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摘要：本文从现场监测数据和土样试验数据的分析，阐述了真空预压法在沿海高粘性淤泥软基工程中的应用及效果评价，对今后浙温台沿海地区的吹填软基处理工程具有一定的指导意义。
关键词：本真空预压；高粘性淤泥；软基处理；工程应用
中图分类号： TU471 文献标识码： A 文章编号：
1、引言
我国土地资源贫乏，尤其是在沿海经济发达地区，随着沿海各地港口、园区建设的高速发展，土地资源的稀缺已逐渐成为制约地区发展的重要瓶颈。我国不少地区为淤泥质海岸，海底无砂可取，只有淤泥和淤泥质粘土，且修筑围堰的所在地也多为软弱地基，这就给吹填成陆及后期地基处理带来了新的难题。
本文结合我国南方某沿海淤泥质海岸的吹填造地及软基处理工程实例，对该地区的加固效果进行分析，得出合理的结论。该区域的地质条件在浙温台沿海地区具有较强代表性，研究的结果具有一定的指导意义。
2、工程概况
本工程场地内塘埂纵横交错，宽度1~ 2m，地表高程约2.5 ~ 3.5m，约占场地总面积的10 ~ 20%。由现场勘查试验可知，工程所在地主要为淤泥及淤泥质粘土，工程力学性质极差，具有含水量高、压缩性大、渗透性差、粘粒含量高、强度低等特点，各层土体的主要物理力学性能指标见表1。
各层土物理力学性能指标
3、施工概况及监测数据
3.1 施工过程要点
3.1.1 铺编织布、绑扎滤管
在淤泥表面铺设一层编织布，编织布主要起提供一定的承载力、防止淤泥渗入水平滤层，同时为泥面插板作业提供工作垫层。排水板应按照打设深度外加50cm的长度下料，沿透水软管，按设计间距绑扎排水板。排水板环绕软管两周并扎紧，并用滤布或薄膜包裹。
3.1.2 人工插板
根据场地内地质条件，加固区选择B型塑料排水板，设计间距为0.8m，正方形布置。
3.1.3 真空预压
塑料排水板打设完成后，布设虑管形成水平向排水通道。管道铺设完毕且埋设完真空表测头及其它观测仪器后，在其上铺设无纺土工布一层，以改善膜下真空度的传递，同时保护密封膜。最后铺设真空膜，并按照1200m2/台布置射流泵。根据施工经验，在抽真空3～10天左右后，即可进入正常的真空预压。
真空预压法的加固机理如图1所示。
图1 真空预压法加固机理示意图
3.2 现场施工监测
3.2.1 膜下真空度的观测
膜下真空度观测表埋设于具有代表性的真空传递滤管之间，按每1000m2一个点均布。在预压施工期间，每天定时观测，膜下真空度稳定保持在650mmHg即80KPa以上。
3.2.2 表层沉降观测
在每个加固分区设置若干个观测点，分别位于加固区的两侧、中间, 表层沉降板每区块按1000 m2一块进行均匀布置。沉降标应置于密封膜上，观测频率为开始抽真空初期一般每天一次测量，到后期可2天测一次。停泵前10天，每天观测一次，特殊情况可加密观测。
4、加固效果分析
本工程软基加固时间为100天，为了解真空预压加固的效果，进行了以下分析。
4.1 膜下真空度
某区块的真空度情况如图2所示。
图2 某区块膜下真空度曲线图
图2反映了膜下真空度随时间的变化趋势，施工中采取刚开始只开1～2台泵的方式加载，以每天沉降1cm为控制标准，然后再逐渐增加开泵的数量，后期全部开启真空泵抽真空2个月。从图中可以看出，抽真空15天左右，区块的真空度达到80kPa以上，并且加固区的真空度在整个加固期间是比较稳定的。
4.2 表面沉降
表层沉降量能直接真空预压区的处理过程和效果，某区块的沉降情况如图3所示。
图3 某区平均表面沉降曲线图
图4 某区平均表面沉降速率曲线图
从图3和图4可以得出如下结论：
真空预压期间，平均表面沉降量与真空加载过程密切相关，随着真空度的提高和稳定，表层平均沉降量也逐渐的增加至稳定。真空预压阶段的初期表层沉降量较大，随着抽真空的进行，表层沉降的增加量逐渐减少，并最终趋于收敛状态。
4.3 固结度分析
根据施工期现场的观测成果资料，经分析计算，真空预压区块的固结度为65.92~80.50%，平均为75.03%；真空预压区的各施工区域有效抽真空时间均超过90天，沉降速率连续10天小于4mm/d，上述指标满足施工图设计提出的“平均固结度大于60%，抽真空90天后沉降速率连续10天小于4mm/d”的卸载条件要求。
4.4 土试结果分析
为了评价地基处理效果，进行了取土试验研究，具体的物理力学指标如表2所示。
表2 地基处理后的物理力学指标
由表2可知，地基加固后含水量、孔隙比、液性指数有较为明显的降低，土体密度、压缩系数、粘聚力和内摩擦角有明显的提高。
本工程对地基承载力评估方法为两种，均为采用土工試验结果进行，一种为根据含水量及塑性指标查《港口工程地质勘察规范》，一种为采用《工程地质手册》（第四版）临塑压力值作为地基承载力值容许值，最终以两者的平均值作为场地地基承载力容许值。整个场地0～1.50m范围内各指标代表值与地基承载力对应关系见表3：
表3 地基容许承载力对照表
由表3可知：
①根据含水量、塑性指数查《港口工程地质勘察规范》（JGJ240-97）得到的地基容许承载力为73.0kPa；
②根据《工程地质手册》（第四版），按临塑压力计算得到的地基承载力（临塑压力值）为51.9kPa；
本区地基容许承载力取二者的算术平均值62.5kPa，满足相应的地基承载力要求≥50kPa。
5、结论
1）通过对监测数据的分析可知，对于高粘粒淤泥软土地基，真空预压加固法是行之有效地基处理方法。吹填土的固结度达到设计要求，加固效果非常明显。
2）利用真空预压作为超载预压，且荷载大小远超过设计荷载，使得吹填土在施工阶段完成85%的沉降，可以较好的解决工后沉降问题。
3）真空预压法在类似工程中应用是可行的，在处理高粘性淤泥软基工程中可以推广应用。
参考文献：
[1] 娄 炎.真空排水预压法加固软土技术[M].北京:人民交通出版社,2002.
[2] 刘汉龙,李豪,彭劼等.真空堆载联合预压加固软基室内试验研究[J].岩土工程学报,2004,26(1):145-149.
[3] 阎澎旺,陈 环.用真空加固软土地基的机制与计算方法[J].岩土工程学报,1986,8(2):35-44.
[4] 高志义.真空预压法的机理分析[J].岩土工程学报,1989,11(4):45-55.
[5] 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,2002,35(2):710.
[6] 李广信. 高等土力学[M]，北京：清华大学出版社，2004
关键词：本真空预压；高粘性淤泥；软基处理；工程应用
中图分类号： TU471 文献标识码： A 文章编号：
1、引言
我国土地资源贫乏，尤其是在沿海经济发达地区，随着沿海各地港口、园区建设的高速发展，土地资源的稀缺已逐渐成为制约地区发展的重要瓶颈。我国不少地区为淤泥质海岸，海底无砂可取，只有淤泥和淤泥质粘土，且修筑围堰的所在地也多为软弱地基，这就给吹填成陆及后期地基处理带来了新的难题。
本文结合我国南方某沿海淤泥质海岸的吹填造地及软基处理工程实例，对该地区的加固效果进行分析，得出合理的结论。该区域的地质条件在浙温台沿海地区具有较强代表性，研究的结果具有一定的指导意义。
2、工程概况
本工程场地内塘埂纵横交错，宽度1~ 2m，地表高程约2.5 ~ 3.5m，约占场地总面积的10 ~ 20%。由现场勘查试验可知，工程所在地主要为淤泥及淤泥质粘土，工程力学性质极差，具有含水量高、压缩性大、渗透性差、粘粒含量高、强度低等特点，各层土体的主要物理力学性能指标见表1。
各层土物理力学性能指标
3、施工概况及监测数据
3.1 施工过程要点
3.1.1 铺编织布、绑扎滤管
在淤泥表面铺设一层编织布，编织布主要起提供一定的承载力、防止淤泥渗入水平滤层，同时为泥面插板作业提供工作垫层。排水板应按照打设深度外加50cm的长度下料，沿透水软管，按设计间距绑扎排水板。排水板环绕软管两周并扎紧，并用滤布或薄膜包裹。
3.1.2 人工插板
根据场地内地质条件，加固区选择B型塑料排水板，设计间距为0.8m，正方形布置。
3.1.3 真空预压
塑料排水板打设完成后，布设虑管形成水平向排水通道。管道铺设完毕且埋设完真空表测头及其它观测仪器后，在其上铺设无纺土工布一层，以改善膜下真空度的传递，同时保护密封膜。最后铺设真空膜，并按照1200m2/台布置射流泵。根据施工经验，在抽真空3～10天左右后，即可进入正常的真空预压。
真空预压法的加固机理如图1所示。
图1 真空预压法加固机理示意图
3.2 现场施工监测
3.2.1 膜下真空度的观测
膜下真空度观测表埋设于具有代表性的真空传递滤管之间，按每1000m2一个点均布。在预压施工期间，每天定时观测，膜下真空度稳定保持在650mmHg即80KPa以上。
3.2.2 表层沉降观测
在每个加固分区设置若干个观测点，分别位于加固区的两侧、中间, 表层沉降板每区块按1000 m2一块进行均匀布置。沉降标应置于密封膜上，观测频率为开始抽真空初期一般每天一次测量，到后期可2天测一次。停泵前10天，每天观测一次，特殊情况可加密观测。
4、加固效果分析
本工程软基加固时间为100天，为了解真空预压加固的效果，进行了以下分析。
4.1 膜下真空度
某区块的真空度情况如图2所示。
图2 某区块膜下真空度曲线图
图2反映了膜下真空度随时间的变化趋势，施工中采取刚开始只开1～2台泵的方式加载，以每天沉降1cm为控制标准，然后再逐渐增加开泵的数量，后期全部开启真空泵抽真空2个月。从图中可以看出，抽真空15天左右，区块的真空度达到80kPa以上，并且加固区的真空度在整个加固期间是比较稳定的。
4.2 表面沉降
表层沉降量能直接真空预压区的处理过程和效果，某区块的沉降情况如图3所示。
图3 某区平均表面沉降曲线图
图4 某区平均表面沉降速率曲线图
从图3和图4可以得出如下结论：
真空预压期间，平均表面沉降量与真空加载过程密切相关，随着真空度的提高和稳定，表层平均沉降量也逐渐的增加至稳定。真空预压阶段的初期表层沉降量较大，随着抽真空的进行，表层沉降的增加量逐渐减少，并最终趋于收敛状态。
4.3 固结度分析
根据施工期现场的观测成果资料，经分析计算，真空预压区块的固结度为65.92~80.50%，平均为75.03%；真空预压区的各施工区域有效抽真空时间均超过90天，沉降速率连续10天小于4mm/d，上述指标满足施工图设计提出的“平均固结度大于60%，抽真空90天后沉降速率连续10天小于4mm/d”的卸载条件要求。
4.4 土试结果分析
为了评价地基处理效果，进行了取土试验研究，具体的物理力学指标如表2所示。
表2 地基处理后的物理力学指标
由表2可知，地基加固后含水量、孔隙比、液性指数有较为明显的降低，土体密度、压缩系数、粘聚力和内摩擦角有明显的提高。
本工程对地基承载力评估方法为两种，均为采用土工試验结果进行，一种为根据含水量及塑性指标查《港口工程地质勘察规范》，一种为采用《工程地质手册》（第四版）临塑压力值作为地基承载力值容许值，最终以两者的平均值作为场地地基承载力容许值。整个场地0～1.50m范围内各指标代表值与地基承载力对应关系见表3：
表3 地基容许承载力对照表
由表3可知：
①根据含水量、塑性指数查《港口工程地质勘察规范》（JGJ240-97）得到的地基容许承载力为73.0kPa；
②根据《工程地质手册》（第四版），按临塑压力计算得到的地基承载力（临塑压力值）为51.9kPa；
本区地基容许承载力取二者的算术平均值62.5kPa，满足相应的地基承载力要求≥50kPa。
5、结论
1）通过对监测数据的分析可知，对于高粘粒淤泥软土地基，真空预压加固法是行之有效地基处理方法。吹填土的固结度达到设计要求，加固效果非常明显。
2）利用真空预压作为超载预压，且荷载大小远超过设计荷载，使得吹填土在施工阶段完成85%的沉降，可以较好的解决工后沉降问题。
3）真空预压法在类似工程中应用是可行的，在处理高粘性淤泥软基工程中可以推广应用。
参考文献：
[1] 娄 炎.真空排水预压法加固软土技术[M].北京:人民交通出版社,2002.
[2] 刘汉龙,李豪,彭劼等.真空堆载联合预压加固软基室内试验研究[J].岩土工程学报,2004,26(1):145-149.
[3] 阎澎旺,陈 环.用真空加固软土地基的机制与计算方法[J].岩土工程学报,1986,8(2):35-44.
[4] 高志义.真空预压法的机理分析[J].岩土工程学报,1989,11(4):45-55.
[5] 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,2002,35(2):710.
[6] 李广信. 高等土力学[M]，北京：清华大学出版社，2004