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1、真空吸水浅层软土加固法真空吸水浅层软土加固法中交天津港湾工程研究院有限公司高高 潮潮摘摘 要要 本文向大家介绍了一种全新的浅层软土处理方法的试验和效果，该方法利用真空吸水的原理，在表层一定深度内土体得到快速固结，提高承载力，在吹填软土和天然软土地基的浅层加固和深层加固的预处理方面具有良好的应用前景，是一种经济、实用、有效的方法。一、前言一、前言 在我国沿海和内陆的湖沼地区经常会遇到软土地基的问题，特别是近年来沿海滩涂的开发及围海造陆工程的进行，需要对新吹填的软土进行处理，这都迫切需要开发一种快速便捷的浅层软土加固方法。二、技术特点二、技术特点（1）在大面积软土处理尤其是对新吹填土的处理，经常会
2、遇到表层土很差，处于流塑状的淤泥甚至流泥，这给软基处理施工带来很大困难。目前对付它的方法主要采用在地基表面铺设土工布荆芭等材料后，再用人工填土、填砂形成垫层【1】，再用轻型机械进行打设排水板等施工做业。这一方法存在的主要问题是由于工期需要，直接在新近吹填的软土上铺设传统垫层，施工难度大甚至难以实现，安全隐患也大；由于垫层下土质很差，打设排水板时，大量泥浆沿排水板孔喷出，造成砂垫层污染，影响排水效果。这些都为后期的预压处理带来困难，影响软基处理的效果。而采用“真空吸水浅层软土加固法”是直接对地基表层进行加固（加固深度可控），形成硬壳层，可在其上直接铺设砂垫层。可以较好的解决上述两个问题。（2）在
3、一些仅需浅层加固即可达到使用要求的地基或场地，可采用“真空吸水浅层软土加固法”结合人工插排水板使地基土达到固结要求。三、施工工艺三、施工工艺 在某港口新近吹填区选取一块81080m2场地，进行真空吸水浅层软土加固试验，试验深度为1m。需要的材料包括无纺布（200g）、土工格栅（200kN/m）、塑料排水板、塑料密封膜、滤管、真空预压出膜装置、真空泵、孔隙水压力测头等。在试验前将现场需用材料先进行组装，具体步骤为：铺一层无纺布；土工布上铺一层土工格栅；土工格栅上平铺一层塑料排水板，要求塑料排水板排列 紧密，不留缝隙，并和土工格栅以及无纺布绑扎牢靠；按照竖向塑料排水板正方形布置间距为60cm在平铺
4、的塑料排水板 上做出标记，并预留插竖向塑料排水板的插口，要求插口穿透土 工格栅和无纺布；将事先剪好的长度为2.6m的塑料排水板两头插入相邻的两个预留 的插口中，并穿透土工格栅和无纺布，保证无纺布下每个塑料排 水板外露1m；将以上组装好的材料卷好运至施工现场，从一边开始摊开，边展 开边将外露的塑料排水板插入地基中；埋设孔隙水压力测头，摆放真空滤管，安装出膜装置；上铺一层无纺布；铺三层塑料密封膜；将真空泵与出膜装置进行连接，开始真空抽气施工。四、加固效果四、加固效果 本次试验从2005年5月1日开始进行真空预压施工，5月24日停泵卸载，累计预压时间为23天。4.1十字板检验按建筑地基基础设计规范G
5、B50007-2002，根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值公式为【2】：fa=Mbrb+Mddm+Mcck(1)式中：fa 由土的抗剪强度指标确定地基承载力设计值；Mb、Md、Mc承载力系数；ck 土的粘聚力标准值。当ck采用原位十字板抗剪强度指标时，=0，则Mb=0，Md=1，Mc=3.14 fa=md+3.14ck (2)不考虑地基土埋深修正，利用下式可求出地基承载力特征值。fa=3.14ck=3.14Cu (2)式中：fa 地基承载力特征值；Cu 十字板抗剪强度。在真空预压施工前先进行了加固前的十字板检验，检验结果见表1，加固后的检验检验结果见表2。加固前十字板强度检验结果统计表
6、表1 加固后十字板强度检验结果统计表 表2 4.2载荷试验 载荷试验相当于基础受荷时的模型试验，比较直观，普遍认为成果比较可靠，在地基处理效果检验中被广泛采用，所以在本试验中也使用载荷试验进行检验加固后的效果。本试验采用0.5m2方形载荷板，载荷共分8级，每级加荷为20kPa，每级荷载下的沉降分别为：20kPa，1.89mm；40kPa，3.98mm；60kPa，8.04mm；80kPa，13.45mm；100kPa，19.26mm。试验过程中，当载荷加至120kpa时沉降急剧增大，故终止试验，根据规范规定，确定该处地基承载力标准值为50kpa【2】。载荷试验荷载沉降曲线见图1。图1 荷载沉降
7、曲线 4.3孔隙水压力检验 插完塑料排水板后在加固区内布置了6个孔隙水压力测头，埋设深度分别为3个0.3m和3个1.0m。图2为真空预压过程中孔隙水压力消散过程线，根据孔隙水消散计算地基固结度按下公式进行计算【3】：Ut=u/p100%(3)式中：Ut 计算点某时刻的固结度(%)；u计算点某时刻孔隙水应力实际消散值(kPa)；p预压荷载（膜下真空度或设计预压荷载80kPa和由欠固结引起的超孔隙水压力之和）。利用孔隙水压力消散结果推算出的固结度仅代表孔隙水压力传感器埋设处的固结度，根据孔隙水压力消散结果，计算土层内不同深度的固结度如表3所示。图2 真空预压过程中孔隙水压力消散过程线 表3 土层内
8、不同深度的固结度 4.4强度增长 根据加固前的钻孔取土指标、现场原位测试结果及对监测资料的分析，根据港口工程地基规范采用的强度增长公式，对加固区进行的强度增长推算结果【3】。=Cu+Uttgcu (4)f=3.14 (5)式中：Cu 十字板强度；Ut 固结度（根据孔隙水压力计算的固结度）；先期附加应力；cu固结快剪角；强度增长值；f地基承载力。表4 强度增长推算结果 4.5加固前后土性指标变化 为检验加固效果，在加固前后各进行了2孔取土试验，试验结果见表5。从土工试验成果汇总表看，加固前后不同深度处土的物理指标改善较大，含水量大幅度降低，密度也增加了，孔隙比、压缩指数等指标都降低了，加固效果明
9、显。表5 土工试验成果汇总表 4.6加固效果分析 根据载荷试验结果看，加固后的地基承载力达到了50kPa，这是比较直观和准确的，和通过强度增长公式推算的地基承载力基本相吻合。根据十字板强度推算的地基承载力1.0m深度处数值为58.8kPa，也和通过载荷试验结果比较接近，说明加固后地基承载力基本在50kPa左右。十字板强度在0.3m处强度偏高，有检验点的选取和具体的实际操作以及十字板强度检验本身的局限性造成，在此不再赘述。五、结论五、结论 通过本次真空吸水加固软土地基的试验，可以看出经过短时间的真空预压抽气施工，新近吹填的超软土地基表层土加固后地基的强度增长明显，基本满足上部轻型机械的使用要求，为进一步深层地基的处理提供理想的条件。试验所用真空吸水材料经过改进加工可成为重复使用的定型产品，进一步降低费用，加快周转速度。真空吸水浅层软土加固法，是一种全新的浅层加固法，它处理的重点主要是超软土地基，丰富了浅层地基处理的方法。参考文献：【1】张敬塑料徘水板在天津港口建设中的研究和应用选自水运工程科技论文选编2001-2005(天津港湾工程研究所2005.10)【2】GB50007-2002，建筑地基基础设计规范【S】【3】JTJ250-98港口工程地基规范【S】加固前场地加固后场地加固后十字板检验加固后载荷检验