高真空击密在粉砂粉土吹填地基处理中的应用

王凯

摘 要：采用高真空击密方案对吹填的粉砂粉土进行软土加固的地基处理，通过载荷板试验等检测手段对比处理前和处理后的地基承载力，证明高真空击密方法在粉砂粉土地基上有良好的应用前景和效果。

关键词：强夯 疏浚吹填 降水 高真空击密 粉砂粉土

1.引言

高真空击密作为地基处理的一种有效方法已经在众多工程中进行了实践并取得可观的经济和工程效益。高真空击密从本质上来讲，应该算是降水强夯的一种特殊形式，其原理是基于强夯法工作的基础上，针对饱和软土进行地基处理的一种新型排水固结法。即针对所要处理的软土地基，通过进行多次高真空击密，在软土地基中制造一定的“压差”进行排水，并通过施加多次相适宜的变能量击密，降低土体水含量的饱和度，从而实现土体密度提升、承载力加大、地基差异沉降消除的目的。

据近年来的理论研究与工程实践可知，高真空击密法在以下软土土质的地基施工工程中具有适用性。其一，在以粉土类为主要土质，且粉土颗粒多为粉砂与细砂，低于百分之三十含泥量或含有 0.5～1.0 米厚的夹层的软土地基中可应用“高真空击密法”地基处理法进行实践操作。其二，当软土土质的含泥量超过百分之三十且不高于百分之五十，需是适当的添加击密数进行实践操作。其三，在含有一定淤泥或淤泥质粘土的土质中，需根据其夹层深度采取一定的方法进行处理后，在应用“高真空击密法”地基处理法进行实践操作。其四，当含泥量高于百分之五十时，需进行分层预压进行具体操作，而其施工工期相对较长（95 天左右）。

2.工程概况

某工程吹填材料主要为粉砂混粉土，成分以石英长石为主，含云母及少量贝壳碎屑，混粉土，其主要物理指标性质见下表。

拟进行地基预处理区的地层由上到下依次为：

吹填土层：粉砂夹粉土，主要物理指标见表1。

原状土层：①粉质黏土：黄褐色，软塑～可塑，局部夹软塑状薄层，土质不均匀，含锈斑，切面光滑，韧性及干强度较高，摇振反应缓慢。修正标贯击数平均值N=6.6击，压缩系数a1～2=0.380MPa-1，为中压缩性土。该层广泛分布于吹填前原场地的表层，厚度0.90～3.60m，层底埋深0.90～3.60m，层底标高-2.95～0.78m。

②粉土：灰色，湿，稍密，局部相变成粉质黏土，土质不均匀，含粉砂颗粒，切面粗糙，韧性及干强度低，摇振反应迅速。修正标贯击数平均值N=6.5击，压缩系数a1～2=0.380MPa-1，为中压缩性土。该层局部分布厚度2.10～3.10m，层底埋深4.10～6.70m，层底标高-5.37～-2.58m。

③淤泥质粉质黏土：灰色，流塑，土质不均匀，夹淤泥质粉土薄层，含少量粉砂颗粒，韧性及干强度较高。修正标贯击数平均值N=2.3击，压缩系数a1～2=0.516MPa-1，为高压缩性土。该层分布连续，厚度1.40～15.10m，层底埋深4.10～17.50m，层底标高-16.34～-2.15m。

④淤泥质粉土：灰色，流塑，土质不均匀，夹淤泥质粉土薄层，含少量粉砂颗粒，韧性及干强度较高。修正标贯击数平均值N=2.8击，压缩系数a1～2=0.520MPa-1，为高压缩性土。该层局部分布，厚度1.40～8.00m，层底埋深3.50～14.90m，层底标高-13.22～-2.03m。

3.地基处理效果指标

吹填、预处理完毕后，厂区地面标高为5.40m。

对于砂区，吹填、预处理完成后，吹填土层承载力特征值fak不小于120kPa；对于泥料沉积区，吹填土层承载力特征值fak不小于80kPa。

吹填、预处理完成后，平均固结度不宜低于90%。

对于砂区，吹填土层经预处理后压缩模量不小于8MPa；对于泥料沉积区，吹填土层经预处理后压缩模量不小于4MPa。

4.地基处理方法

4.1 塑料排水板

吹填砂至吹填标高+6m（MSL）开始插设塑料排水板，塑料排水板采用B型，间距1.3m×1.3m，长度暂定为15m。

4.2 降水处理工艺：

本工程表层有5～6m厚的吹填粉土或粉细砂，吹填后含水量很大，地基处理的主要目的之一就是降低吹填层的含水量，提高密实度和承载力，故排水效果好坏是本工程成败的关键，必须要设置有效的降水措施、排水措施，甚至隔水措施。

（1）降水系统。吹填结束后在场地内设置井点管、水平卧管，形成纵横向的排水通道，即为本工程最主要的降水系统，通过降水系统降低水位和含水量。

（2）排水系統。为促进场地内的水迅速排出，在场地内开挖纵横向的排水沟，在处理场地四周开挖深的排水沟，一方面有助于场地内水的排出，另外一方面还可以将处理场地与外围吹填场地之间隔离，防止外围吹填的水流到处理场地内。

结合吹填后场地的土质情况，插设3～4m井点管和6m井点管，在场地表层铺设水平排水管，并采用连接软管将水平管和井点管连接，开动真空泵抽水。

（3）隔水措施。因为本项目的吹填和地基处理是交叉进行的，如B区在降水强夯时，其他的区正在吹填，从而会导致处理场地内的水位虽然有所下降，但周边场地的水会进行不断补给，导致处理区降水效果不佳。

在地基处理边界处仅有排水沟还不能起到完全阻止周围水倒灌的情况发生，故还需要在吹填围堰处设置隔水薄膜，在地基处理边线处增加设置井点管作为封水隔水措施。

4.3 强夯参数

井点降水约4 ～ 6天后可以开始进行第一遍强夯，暂定共2遍点夯、1遍满夯。第一遍强夯能量暂定1800kN·m，3～6击，第二遍强夯能量暂定为2500kN·m，4～6击。最后进行一遍满夯，满夯能量800kN·m，1～2击，各夯点间要求搭接1/4，严禁少打漏击的现象。

4.4 碾压参数

满夯结束后，在场地表层进行碾压处理，碾压重叠宽度不小于1/2单轮宽度，纵横交错碾压，碾压遍数暂定3-4遍，实际施工以能够满足要求为原则进行调整。

5.施工监测及试验类型

施工完成后的监测项目包括：静力触探试验、地表沉降观测。

静力触探试验：测试深度8m，强夯之前、第一遍点夯之后、第二遍点夯之后、满夯之后在同一位置各测试一次。

地表沉降观测：分别在吹填完成后、强夯之前、第一遍点夯之后、第二遍点夯之后、满夯之后测量试验区标高。

静力触探试验：

（1）处理前后对比。为了检验试验区加固后吹填土层的强度增长，在试验区区域布置了静力触探试验，试验区静力触探曲线对比见图2。

根据1#、2#点满夯后的Ps值分别为4.899MPa和4.0312MPa可发现，处理后的2个点的静力触探结果较为均匀，满夯后静力触探平均值为4.4651MPa，较试夯前平均增长114%；处理后的平均Ps值较处理前提高约1.14倍，因此处理效果显著。从静力触探试验结果对比表可以看出，吹填土层深度范围内，土体强度都有比较明显的增长，故有效加固深度至少到吹填土层底。

根据静力触探的结果压缩模量Es计算值根据《工程地质手册》（第四版）表3-4-10查得，地基承载力特征值fak按《工程地质手册》（第四版）表3-4-6计算，分别有Es=13.72MPa， fak=146.7kpa

根据计算结果可以看出：处理后吹填土层的压缩模量大于8MPa，承载力特征值大于120kPa，能够满足设计要求。

静载荷试验：

S 1 #地基承载力特征值为120kPa；

S 2 #地基承载力特征值为120kPa；

S 3 #地基承载力特征值为120kPa。

据各测点土地基承载力特征值统计，因其极差不超过平均值的±30%，取其平均值120kPa为本场地土地基承载力特征值，满足设计要求。

6.问题和展望

高真空击密适用于粉砂场地地基处理，密实效果明显，可改善土层压缩性，消除场地不均匀沉降，提高表层承载力。

高真空击密作为地基处理的一种方法其施工工艺较为成熟，施工成果在很多工程上都有验证。高真空击密工艺中降水效果和降水效率直接影響强夯的效果，也对施工成本有重要影响。因此在处理不同土质地基时，因注意收集被处理土质的各项物理化学参数，针对不同土质建立降水管布置密度的数据库，力求能针对不同的颗粒级配，不同的土层厚度等建立更加经济和高效的降水管布置方式。

针对吹填土进行地基处理时，因吹填施工的工艺闲置，吹填土质（颗粒级配等参数）随距离吹填管口的距离有一定的规律性变化，对此应该进行分区处理，分区进行试夯试验取得试夯参数，分区调整夯击参数，以期加快地基处理效率，降低施工成本。

参考文献：

[1]段雅琦.高真空击密法地基处理方法的运用探析[J].科技经济导刊，2017， （32）：59.