真空聯(lián)合水載預(yù)壓軟土地基處理應(yīng)用實例

文／胡人遠 珠海十字門中央商務(wù)區(qū)建設(shè)控股有限公司 廣東珠海 519000

引言：

珠海西部地區(qū)位于西江出海口，廣泛分布有深厚海相淤泥，淤泥具有含水率高、壓縮性大、孔隙比大、抗剪強度低、滲透性差、結(jié)構(gòu)性強、欠固結(jié)、呈流塑狀態(tài)等工程特性[1]，工程性質(zhì)較差，對于建筑工程，若不對淤泥進行處治，在使用期間，由于淤泥發(fā)生固結(jié)沉降，往往增大樁基的負(fù)摩阻力，地下室出現(xiàn)脫空，出現(xiàn)樓長高的現(xiàn)象，當(dāng)周邊場地開發(fā)建設(shè)時，會進一步擾動淤泥，易導(dǎo)致既有建筑物沉降或開裂，工程問題較為突出，需要對欠固結(jié)淤泥進行處治，消除部分沉降。常用的軟土地基處理方法主要有堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、水泥攪拌樁、素混凝土樁和管樁等[2-5]。本文以珠海西部地區(qū)某高層建筑場地軟土地基處理項目為例，通過監(jiān)測檢測手段，驗證了軟土地基處理效果，可為類似軟土地基處理工程參考。

1.工程概況

1.1 項目概況

某標(biāo)志性建筑位于珠海金灣航空城核心區(qū)。擬建建筑物地下室面積約25054m2，地基處理范圍為地下室邊線外偏30m（或景觀外邊線外偏3m）形成的區(qū)域，軟基處理總面積為41519m2。

1.2 地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報告，場地內(nèi)埋藏的地層有人工回填的素填土，吹填土，海陸交互相淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、礫砂，殘積砂質(zhì)粘性土及燕山期花崗巖風(fēng)化帶，現(xiàn)由上至下分述如下：

（1）素填土層（Qml）：為砂性素填土，淺土黃色為主，主要由人工回填的砂及粘性土組成，普遍混較多風(fēng)化巖碎塊石，碎塊石粒徑不均勻，可見最大粒徑約15cm，濕度稍濕～很濕，屬欠固結(jié)土。層厚0.80～9.60m，平均值為4.04m。

（2）吹填土層（Qml）：為砂性土，灰色，主要由粉細(xì)砂組成，混少量粘性土，濕度飽和，密度松散，層厚0.50～3.00m，平均值為1.58m。

（3）淤泥：黑灰色，由粘性土、有機質(zhì)混少量的砂及貝殼碎屑組成，質(zhì)純，粘滑，有腥臭味，土芯難以直立，局部夾薄層砂土，濕度飽和，呈流塑狀態(tài)，層厚11.90～30.00m，平均值19.87m。

（4）淤泥質(zhì)土：灰褐、灰色，含少量有機質(zhì)，具腥臭味，由粘性土、有機質(zhì)混少量的砂及貝殼碎屑組成，土芯直立變形，濕度飽和，呈流塑狀態(tài)層厚5.90～20.70m，平均值12.60m。

（5）粉質(zhì)粘土：褐黃、褐紅色，由粘性土混少量的砂組成，局部砂含量稍高，刀切面較光滑，多以透鏡體的形式存在于淤泥層中部或下方，濕度濕，可塑狀態(tài)為主，層厚1.30～9.90m。

（6）礫砂：灰白、灰黃色，由石英質(zhì)砂混少量粘性土組成，局部混少量粘性土，濕度飽和，密度以中密為主，層厚1.10～8.70m，平均值2.79m。

（7）第四系殘積(Q4el)砂質(zhì)粘性土：灰白、褐黃、褐紅色，系花崗巖風(fēng)化殘積而成，粒徑大于2mm 石英顆粒含量小于20%，局部大于20%，原巖結(jié)構(gòu)難辨，浸水易軟化，濕度稍濕～濕，可塑～硬塑狀，有隨深度愈深，強度愈好的特性。層厚2.50～11.20m，平均值6.11m。

（8）余下為燕山期（ry）花崗巖風(fēng)化帶: 由花崗巖全、強、中、微風(fēng)化花崗巖組成。

1.3 地基處理方案介紹

場地經(jīng)地基處理后，為后續(xù)基坑開挖提供工作面，綜合軟基處理和基坑支護兩方面因素，遵從技術(shù)可行的基礎(chǔ)上造價合理的原則，采取真空聯(lián)合水載預(yù)壓，處理后場地標(biāo)高降低，節(jié)省部分基坑支護費用及土方開挖。

（1）場地整平：場地整平標(biāo)高為1.0m，清除整平面上的尖銳碎塊石，做好排水措施。

（2）塑料排水板：塑料排水板采用SPB100-C型原生料整體板，正方形布置，間距0.9m。根據(jù)地質(zhì)鉆孔柱狀圖，本場地淤泥和淤泥質(zhì)粘土厚度約為30～35m，同時根據(jù)基坑開挖深度的要求，排水板板長取為25m。

（3）排水砂墊層：厚度為0.5m 的中粗海砂。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新能力、適應(yīng)時代要求的體育人才,是當(dāng)前體育專業(yè)教學(xué)工作的一項重要任務(wù).實驗教學(xué)是體育基礎(chǔ)理論教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析能力、動手能力等的有效途徑，在體育專業(yè)建設(shè)中起到很重要的作用,直接影響到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn).因此，創(chuàng)新實驗教學(xué)內(nèi)容,加強實驗教學(xué)手段,探索實驗室建設(shè)、管理的新模式,提高實驗教學(xué)的質(zhì)量與水平,對實驗室的科學(xué)發(fā)展具有積極意義[1-4].

（4）土工布：采用無紡?fù)凉げ迹射佅禂?shù)為1.05。

（5）密封膜：密封膜鋪設(shè)2 層，松鋪系數(shù)為1.05。

（6）粘土密封墻：粘土密封墻由兩排粘土攪拌樁（樁徑70cm）咬合20cm 組成，粘土攪拌樁施工工藝為四攪四噴，粘土攪拌墻寬度不小于1.2m，根據(jù)地質(zhì)情況，粘土攪拌樁深度為8m。

（7）主管及濾管：主管為高強度塑料管，直徑Φ75mm；濾管為高強度柔性塑料管，直徑Φ50mm。

（8）水載：根據(jù)場地地形標(biāo)高及處理效果，水載深度為2.0m，抽真空初期水載深度為1.5m，真空抽水處理過程中繼續(xù)補充水載，水載頂面標(biāo)高保持在3.0m 標(biāo)高。

（9）抽真空時間：從抽真空滿壓-80kPa 至卸載總抽真空時間不少于4 個月，其中加載期1 個月，滿載期3個月。

（10）真空卸載需要滿足兩個條件：抽真空時間不少于90 天；根據(jù)荷載～沉降曲線，采用雙曲線法推算固結(jié)度不小于90%[6]。

圖1 軟基處理地質(zhì)剖面

圖2 軟基處理標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

1.4 主要施工工序

（1）現(xiàn)狀場地就地整平至1.0m 標(biāo)高；

（2）鋪設(shè)一層土工布，鋪設(shè)砂墊層50cm、施打排水板和粘土密封墻；

（3）鋪設(shè)主管和濾管，預(yù)留與真空泵連接的軟管；

（4）鋪一層土工布和鋪2 層密封膜；

（5）布置真空裝置，試抽真空，待膜下真空度達到-80kPa，排水板中真空度和土中真空度正常10 天后；

（6）加載水預(yù)壓；

（7）進入滿載預(yù)壓；

（8）真空卸載，水載卸載；

（9）處理效果檢測。

2.沉降監(jiān)測及固結(jié)度推算

2016 年3 月5 日開始試抽真空，2016 年3 月10 日膜下真空度達到-80KP。6 月15 日水載滿載、開始恒載計時，至2016 年6 月20 日止，抽真空時間105 天，大于90 天，滿足設(shè)計要求。根據(jù)沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用雙曲線法[7]進行固結(jié)度的預(yù)測，預(yù)測結(jié)果如表1 所列，由表可知，固結(jié)度為92.92%～96.17%，均值94.63%，均大于90%，滿足設(shè)計要求。

表1 雙曲線法固結(jié)度預(yù)測匯總表

3.處理效果檢測

3.1 室內(nèi)土工試驗

處理前后的軟土指標(biāo)比較如表2 所列，由表2 可知，含水量由69.9%降低至51.7%，降低幅度為26.0%；質(zhì)量密度由1.56g/cm3提高至1.70g/cm3，提高幅度為8.97%；孔隙比由1.889 降低至1.399，降低幅度為25.9%；塑性指數(shù)由21.8 降低至17.8，降低幅 度為18.3%；液性指數(shù)由1.75 降低至1.35，降低幅度為22.8%；壓縮模量由1.53MPa 提高至2.37MPa，提高幅度為54.9%；粘聚力由4.4kPa 提高至7.8kPa，提高幅度為77.3%；內(nèi)摩擦角由2.0°提高至4.0°，提高幅度為100%；表明經(jīng)真空聯(lián)合水載預(yù)壓處理后軟土發(fā)生固結(jié)沉降，孔隙水排出，孔隙比減小，土體壓密，淤泥的物理力學(xué)性能指標(biāo)得到提高。

表2 真空聯(lián)合水載預(yù)壓處理前后軟土主要物理力學(xué)指標(biāo)對比

3.2 十字板剪切試驗

對比處理前后軟土的十字板剪切強度列于表3 中，由表3 可知，經(jīng)處理后軟土的剪切強度由18.1kPa 提高到32.7kPa，提高幅度80.7%，表明經(jīng)真空聯(lián)合水載預(yù)壓處理后淤泥的抗剪強度提高幅度較大，地基穩(wěn)定性提高。

表3 處理前后十字板剪切強度統(tǒng)計

結(jié)語：

真空聯(lián)合水載預(yù)壓法利用天然環(huán)保的水資源作為預(yù)壓荷載，解決了濱海地區(qū)土源來源困難問題，避免土方開挖及運輸過程帶來的環(huán)境污染，工期易于保障，節(jié)約工程投資。預(yù)壓處理后地層發(fā)生固結(jié)壓縮沉降，基坑作業(yè)面降低，減少了基坑開挖工程量，經(jīng)處理后淤泥的物理力學(xué)性能指標(biāo)提高，尤其抗剪強度指標(biāo)得到較大幅度的提高，基坑開挖的安全性好，作用在支護結(jié)構(gòu)上的土壓力減小，一定程度上節(jié)約支護結(jié)構(gòu)的工程造價。

本項目采用真空聯(lián)合水載預(yù)壓進行場地軟土處理，固結(jié)度符合設(shè)計的預(yù)期，經(jīng)處理前后的對比分析，可知真空聯(lián)合水載預(yù)壓處理可以有效的提高軟土的物理力學(xué)性能指標(biāo)，地基穩(wěn)定性提高，處理效果較好。