高真空擊密法在臨海地區軟土地基中的應用

山東三維石化工程股份有限公司 山東 青島 266000

1 填海區域地基處理的必要性

填海地質下大部分區域處于超飽和狀態，基本沒有承載力，其次吹填土質差，粘粒土含量大；更有一些填區原來為養殖區域，淤泥層很厚，更采用淤泥擠淤處理方法，然后淤泥層表面填素土。因淤泥透水性差，淤泥內水分很難分離，整個土層基本處于液化狀態。這種土層往往數年內完不成自重沉降，屬于沉降很大的軟土地基，不經處理，無法作為建筑用地。

2 軟土地基方案比較

方案一 真空預壓和堆載預壓處理方案

此方法適合處理軟土地基，但工期一般在3個月以上，而且經過預壓的承載力不超過120KPA，對承載力要求高和工期短的項目不適用。

方案二 水泥土攪拌樁復合地基

此處理方案處理深度深，需要碎石砂土量大，施工周期較長且造價高。

方案三 高真空擊密法

高真空擊密法處理軟土地基一個周期一般在25天至35天，工期短，并且經處理后地基承載力比預壓法高，造價低于水泥土攪拌樁。

快速“高真空擊密法”是一種新型快速真空動力排水固結法，它通過數遍高真空擊密制造“壓差”排水，并結合數遍合適的變能量擊密，逐步達到降低土層的含水量，提高密實度，承載力，完成自重固結，減少地基工后沉降和差異沉降。

“壓力差主動排水”：人為多次制造“壓差”，即利用適當的能量擊密產生的超靜孔隙水壓力為“正壓”，然后同步插入高真空管產生“負壓”，“正壓”和“負壓”形成可大于一個大氣壓的“壓差”，進而可以達到低滲透軟土含水量逐步降低的目的。

“超固結硬殼層”：由于“高真空+大能量擊密”多次相互作用(等效靜壓力可達300-500MPa)，使軟土表層形成“超固結硬殼層”，經應力擴散能較好的增大地基的抗變形能力。

3 工程實例

中石化青島煉化廠區建設一二期全場均采用快速“高真空擊密法”進行處理，根據場土為新近填土或填海土，土層軟，壓縮性大，后期沉降大的特點，根據地基預處理技術要求，采用以下預處理方法：

1)堆載(填土)+排水板處理①2、②1、②2層土，有效加固深度為②2層。在罐區打設塑料排水板，排水板參考間距分別為：B區間距2.3×2.3米，C區間距1.8×1.8米到2.2×2.2米，D區間距兩個罐2.0×2.0米，其余2.2×2.2米，均為正方形布置(暫定)，深至②2層層底。由于本場地加固土層不均勻局部含有淤泥，施工時應對照地勘資料適當調整排水板的間距。預壓時間為兩個月。

2)采用高真空擊密法處理全部①1層素填土、①2沖填土及部分②1淤泥質粉土、粉砂層土。有效加固深度約8米。

3)由于回填填料缺少風化砂，勘探期間絕大部分場地還沒有回填。施工時應根據填料性質(顆分等)及深層土體的性質采取有效措施滿足設計方案要求。

因為A區的地基處理要求相對較低，故不需要增加措施，B、C、D區域均需要增加排水措施，并在B、C、D區場地周邊設置密封墻。主要工作內容如下：

(1)打設深井。本工程雖然②1淤泥質粉土、粉砂層的性質較加氫裂化裝置工程②1的性質好一些，但因為①2沖填土、②1淤泥質粉土、粉砂存在嚴重液化，地基處理的目的之一是要消除其嚴重液化趨勢，單純的靠高真空擊密法作用影響深度不夠，故在場地內打設深井，降低地下水位，減小①2沖填土、②1淤泥質粉土、粉砂的含水量，在素填土荷載以及土體自重作用下，孔隙比減小，從而提高土體的強度，在此前提下土層在高真空擊密作用下可以消除嚴重液化趨勢。

在B、C、D區打設深井，深井有效深度要求達到③1中粗砂底部，對于③1中粗砂缺失的部分，有效深度要求達到②1淤泥質粉土、粉砂層底部，間距暫定為25m，正方形布置。實際打設深度要求大于有效深度1.5～2.0m。

(2)打設密封墻。因為場地臨近海邊，而①2沖填土層、②1淤泥質粉土、粉砂、③1中粗砂的透水性較好，為防止海水通過該層不斷補給入擬建場地，在B、C、D區場地周邊增加泥漿攪拌墻密封措施，密封墻進入到③1中粗砂底以下的粉質粘土層50～100cm。部分區域有③2夾砂層且其頂面與②1層底面距離比較小，為防止此類情況下，塑料排水板插設到③2夾層中，而使得與外界連通，故在此處要求密封墻打設到③2夾層底部以下50～100cm。

(3)插設塑料排水板。在B、C、D區的罐底部分以及輔建區建筑物下插設B型塑料排水板，罐底部分打設排水板的范圍為儲罐外擴5m后的范圍，排水板進入到③1層頂面以下0.5m，該層缺失的部分插設到②2粉質粘土層底部，②2、③1層均缺失的部分打設到②1淤泥質粉土、粉砂層底部。

因為本場地的軟弱土層為淤泥質粉土、粉砂，粉土含量較高，仍需要設置塑料排水板，但滲透性較加氫裂化裝置工程的②1層好一些，故本次排水板間距可適當加大，根據不同分區的地質情況確定排水板間距，其中B區排水板間距2.3m和2.5m、C區塑料排水板間距1.8m和2.2m、D區塑料排水板間距2.0m和2.2m，均為正方形布置。

塑料排水板作為豎向排水通道，可以加強深層土體的排水固結。在①1素填土的堆載作用下以及高真空擊密期間因為存在較大的擊密沖擊力，可以促使軟土層的水通過排水通道排到①2沖填土層中，經過一段時間之后深層的軟弱土層的性質能夠得到改善，在①1素填土作用下可以完成一部分沉降。

(4)高真空擊密。在回填后的場地上進行高真空擊密施工，提高表層的承載力，消除①2沖填土層、②1層淤泥質粉土粉砂層的液化，并對8m深度范圍內的②1層淤泥質粉土粉砂層的性質有所改善。

信息化施工

高真空擊密的一個顯著特點就是在整個施工過程中進行信息化控制，通過對每道工序結束后地層中的多項指標如水位、沉降量等的監測分析，確定并優化下道工序施工參數。

此外，通過靜力觸探等檢測手段對每遍的地基加固效果進行檢驗，掌握實際效果，并動態調整施工參數。

在信息化施工中主要注意以下問題：

①夯擊數、夯擊能量需嚴格按強夯及高真空擊密的控制標準，遇到地質復雜區域，出現隆起量，位移量超過高真空擊密控制指標時需立即停錘，重新進行詳勘，進行分析計算后方可繼續，以防形成“彈簧土”反而降低土體強度。

②每一遍高真空擊密后，必須及時分析監測結果，對最終處理效果進行過程控制。

③重點觀測深井運行時水位隨時間的下降情況，并觀測深井運行期間的地面沉降情況。

④在高真空擊密期間，測量夯坑深度及每遍擊密整平后場地的標高，在高真空擊密施工結束后，定期觀測沉降以了解處理后至上部結構施工前這段時間的沉降情況。

結語

通過青島煉化這幾年對建構筑物沉降觀測數值分析得知，均在規范允許范圍值之內，驗證了“高真空擊密”處理軟土地基的可靠性，并且工期短，造價低經濟性好的優勢在各行業不同的工程實踐中均得到了證實。