新近吹填淤泥地基真空固結(jié)失效原因分析及對(duì)策

新近吹填淤泥地基真空固結(jié)失效原因分析及對(duì)策新近吹填淤泥地基經(jīng)無砂墊層真空預(yù)壓技術(shù)加固后，土體強(qiáng)度增長有限，地基有效加固深度小，地基承載力仍然較低。為了深入分析新近吹填淤泥地基真空固結(jié)失效原因，首先對(duì)不同地區(qū)新近吹填淤泥的工程特性開展了系統(tǒng)地研究，然后采用3種典型的豎向排水體開展了室內(nèi)真空固結(jié)單井模型比照試驗(yàn)研究，研究結(jié)果說明：

①新近吹填淤泥中黏粒含量(d≤0.005mm)過高、豎向排水體反濾層的等效孔徑過小、真空加載速度過快是豎向排水體出現(xiàn)較嚴(yán)重淤堵現(xiàn)象的主要原因；

②排水系統(tǒng)內(nèi)的真空度局部損失較大，豎向排水體彎曲程度大和水平排水墊層中真空度傳遞阻力大均致使較大的真空度沿程損失；

③土體中強(qiáng)親水礦物含量較高、排水體中出現(xiàn)嚴(yán)重的淤堵現(xiàn)象和過大的真空度損失等共同降低了排水系統(tǒng)的排水效率，削弱了土體中的真空壓力作用，最終致使土體的加固效果不理想。最后，有針對(duì)性地提出了相應(yīng)的解決對(duì)策。

引言

新近吹填淤泥處于“稀泥湯”狀態(tài)，工程特性極差，幾乎無承載力，因此，該類地基處理難度十分大，目前主要采用無砂墊層真空預(yù)壓技術(shù)開展加固。然而，工程實(shí)踐說明：新近吹填淤泥地基經(jīng)該技術(shù)加固后，土體強(qiáng)度增長有限、地基有效加固深度小、地基承載力仍然較低，如**濱海新區(qū)新近吹填淤泥地基加固30d后，僅形成了厚度為15～30cm的硬殼層，硬殼層內(nèi)土體實(shí)測十字板抗剪強(qiáng)度為4.0～9.0kPa，其承載力值僅為27.3kPa，且硬殼層以下土體的強(qiáng)度十分低，幾乎無法開展相關(guān)原位測試；***民科基地新近吹填淤泥地基加固120d后，由于加固時(shí)間較長，整個(gè)加固深度范圍內(nèi)的十字板抗剪強(qiáng)度相對(duì)較均勻，平均值為18.4kPa，最低值為13.0kPa，地基承載力特征值也僅為55.0kPa。

顯然，新近吹填淤泥地基的真空固結(jié)效果主要取決于新近吹填淤泥工程特性、排水系統(tǒng)的排水性能以及真空固結(jié)技術(shù)等3方面。鑒于此，為了深入研究新近吹填淤泥地基真空固結(jié)失效的原因，本文先對(duì)不同地區(qū)新近吹填淤泥的工程特性開展系統(tǒng)地研究，并采用3種典型的豎向排水體開展室內(nèi)真空固結(jié)單井模型比照試驗(yàn)研究，然后提出相應(yīng)的解決對(duì)策。

1、新近吹填淤泥工程特性

新近吹填淤泥，主要指原位海積或湖積淤泥經(jīng)水力重塑和顆粒重新分選后、土體顆粒自重沉積尚未完成、顆粒構(gòu)造極松散、含水率極高、處于流動(dòng)或者懸浮狀態(tài)、剛吹填形成的淤泥。

1.1、微觀特征

土顆粒之間的微觀構(gòu)造是土體的一個(gè)重要特征，土體在宏觀上所表現(xiàn)出來的各種特性都是其內(nèi)在微觀特征的外在反映。

相對(duì)于一般軟土和原位海積或湖積淤泥而言，新近吹填淤泥主要以紊流狀構(gòu)造為主，孤立孔隙、大裂隙更加發(fā)育，構(gòu)造性更差，這是疏浚淤泥在吹填過程中經(jīng)過了水力重塑及顆粒重新分選的結(jié)果[8]。

1.2、粒度組成及礦物成分

表1對(duì)不同地區(qū)新近吹填淤泥的粒度組成和礦物成分開展了統(tǒng)計(jì)。由表1可知：

(1)不同地區(qū)新近吹填淤泥的主要差異是粒度組成。***和***的土體黏粒含量(d≤0.005mm)明顯高于粗顆粒含量(d>0.005mm)；而***、***、***、**和***的正好相反。

(2)不同地區(qū)新近吹填淤泥的強(qiáng)親水礦物(伊利石和蒙脫石)含量也有明顯的不同。***、**和***3個(gè)地區(qū)基本接近，而***、***的稍低。然而，總的來說，不同地區(qū)新近吹填淤泥的黏粒含量和強(qiáng)親水礦物含量都較高。

表1不同地區(qū)新近吹填淤泥的粒度組成及礦物成分

1.3、物理性質(zhì)

表2對(duì)不同地區(qū)新近吹填淤泥的物理性質(zhì)開展了統(tǒng)計(jì)。由表2可知，新近吹填淤泥的物理性質(zhì)概括如下：

(1)含水率均在90%以上，且均大于1.5倍的液限；孔隙比均大于2.0；塑性指數(shù)基本在20以上；液性指數(shù)基本大于2.0。

(2)吹填完成時(shí)間的長短對(duì)含水量和孔隙比的影響很大，如***高欄港和***荃州灣港的兩個(gè)區(qū)域的相關(guān)指標(biāo)遠(yuǎn)大于**濱海新區(qū)和***灣。已有研究成果說明：①新近吹填淤泥中黏粒(d≤0.005mm)含量越高，自重落淤越慢，真空預(yù)壓過程中豎向排水體就越容易出現(xiàn)嚴(yán)重的淤堵現(xiàn)象，致使排水效率顯著降低；②新近吹填淤泥中強(qiáng)親水礦物含量越高，土體所吸附的結(jié)合水就越多，真空固結(jié)排水越難，也會(huì)致使排水效率顯著降低。因此，新近吹填淤泥極差的工程特性是真空固結(jié)排水效率低的主要原因之一。

如前所述，新近吹填淤泥真空預(yù)壓加固效果還取決于排水系統(tǒng)的排水性能以及真空固結(jié)技術(shù)。因此，下面基于具有上述工程特性的新近吹填淤泥土樣，采用3種典型的豎向排水體開展室內(nèi)真空固結(jié)單井模型比照試驗(yàn)研究，進(jìn)一步分析新近吹填淤泥地基真空固結(jié)失效的原因。

表2不同地區(qū)新近吹填淤泥的物理性質(zhì)

3、結(jié)論及建議

本文先對(duì)不同地區(qū)新近吹填淤泥的工程特性開展系統(tǒng)地研究，并采用3種典型的豎向排水體開展室內(nèi)真空固結(jié)單井模型比照試驗(yàn)研究，深入研究了新近吹填淤泥地基真空固結(jié)失效的原因，主要結(jié)論概括如下：

(1)新近吹填淤泥中黏粒含量(d≤0.005mm)過高、豎向排水體反濾層的等效孔徑過小、真空加載速度過快是豎向排水體出現(xiàn)較嚴(yán)重淤堵現(xiàn)象的主要原因。

(2)排水系統(tǒng)內(nèi)的真空度局部損失較大，豎向排水體彎曲程度大和水平排水墊層中真空度傳遞阻力大均致使較大的真空度沿程損失。

(3)土體中強(qiáng)親水礦物含量較高、排水體中出現(xiàn)嚴(yán)重的淤堵現(xiàn)象和過大的真空度損失等共同降低了排水系統(tǒng)的排水效率，削弱了土體中的真空壓力作用，最終致使土體的加固效果不理想。

針對(duì)上面的原因，為了提高新近吹填淤泥地基真空預(yù)壓加固效果，可以從以下3方面著手：

(1)研發(fā)出抗彎折性能好、不易淤堵、排水性能好、適宜于真空預(yù)壓加固的新型排水材料。

(2)改變真空荷載的加載方式，如采用分級(jí)抽真空的方式。

(3)改變新近吹填淤泥的初始狀態(tài)。如施工工期允許的話，可以先讓新近吹填