探讨使用真空预压进行软基处理过程中的软弱夹层形成原因及处理方案

刘明亮

摘 要：本文结合工程实例探讨了使用真空预压进行软基处理过程中的软弱夹层形成的原因，并提出了具体的处理方案，希望为类似施工提供一些参考。

关键词：软弱土层；真空预压；软土地基；翻晒

随着我国城市化进程的不断加快和经济的迅速发展，土地资源成为了城市发展的一个限制因素。因此通过围堤吹填、围海造陆等工程，能够对沿海滩涂进行积极利用，从而为城市发展拓展空间，这就需要对软基进行加固处理。常采用的方法有堆载预压、强夯、真空预压等，其中真空预压技术是软弱地基处理的一个关键技术，但是在运用真空预压进行软基处理的过程中也要注意防范和处理软弱夹层，以免对整个工程质量造成影响。

一、工程概况

本工程位于天津滨海新区南港工业区西港池南侧，造陆总面积约为71万㎡，东西方向长2327m，南北方向宽300m。其中建设挡埝长度约2293.01m，挡埝下地基预处理面积68790.30㎡，分为9个区，需要真空预压处理的面积为614791.91㎡分为28个区。

在中铁建港航局对该区域进行吹填之后，经过两年时间的天然风干及沉降，由我司负责使用真空预压对软基进行处理。历时9个月完成了真空预压的卸载工作，但是在完成卸载之后发现真空预压区存在软弱夹层，也就是真空预压软基处理没有获得应有的效果。

该软弱夹层平均厚度为2～4米，位于原吹填土中，吹填砂垫层之下3～5米之间，厚度不一。在开展真空预压之前，该工程对软基地质情况进行了勘查。吹填土主要为灰黑色淤泥，最小厚度3米（边沿区域），最大厚度16米，局部还有粉砂，平均厚度12米，遍布整个场地。土质极差，呈松散状态。吹填土的表层具有中粗砂、中细砂、细沙、夹粘土，并伴有贝壳碎屑、腐殖质、有机质和粘性土，局部含有粉质粘性土。其具有较差的力学性质，以及易流变和易触变的性质[1]。

二、使用真空预压的情况以及软弱夹层的形成

在本次工程中以淤泥层和吹填土作为真空预压软基处理的主要对象，施工设计的验收标准是预计固结度超过85%，地基加固后的连续7天的实测平均沉降量少于2.5mm/d，加固后的土地十字板剪切强度增加量要达到18kPa，交工面上的地基承载力，得小于80kPa。

根据设计要求，真空度必须不小于85kPa，如果连续7天，每天实测地面的沉降量均低于2.5毫米，地基固结度也超过了85%，就可以进行停放和卸载。在该工程中，100-118天内的实际真空度能够维持在85kPa，平均沉降量达到了1.961米，最小沉降量为1.512米，最大沉降量达到了2.137米，均达到了设计的卸载标准。完成卸载之后开始检测土体，根据十字板剪切检测的结果来看，施工之后出现了软弱夹层。原状土和砂垫层具有较好的加固效果，面积大约为20万平方米。但是原状土和砂垫层之间的吹填层的部分泥层为软弱层，尚未达到设计要求。根据勘查发现，该软弱夹层的平均厚度为4米，最小厚度为2米，最大厚度为7米，主要分布在经过天然沉降的原吹填土之中、砂垫层（1米厚）之下3～5米的区域，呈夹心巧克力状分布。

通过分析发现，软弱夹层位于经过天然沉降的原吹填土之中，根据静力触探检测结果，这种比较特殊的情况有违于真空预压法的机理。在整个施工过程中，严格执行了真空预压软基处理的各项工序，并未出现操作问题。而且砂垫层的施工厚度也高于设计要求，平均达到了1米。按照设计要求，85kPa以上的真空恒载时间不得低于100天，在实际施工中也达到计时要求。通过在软弱夹层区域内进行现场取样，并对取来的土样进行颗粒分析试验和土工试验。发现软弱夹层区域到土质达到了70%的胶粒和粘粒总含量，50%的胶粒含量，具有渗透性差、含水率高、强度低、压缩高、承载力差、内摩擦角小、级配差等特点。

通过对前期吹填施工情况的调查了解，在该工程在之前吹填施工的过程中使用的主要船机设备是小绞吸船。小绞吸船具有较小的吹填能量，这是由于其管径一般不超过50厘米，因此能够绞吸的深度有限。因此这种小绞吸船吹填的主要物质是细颗粒的淤泥质土质，在作业的过程中具有较差的吹填物整体工程性质。与此同时该工程的船机设备分布的主要区域是西港池，吹填土也主要取自西港池的淤泥，造成吹距较远，严重损伤吹填能量。这也造成了吹填土颗粒具有严重的人工分选，离管口越远的颗粒越细，离管口越近的颗粒越粗。这样一来在离管口较远的区域就形成了浮泥状的物质，形成了越来越差的土的工程性质。经过勘察发现软弱夹层均处于排水口位置，以及离管口较远的位置[2]。

三、对软弱夹层进行处理

首先可以考虑使用开山石、开山土、碎石和砂作为回填垫层，然后再进行补强处理，使用低能量的强夯处理方案[3]。其次，卸载前，通过十字板试验进行检测，对于存在软弱层的区域继续进行1-2个月的抽真空；第三，二次真空预压仍存在较大软弱层的区域，重新对该区域进行浅层塑料排水板进行打设，继续1-2个月的抽真空，卸载之后消除了一部分软弱夹层。最后，对于软弱层较薄的区域，可以进行相应的补强处理，也就是部分置换加上开挖翻晒，或者开挖加上回填垫层或开山土、砖渣等。

为了保障处理的效果，应该根据不同的工期要求来选择合适的补强处理方案，先进行典型施工，获得施工的参数和方案，再比较其经济和技术指数。该工程使用的补强施工作为处理方案，也就是对存在软弱层的区域继续1-2个月的抽真空，卸载之后对还存在软弱层的区域进行开挖翻晒，以消除软弱夹层，处理效果较好。

四、结语

针对真空预压软土地基处理过程中可能造成的软弱夹层的问题，根据该工程的处理经验，在吹填造地时应该选择大功率的船机，可以有效的避免软弱夹层的形成。并且合理地布置吹填管口，尽量使土颗粒的分布更为均匀。为了使吹填土具有较好的工程性质，应该及时排出吹填水。

参考文献：

[1]孙立强，闫澍旺，李伟.真空–堆载联合预压加固吹填土地基有限元分析法的研究[J]. 岩土工程学报.2010，（04）.

[2]刘仲军.真空预压浅层处理法在天津沿海软基处理中的应用研究[J].水道港口. 2012，（03）.