真空堆载预压\高真空击密法施工技术
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摘要：本文通过介绍真空堆载预压、真空击密法施工技术在软土地基中的联合应用成功实例，从工艺流程、施工技术、地基加固效果等方面作出详细说明和分析。对同类地基处理工程的设计施工具有一定的借鉴作用。
中图分类号：TU471.8 文献标识码：A 文章编号：
1．工程概述
1.1工程概况
某危险废物处置中心工程东、西、南三面紧临道路，北面临海。区内地形平坦，原为海涂经填土而成。软基处理区主要为危险废物处置中心的安全填埋场区域，处理面积约51924m2。设计采用真空联合堆载预压、高真空击密法进行地基加固。
1.2 场区地质条件
根据本场地工程地质勘察资料，场区勘察深度范围内共划分了6个工程地质层，地基处理的主要土层为上部③ 淤泥质粉质粘土和④淤泥层，描述如下：
① 填土：灰色，稍密。物质组分主要为粉煤灰、碎石、块石，次为砂土，厚度0.00～3.20m左右。
② 粉质粘土：浅黄褐、灰褐色，流塑状，性质为淤泥质粉质粘土，厚度1.80～6.00m左右。
③ 淤泥质粉质粘土：灰色，流塑状，高压缩性，厚度1.8～6.0m左右。
④ 淤泥：灰色，流塑状，高压缩性，厚度6.00～18.00m左右。
⑤ 淤泥质粉质粘土：灰色，流塑状，高压缩性，厚度3.40～12.10m左右。
⑥ 淤泥质粉质粘土：灰色，流塑状，高压缩性，层顶埋深28.80～35.80m，勘察控制最大厚度18.0m。
2．施工工艺流程
图1施工工艺流程图
3．施工技术
3.1 测量放线
利用现场高程控制点、坐标控制点为基础，建立现场测量控制网，测量定位放线偏差不得大于5cm。
3.2 粘土搅拌桩帷幕墙施工
粘土密封帷幕墙设在加固区边界处，采用Ф700双排双头深层搅拌桩。
⑴、粘土(或淤泥)掺入量不低于20%，粘土(或淤泥)质量：粘粒含量>20%；膨润土掺入量5%，膨润土粒度：150-300目通过率>90%；
⑵、粘土浆液浓度为1.3；
⑶、深度进入不透水层顶面标高以下1.0m，粘土搅拌桩实际施工深度10.0～15.0m；
⑷、粘土密封墙粘粒含量不小于15%，渗透系数 k
3.3 砂垫层铺设
⑴、砂垫层材质要求：采用中粗砂；
⑵、砂垫层铺设厚度：砂垫层铺设厚度400mm；
⑶、砂垫层铺设范围：砂垫层铺设由边界向外扩0.5m。
3.4 塑料排水板施工
3.3.1 塑料排水板施工顺序
测量定出点位插板机就位安装管靴固定板头沉设套管开动插板机至设计标高提升套管剪断塑料排水板、固定板头检查、记录点位移机至下一板位。
3.3.2 施工质量控制
⑴、塑料排水板正方形布置，间距1.0m，设计板底标高-29.0m，板顶端在砂垫层面外露长度25cm；
⑵、施工材料：采用SPB-C型塑料排水板；
⑶、塑料排水板打设验收合格后，应及时清除砂垫层上的污泥。
3.5真空联合堆载预压
3.5.1真空预压施工
⑴、清除场内积水；
⑵、清理板头，埋板头，整平砂面，清理砂面杂物；
⑶、埋设滤管、安装出膜装置：真空滤管采用φ62mm透水软管；
⑷、挖填压膜密封沟
①、压膜密封沟设置在粘土搅拌桩帷幕墙位置；
②、密封压膜沟开挖深度挖至不透水层顶面下0.5m。
③、密封沟回填时用纯软粘土填实，回填高度为砂垫层上800mm；
④、制作与埋设真空压力测头；
⑸、铺设砂垫层上膜保护土工布；
⑹、铺设塑料密封膜
①、密封膜采用0.12～0.14mm聚乙烯薄膜，共分三层，密封膜采用工厂热合整张膜密封；
②、铺设时应先从上风向下风向伸展，加固区四周留3～4m；
③、在密封沟内侧应把膜铺平，密封膜四边埋入压膜沟底10～20cm；
④、密封膜铺设完毕后，应沿出膜弯管口把膜剪开，放好上橡胶垫圈及上压盘，其间抹匀黄油，最后应把两个螺母上紧；
⑻、回填压膜沟、安装射流泵、设地面沉降杆
①、每块加固区根据设计要求布设真空射流泵，真空射流泵空抽时必须达到96KPa以上的真空吸力；
②、安装时按射流泵布设图进行，必须保证位置准确，并注意出膜装置的密封，最后接通电源；
③、真空管路的连接要严格密封，在真空管路中设置止回阀；
④、铺膜完成后，采用粘土及时回填压膜沟，筑起围埝。
⑼、真空抽气
①、试抽气：试抽真空时间约为5～7天，要求密封膜下真空压力达到80KPa，当真空度达到84KPa后，开始恒载计时。
②、正常抽真空：膜下真空度应稳定在84KPa以上。
③、真空压力观测：抽气初期，每2小时记录1次膜下真空表和膜外真空表读数，待膜下真空度达到84KPa以上后，每4小时记录1次。
④、沉降量观测：初期每24小时观测1次，正常后每72小时观测1次。
⑤、施工记录：每天按要求时间，对膜下真空度、膜外真空表读数、沉降量予以准确记录。
3.5.2 保护层铺设、堆载加载及卸载
⑴、保护土工布铺设：经抽真空正常，膜下真空度稳定在80KPa，即可进行膜上保护土工布的铺设；
⑵、保护砂层铺设：铺完土工布后，再进行保护砂层的铺设时；
⑶、堆载体加荷：完成好保护砂层的铺设后，经抽真空正常，膜下真空度稳定在80KPa后，可进行第一级加载料（14kPa，堆载高度约1.0m）的堆填施工，第一层填料选素土填筑。完成一级加载体料堆填后30天，根据监测结果适时进行第二级加载（14kPa，堆载高度约1.0m）；
⑷、卸载：满载预压时间约90天，当预压达到卸载标准即：真空度降低值
3.6 高真空击密法施工
⑴、预压完成后，挖掘机碾压平整场区。
⑵、第一遍插管，双排管井点排距8.0m，点距1.75m，管长7m井点与管长3m井点间隔布置。在双排管间均匀设置两排的单排管，井点间距3.5m，井点管长3m。
⑶、第一次降水3～5天，拔除单排管。
⑷、第一遍1000kN.m低能轻夯，夯点布置4m×4m，每点两击。
⑸、双排管二次降水，3～5天后拔除单排管。
⑹、第一遍第一次2000KN.m大能强夯，夯点布置4m×7m ，每点四击。
⑺、双排管三次降水3～5天。
⑻、第一遍第二次2000KN.m大能强夯，夯点布置4m×7m，每点六击。
⑼、双排管四次降水3～5天。
⑽、拔除双排管，进行第二遍一次2000KN.m大能强夯，夯点布置4m×7m，每点四击。拔管速度与点夯速度同步，做到随拔随夯。
⑾、待3～7天孔隙水压消散后，第二遍二次2000KN.m大能量强夯，夯点布置4m×7m，每点六击。
⑿、1000KN.m低能满夯，1/4锤印搭接，每点两击。
⒀、采用振动力200KN的振动压路机碾压5～6遍。
4．地基加固效果
4.1 加固前后十字板剪切试验结果：原状土的不排水抗剪峰值强度得到明显提高。
加固前后十字板剪切试验原状土的不排水抗剪峰值表 表1
从试验结果可以看出，经过处理后地基土的不排水抗剪峰值强度均比加固前有提高，特别是15m以上强度有明显增加，局部地层提高值过到1倍以上。
4.2 加固前后地基土室内土工试验结果：加固后地基土的主要物理力学指标得到明显改善。
地基土加固前后室内土工试验测得的主要物理力学指标平均变化值表表2
从上表可以看出，经过地基加固，3层淤泥质粉质粘土（15m以上土层）土质得到了明显改善，含水量降低了12.9%，孔隙比减少了11.9%，压缩系数减少，压缩模量增大，快剪指标均有显著的提高。
4.3 加固后地基土浅层平板载荷试验结果：地基加固后地承土承载力特征值提高显著。
地基加固后选取了21个试验点进行平板载荷试验结果汇总表 表3
由以上平板载荷试验结果，因各试验结果极差未超过平均值的30%，因此加固后的地基土承载力特征值取各值平均值100.4kPa，满足设计要求。经过地基加固后地承土承载力特征值提高67.3%。
5．结论与建议
⑴、该工程前期应用真空堆载联合预压法加固处理，不必考虑加载速率，后期采用高真空击密法加固处理，能尽快地降低土层含水量，因此极大地缩短了工期，加固效果明显。
⑵、堆载使地基土产生的侧向挤出变形与真空荷载作用下产生的侧向收缩变形不可能完全抵消，在施工过程中应加强变形观测，确保周边环境安全。
⑶、高真空击密施工，在淤泥层较厚、粘粒含量较高的区域，需加强自检严禁“弹簧土”的形成，否则会降低承载力。
参考文献：
⑴、王华敬,刘福臣.真空堆载联合预压法在某工程中的应用分析.山东农业大学学报.2004,35(3):442～445；
⑵、宗国庆,蒋慧.真空 (堆载)预压法在高速公路软土地基处理中的应用；
⑶、龚晓南,岑仰润.真空预压加固软土地基机理探讨〔J〕.哈尔滨建筑大学学报.2002,2：7-l0；