真空預壓軟基處理室內模擬實驗探究

寧崢嶸+周煒

摘 要：真空預壓法作為一種近年來興起的軟基處理手段，已成為排水固結法中的重要組成，真空預壓正式施工前需根據軟土特性確定工程施工依據，室內模擬實驗在前期軟土勘測的基礎上，根據實驗過程中的排水量、沉降量等監測數據及實驗后的含水率、十字板剪切等檢測數據，判斷實驗排水板是否發生於堵、優化排水板布置間距及驗證初步方案下真空預壓效果，為正式廠區真空預壓地基處理工作提供理論依據。該文以某項目軟基處理為例，通過真空預壓軟基處理室內模擬實驗研究排水板淤堵模式并進行優化選型，優化排水板的布置間距，驗證預處理的效果，確保地基預處理的順利實施。

關鍵詞：真空預壓 室內模擬 實驗探究

中圖分類號：U415 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（a）-0036-02

擬建廠址位于爪哇島西部濱海平原區，地貌成因類型為沖積平原，地貌類型為濱海傾斜平地和潮間帶，主要為大面積水塘、水溝。擬建場地地基表面土層20 m以內主要為高含水量、高壓縮性、高靈敏度、低強度的淤泥和淤泥質土，為火山灰土，工程地質條件極差。該試驗方案的目的是通過室內實驗，研究排水板淤堵模式并進行優化選型，優化排水板的布置間距，驗證預處理的效果，確保地基預處理的順利實施。

1 室內試驗

室內試驗采用不同規格的排水板進行真空預壓試驗，此次試驗采用等效孔徑為120 μm的排水板，及直徑為0.8 m、1.0 m和1.2 m的試驗桶。

1.1 試驗裝置及過程

模型試驗裝置由模型桶、內置鋼架、排水體系、真空泵和量測系統組成。該試驗采用整體式板，排水體系由塑料排水板、手型密封接頭和無孔真空管組成；量測系統由安裝在模型箱內土樣表面的沉降標和孔壓傳感器組成。

此次試驗土樣裝填高度為0.85 m。灘涂淤泥樣裝入模型桶后，將孔壓探頭和排水板固定在內置鋼架上，首先將內置鋼架緩緩壓入土中，在土樣表面鋪設一層土工編織布；其次采用單手板接頭將塑料排水板與無孔真空管連接橫向排水體系表面鋪設一層土工布并鋪設兩層塑料薄膜密封；最后利用塑料泡沫薄板在土體表面布置一塊沉降標。每個模型桶的排水主管通過氣水分離瓶連接于流通總接頭，六個氣水分離瓶，引出的排水軟管通過一個六通總接頭連接至同一個真空泵。試驗安裝完成后，開啟真空泵抽真空，檢查塑料薄膜密封是否嚴密，試驗連續抽真空時間預設為15 d。每組進行平行試驗兩次，合計6個模型桶，取指標平均值作為考量值。抽真空結束后對土體進行含水率和十字板剪切強度檢測。

1.2 試驗數據測量

實驗過程中監測記錄沉降量、排水量及孔隙水壓力變化值，實驗后對土體進行含水率和十字板剪切強度檢測。

2 試驗結果分析

2.1 含水量

根據實驗后檢測數據，土樣的平均含水量從試驗前的121.95%減小到104.375%。

2.2 沉降量

根據實驗結果，各桶的沉降量比溫州吹填淤泥的要大較多，并沒有出現沉降穩定的趨勢。由于②層土的含水量極高，在排水情況良好的情況下將可能發生較大沉降，將對土方的回填產生較大影響。

2.3 排水量

實驗過程中總體排水量在開始較長時間并沒有溫州地區吹填土大，從整體趨勢來說，排水板沒有出現明顯的淤堵現象，采用該型號的排水板進行真空預壓完全可行。

2.4 孔隙水壓力

在抽水后200～240 h后，孔隙水壓力都可以達到設計的最大值并穩定。由此可知，②層土的滲透系數要比溫州吹填土大，這也印證了②層土為粉土，而溫州吹填土為黏土的事實。

2.5 十字板剪切強度

真空預壓處理后，對土體進行十字板試驗和含水率測試，經過14 d真空預壓后，十字板抗剪強度從5.3 kPa增加到最大12.1 kPa。由于試驗后土樣含水量仍然為100%以上，大于液限WL=93.5%，因此，進一步的排水將會對土體的剪切強度提高更大。

2.6 滲透系數與固結系數試驗

由于②層土粉粒含量高，原滲透系數取值為8×10-8 cm/s，根據試驗結果可知平均值可達1×10-5 cm/s。徑向固結系數原為1.2×10-3 cm2/s，實測可達4×10-3 cm2/s，考慮到在真空預壓過程中土將被壓縮，滲透系數、固結系數將會降低，因此，取2.1×10-3 cm2/s。

2.7 塑料排水板間距調整

根據各種室內試驗結果，該土屬黏質粉土，雖然性質較差，但固結系數和滲透系數尚可，因此，將排水板間距調整為100 cm，其井徑比為15.7，仍屬于規范規定的較保守取值范圍。

3 結語

通過室內試驗，對②層土進行了顆分試驗及真空預壓模型桶試驗，試驗結果表明如以下幾點。

（1）②層土粉粒含量高，屬高液限粉土，其滲透系數可由原方案的8×10-8 cm/s提高到1.4×10-7 cm/s。徑向固結系數可由1.2×10-3 cm2/s提高到2.1×10-3 cm2/s。

（2）排水板沒有出現明顯的淤堵現象，采用該型號的排水板進行真空預壓完全可行。

（3）由于②層土含水量較高，真空預壓可能會發生較大的沉降。

（4）調整真空預壓的排水板間距至1 m，相應的真空預壓時間也應按最新的固結系數進行重新計算。

參考文獻

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