥層粘聚力和內摩擦角提高最為顯著。

表2 軟土層加固前后土體參數對比

4.2 十字板剪切試驗結果

圖5為加固前后十字板剪切試驗曲線，從圖5可以看出，加固后土體上部12 m范圍強度增長最為顯著。其中吹填淤泥十字板強度增長了392.9%，淤泥質粘土層增長了179.2%，原狀淤泥增長了179.2%。

5 結語

通過對吹填淤泥的真空預壓現場監測，可以得到以下結論：1)沉降及水平位移主要發生真空預壓前期，這易導致加固區邊緣密封膜拉裂和土體開裂，進而影響真空預壓的加固效果，應在前期加強現場巡視的頻率，并及時處理漏氣點。2)吹填淤泥滲透性差，在儀器埋設過程中易產生超孔隙水壓力，這對加固效果有較大影響，因此應采用對吹填淤泥擾動小的機械進行埋設。3)對比加固前后的室內土工試驗和十字板剪切試驗數據表明，吹填淤泥物理力學性質得到較大幅度的提高，加固效果良好。

[1] 應 舒，高長勝，黃家青.新吹填淤泥地基淺層處理試驗研究[J].巖土工程學報，2010，32(12)：1956-1960.

[2] 夏玉斌，陳允進.直排式真空預壓法加固軟土地基的試驗與研究[J].工程地質學報，2010(3)：376-384.

[3] 王 軍，蔡袁強，符洪濤，等.新型防淤堵真空預壓法室內與現場試驗研究[J].巖石力學與工程學報，2014(6)：1257-1268.

[4] 董志良，周 琦，張功新，等.天津濱海新區淺層超軟土加固技術現場對比試驗[J].巖土力學，2011，33(5)：1306-1312.

[5] 唐彤芝，董江平，黃家青，等.薄砂層長短板結合真空預壓法處理吹填淤泥土試驗研究[J].巖土工程學報，2012，34(5)：899-905.

[6] 顏永國，董志良，楊昌斌，等.顆粒級配對真空預壓法處理吹填土效果影響試驗研究[J].巖土工程學報，2011，33(11)：1775-1779.

Reinforcement effect of treatment of hydraulic filled mud by vacuum preloading

Jia Mingxin

(TianjinPortEasternHarbourAreaConstruction&DevelopmentCo.,Ltd,Tianjin300463,China)

Combining with vacuum preloading processingengineering of hydraulic filled mud Tianjin, the paper analyzes hydraulic filled mud settlement, horizontal displacement and pore water pressure varying features, comparatively analyzes vacuum preloading reinforcement effects of indoor soil test and in-situ cross test. Experimental results show that: chemical quality indicators of hydraulic filled mud and in-situ cross board testing results are improved.

hydraulic filled mud, vacuum preloading, pore water pressure, settlement

1009-6825(2015)07-0084-03

2014-12-29

賈明昕(1987- )，男，助理經濟師

TU472

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