管井降水结合高真空击密法在吹填土路基处理中的应用

王 淼

（唐山市交通勘察设计院有限公司，河北唐山 063000）

0 引言

近年来随着沿海地区建设的大规模发展，现有的建设用地已不能满足需求，通过填海造地已经很好地解决了这一问题，但是吹填土含水量大、压缩性高、透水性差、强度低，地基承载力往往达不到预期要求，严重影响沿海地区的工程建设。目前来说，充分利用沿海地区的填海软土地基，对不能满足使用要求的填海软基进行加固处理，使其承载力达到设计要求，具有重大的经济效益和社会效益。

1 两种路基处理方法原理及效果分析

1.1 管井降水

1.1.1 管井降水原理

管井井点降水法就是在施工场地内，每隔一定距离设置一个井管，每个井管内安装一台抽水泵或几个井管合用一台抽水泵，每个井管同时抽水时，场地内地下水位得到降低，从而土体固结，强度逐渐提高。优缺点：设备简单，沉降稳定、均匀，但沉降延续的时间很长，很难满足工期的要求[1-2]。

1.1.2 管井降水效果

管井降水法具有较多优点：除了不需集水管而直接采用单井单泵，各降水井井口高低不受其他降水井的限制，降水井位置能灵活布置外，还具有施工简便，易于操作，能有效改善工作条件，减少施工噪声，适用性强等优点，因此，在国内外的应用已形成了一定规模。

1.2 高真空击密

1.2.1 原理

高真空击密法是由我国自行研究发明的一种快速处理软土路基的新技术，其降排水机理是通过数遍的高真空压差结合数遍相应变能量的强夯击密达到降低土层含水量、提高密实度和承载力、减少路基工后沉降和差异沉降量的目的，通过快速高真空排水—击密多遍循环，两道工序的有机结合与相互作用，形成了该法的独特机理[3-4]。

1.2.2 效果

该方法通过数遍高真空击密制造“压差”排水，并结合数遍合适能量击密，巧妙地解决了软土超孔隙水压力消散及强夯容易使软土形成“弹簧土”等关键问题，通过人为在土层中制造的“压差”来快速消散超孔隙水压力，使软土中的水快速排出，大大缩短了施工工期。由于采用高真空排水，使击密效果大大提高，从而使被处理土体形成一定厚度的超固结“硬壳层”，减少了因荷载不均匀产生的不均匀沉降，而且在大面积施工过程中，可以根据不同的土层地质条件，随时调整真空管和卧管的间距，可操作性强。

2 工程实例

曹妃甸工业区起步区污水处理厂（北区）位于曹妃甸工业区唐曹高速和新城北路交叉口西北角，拟建场地位于曹妃甸浅海填筑区，原为渤海浅海，地形地貌较简单。试验区场地的地质条件复杂，由于吹填过程中吹填砂对原场地的淤泥的推挤作用，使得场地内土层分布很不均匀，且地下水位较高，给地基处理工作带来很大的困难。

2.1 场地地层构成

地层主要有第四系Q4ml人工堆积层，全新统浅海相沉积层 Q4m。岩性表层主要为冲填土和杂填土，上中部主要为粉土和粉砂，局部为粉质黏土、黏土、淤泥质粉质黏土、软粉质黏土，下部主要为粉土、粉质黏土和粉砂，局部为淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、淤泥。根据其时代、岩性和物理力学性质指标的差异可将勘探深度内的地层分为3个工程地质层，各工程地质层又细分了亚层，各层具体描述如下。

①1层冲填土（Q4ml）：层顶埋深0.00～0.50 m，层顶标高3.59～3.93 m，厚度2.00～4.50 m。浅灰、黄灰色，松散，饱和；以粉砂为主，含少量贝壳碎片和腐殖物，局部与粉质黏土互层。接近地表，分布连续。该层土为人工吹填形成，固结时间短，欠固结，工程性质极差。

①2层冲填土（Q4ml）：层顶埋深0.00～0.4 m，层顶标高3.7～3.92 m，厚度2.50～4.50 m。浅灰色，松散，很湿；以淤泥质粉土为主，偶见云母，与粉质黏土互层，局部夹土薄层，无光泽，摇震反应迅速，干强度和韧性低。接近地表，分布连续。该层土为人工吹填形成，固结时间短，欠固结，工程性质极差。

①3层杂填土（Q4ml）：层顶埋深0.00，层顶标高4.09～4.13 m，厚度 0.30～0.50 m。杂色，松散，潮湿；为山皮石，以碎石土为主，一般2～8 cm，局部有大块石，一般40～60 cm，以粉砂和粉土充填，含少量黏性颗粒。位于地表，分布连续。该层土为新近人工填筑形成，固结时间短，工程性质较好。

②1层粉砂（Q4m）：层顶埋深 2.50～8.80 m，层顶标高-4.70～1.62 m，厚度1.20～7.40 m。浅灰、灰色，松散，饱和；不均匀，以石英、长石为主，含少量贝壳碎片，局部与粉质黏土互层，含粉质黏土薄层。分布连续。该层呈中等压缩性，工程性质差。

②2层粉砂（Q4m）：层顶埋深 6.60～13.20 m，层顶标高-9.10～-2.48 m，厚度1.50～6.70 m。灰色，稍密，饱和；不均匀，以石英、长石为主，含少量贝壳碎片，局部与粉质黏土互层，含粉质黏土和粉土薄层。分布连续。该层呈中等压缩性，工程性质较差。

②3层粉砂（Q4m）：层顶埋深 8.9～16.50 m，层顶标高-12.61～-4.80 m，厚度1.20～6.80 m。局部未揭穿。灰色，中密，饱和；不均匀，以石英、长石为主，含少量贝壳，局部与粉土互层，含粉质黏土和粉土薄层。分布连续。该层呈中等压缩性，工程性质一般。

②4层粉土（Q4m）：层顶埋深 2.40～9.30 m，层顶标高-5.20～1.72 m，厚度1.10～6.60 m。灰色，中密，湿；不均匀，含云母及贝壳碎片，无光泽反应，摇震反应中等，干强度和韧性低。分布较连续。该层呈中等压缩性，工程性质一般。

②5层粉土（Q4m）：层顶埋深 8.10～16.50 m，层顶标高-12.39～-4.26 m，厚度1.10～9.40 m。深灰，稍密，湿；不均匀，含云母及贝壳碎片，无光泽反应，摇震反应中等，干强度和韧性低。分布较连续。该层呈中等压缩性，工程性质一般。

②6层细砂（Q4m）：层顶埋深 3.10～11.00 m，层顶标高-6.91～1.00 m，厚度1.20～4.40 m。浅灰～深灰，松散，饱和；不均匀，以石英、长石为主，含云母。分布不连续，呈透镜体状。该层呈中等压缩性，工程性质较差。

②7层黏土（Q4m）：层顶埋深 12.50～17.10 m，层顶标高-12.98～-8.39 m，厚度1.10～2.50 m。灰黑，可塑；不均匀，有光泽反应，无摇震反应，干强度和韧性高。分布不连续，呈透镜体状。该层呈高压缩性，工程性质一般。

②8层淤泥质粉质黏土（Q4m）：层顶埋深3.40～16.50 m，层顶标高-12.41～0.72 m，厚度1.40～7.30 m。灰黑，流塑，稍有光泽反应，无摇震反应，干强度和韧性中等。

②9层软粉质黏土（Q4m）：层顶埋深2.50～14.20 m，层顶标高-10.08～1.61 m，厚度1.10～9.50 m。灰黑，流塑；较均匀，稍有光泽反应，无摇震反应，干强度和韧性中等。分布不连续，呈透镜体状。该层呈高压缩性，工程性质差。

②10层粉质黏土（Q4m）：层顶埋深3.00～9.80 m，层顶标高-5.70～-1.13 m，厚度1.00～6.60 m。深灰，软塑；较均匀，稍有光泽反应，无摇震反应，干强度和韧性中等。分布不连续，呈透镜体状。该层呈中等压缩性，工程性质一般。

土层物理力学指标见表1。

表1 土层物理力学指标

2.2 处理方案

根据该场地的地质情况，针对整个场地进行管井降水高真空击密法施工。主要目的是使承载力达到使用要求，基本消除高真空击密处理深度（8 m）范围内的液化性，部分消除8 m深度以下砂性土的液化性，对于液化土层厚度较小，基础埋深较小的区域可以实现一步到位的处理，直接投入使用。

2.2.1 管井施工

设备进场后，首先在场地边界处打设一圈泥浆搅拌墙，隔断场地外围水，同时场地的密封墙外围再挖一圈浅排水沟，主要是防止大雨在场地内形成的积水。在处理场地按20 m的间距打设管井抽水，管井深度15 m，直径约230 mm，正方形布置，井深全段为透水管，外裹120目滤布。

2.2.2 高真空击密施工

（1）为了加强②4、②9、②10土层的排水，根据地质情况，选用长6 m的真空管，真空滤头设在②4、②9、②10土层内，表面出露约20 cm，全场满铺，间距3.5 m×4.5～5 m。

（2）击密采用两遍点夯，一遍满夯。点夯夯点布置为5 m×5 m，正方形布置。第一遍夯击能量为2 500～3 000 kN·m，击数为6～8击；第二遍夯击能量为3 000～4 000 kN·m，击数为6～8击，具体参数由现场试夯后确定。满夯能量为1 000～1 200 kN·m，每点击数为1～2击。

2.2.3 信息化施工与检测

对地下水位、地面沉降、标贯及静探进行监测与对比，对各项结果进行详细记录和分析，并根据监测结果来指导施工。

（1）选10个水位观测点，在深井降水期间，监测频率为1次/3 d。

（2）选20个地面沉降观测点，在深井降水期间，监测频率为1次/3 d；每遍强夯后，亦观测一次。

（3）在深井降水至地表以下10 m和每遍强夯后，进行一次标贯和静力触探检测。

（4）地基处理完休止期满28 d左右后，由业主指定具有检测资质的第三方单位进行现场载荷板试验，每10 000 m2一个点，标贯试验每5 000～10 000 m2一个点。

2.2.4 处理效果分析

通过采用管井降水高真空击密法对该区域吹填土路基进行处理后，加固深度可达6-8 m，承载力大于120 kPa,顶面回弹模量大于30 MPa，各项指标均满足要求。

3 结语

管井降水以及高真空击密两种加固软土地基的方法在曹妃甸地区已经得到了较为广泛的实践应用，但将两者联合用于处理软土地基仍存在许多问题有待完善。本文仅就两种方案的结合提供探索性尝试，希望为以后的吹填土路基处理提供有价值的参考依据。

[1]龚晓南.地基处理手册(第三版)[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]吴相山，周泽平，张静,等.轻型井点降水计算公式的探讨[J].科技情报开发与经济.2008(18)：137-138．

[3]叶书麟.软土路基处理工程实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.

[4]崔辛萍.真空降水结合低能量强夯在吹填土路基加固中的应用[J].建筑施工，2005（4）：31-32.