超軟土地基的兩次真空預(yù)壓施工技術(shù)

超軟土地基的兩次真空預(yù)壓施工技術(shù)

0加固后壓縮體的一般特點(diǎn)國內(nèi)外對真空壓縮差和真空爐渣加固軟土基的內(nèi)部機(jī)制進(jìn)行了大量研究。近幾年,隨著沿海經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,圍海造陸工程不斷增加,新吹填的超軟土地基具有“三高兩低”的特點(diǎn)(即高含水量、高壓縮性、高孔隙比、低強(qiáng)度、低承載力),處理起來十分棘手。吹填土層不斷加厚,工期不斷縮短,預(yù)留自重固結(jié)的時間被壓縮。為解決這一矛盾,工程上開發(fā)出一種兩次處理超軟土地基的方法,即淺層處理與深層處理相結(jié)合的方法。本文結(jié)合溫州民科基地永興園區(qū)實(shí)際工程,探索了無砂墊層改性真空預(yù)壓淺層處理與真空預(yù)壓深層處理相結(jié)合的超軟土兩次真空預(yù)壓加固方法,并對兩次真空預(yù)壓過程進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測,通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析不同階段的加固效果,監(jiān)測結(jié)果為兩次真空預(yù)壓施工提供了理論依據(jù)。1深層真空預(yù)壓技術(shù)溫州民科基地永興園區(qū)項(xiàng)目開發(fā)面積為26600畝(1畝≈667m鑒于此,本工程采用兩次真空預(yù)壓技術(shù),首先對吹填土層進(jìn)行淺層無砂墊層真空預(yù)壓,使其滿足后續(xù)人員、機(jī)械進(jìn)場條件后再進(jìn)行深層真空預(yù)壓處理,最終使其滿足建設(shè)要求,該方法能夠大大縮短建設(shè)工期,節(jié)約建設(shè)成本。2無砂緩沖層改革的真空預(yù)壓層處理2.1高壓真空預(yù)壓深層密封砂墊層試驗(yàn)場地長45.0m、寬22.2m,面積1000m1)在吹填場地上鋪1層塑料編織布,人工插設(shè)B型塑料排水板,深度2.5m,排水板間距1.0m×1.0m,每根排水板頭外裹無紡?fù)凉げ寂c軟式透水慮管綁扎連接,防止淤泥堵塞。2)在施打排水板的同時開挖排水明溝,作為真空預(yù)壓施工中的壓膜溝。3)布置真空吸水總管,吸水總管采用滲水波紋管。總管下開挖淺層盲溝,使總管置入后比地表稍低。4)鋪設(shè)1層雙向土工格柵,之后在其上部再鋪設(shè)2層0.12~0.16m厚的密封膜。5)每500m6)抽真空開始后2d內(nèi)真空度即可維持在80kPa以上。當(dāng)抽真空22d后,加固區(qū)域沉降量逐漸減小并趨于穩(wěn)定,說明負(fù)壓密封沉降水已趨于無效,此時負(fù)壓密封降水結(jié)束。文中采用的改性真空預(yù)壓與傳統(tǒng)真空預(yù)壓相比最大的區(qū)別在于改性真空預(yù)壓取消了鋪設(shè)砂墊層這一環(huán)節(jié),主要原因:(1)砂墊層的工程造價高,中粗砂墊層一般需要設(shè)置0.8~1.0m厚,優(yōu)質(zhì)砂需求量大,據(jù)統(tǒng)計(jì)原方法中砂墊層費(fèi)用占地基處理總費(fèi)用的1/3左右;(2)若在吹填淤泥上鋪設(shè)砂墊層按傳統(tǒng)方法施工,機(jī)械插板易引起墊層內(nèi)泥漿翻漿和機(jī)械沉陷,且加固過程中真空壓力在吹填淤泥層內(nèi)衰減較快,導(dǎo)致深層淤泥的加固效果難以保證。因此,本項(xiàng)目采用浮橋和竹筏取代砂墊層,砂墊層水平排水通道作用可以用真空管路和土工布取代,砂墊層中的摩阻作用可用鋪設(shè)的無網(wǎng)土工布代替,對于砂墊層對土體表面壓載作用可用膜上覆水代替。2.2場地表面沉降監(jiān)測為了解兩次真空預(yù)壓中淺層處理的效果,無砂墊層改性真空預(yù)壓處理過程中的超凈孔隙水壓力分布如圖1a所示,選取2,6m和12m3個深度。從監(jiān)測數(shù)據(jù)可知,2m處超凈孔隙水壓力受真空度影響較大,隨時間下降較為迅速,并出現(xiàn)負(fù)值,最大可達(dá)到-18kPa。在6m深度處,超凈孔隙水壓力變化幅度較小,約穩(wěn)定在-10kPa。在12m深度處,超凈孔隙水壓力穩(wěn)定在5MPa,正超凈孔隙水壓力由上部設(shè)備荷載產(chǎn)生。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要為排水板深度為2.5m,真空度在排水板中的傳遞深度為2.5m,由此可知在2.5m以下的土層真空作用減弱,加固效果微弱。圖1b為加固過程中場地表面沉降發(fā)展過程。由圖中2個測點(diǎn)可知,場地表面沉降量隨著抽真空天數(shù)的增加而增大,在抽真空20d后沉降逐漸趨于穩(wěn)定,每天沉降量在5mm以下,在第23d后每天沉降不超過3mm。經(jīng)過25d后,測點(diǎn)1表面沉降量達(dá)194mm,測點(diǎn)2地表面平均沉降量達(dá)216mm。本次試驗(yàn)在加固前后分別對場地的相對高程(相對于臨時設(shè)置的水準(zhǔn)基點(diǎn),假定水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)的高程為10.000m)進(jìn)行了水準(zhǔn)測量,以了解經(jīng)過淺層真空預(yù)壓后,場地高程的整體沉降量,同時也可校核沉降板觀測的精準(zhǔn)度。通過對場地高程的觀測,場地表面沉降213mm,與沉降板測量法的結(jié)果非常吻合,也驗(yàn)證了沉降監(jiān)測的合理性。因此,無砂墊層改性真空預(yù)壓處理效果明顯,可以起到加固表層的作用,當(dāng)表層承載力可以承載后續(xù)施工所需的機(jī)械荷載時,施工機(jī)械可以入場,開展后續(xù)深層加固。3真空預(yù)壓深層處理3.1次插設(shè)砂墊層無砂墊層真空預(yù)壓處理結(jié)束后,拆除真空膜,清理場地,進(jìn)行深層真空預(yù)壓處理,具體施工方案如下。1)首先在場地鋪設(shè)40cm砂墊層,方便施工機(jī)械施工。2)在新鋪設(shè)的砂墊層上進(jìn)行二次插板,排水板類型采用SPB-B型。塑料排水板長度10m,間距1m,呈梅花形布置。3)待排水板打設(shè)完成后進(jìn)行濾管埋設(shè),濾管埋設(shè)在砂墊層中,呈網(wǎng)狀布置,將排水板頭輕繞在濾管周圍。4)濾管埋設(shè)完成后,在砂墊層上部鋪設(shè)1層土工布,與此同時進(jìn)行密封溝開挖,待密封溝開挖完成后,進(jìn)行鋪膜抽真空。抽真空具體措施如下:每1000m3.2真空沉降測定為了解加固期間土體中孔隙水壓力變化情況,在加固區(qū)多區(qū)域布置了孔壓監(jiān)測點(diǎn),由于軟基處理深度是10m,每個監(jiān)測點(diǎn)分別在地下1.5,6.0,12.0m深度處設(shè)置了孔壓計(jì),監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖2a所示。從圖中可以看出,抽真空初期,土體產(chǎn)生負(fù)的超靜孔隙水壓力,孔壓剛開始下降速率較快,到了中后期,孔壓變化趨緩。整個抽真空過程中,孔壓出現(xiàn)波動現(xiàn)象,其原因?yàn)槌檎婵者^程中土體孔隙中的水被排出,土體被壓縮,滲水通道由于土體擠壓而關(guān)閉,孔壓消散受阻,之后在持續(xù)的負(fù)壓作用下新的滲水通道又會打開,孔壓消散又變快,如此循環(huán),就出現(xiàn)了孔壓波動現(xiàn)象。從圖中可以看出,孔壓在地下1.5m處消散了55kPa,在6m和12m處消散了12kPa。真空負(fù)壓影響隨深度減弱,其最大影響深度可達(dá)到排水板下2m左右的土體。圖2b為加固區(qū)累計(jì)沉降曲線,為了對加固區(qū)表面沉降進(jìn)行監(jiān)測,在加固區(qū)的典型斷面上布置了沉降板,每個斷面上布置3塊沉降板(觀測點(diǎn)1,2和3)。從圖中以看出,累計(jì)沉降量約在500mm。曲線開始下降較快,說明沉降速率開始較大,之后曲線逐漸變得平緩,說明沉降速率持續(xù)下降,卸載前連續(xù)5d沉降速率<2mm/d,滿足卸載要求后停泵。加固前后對場地進(jìn)行十字板剪切試驗(yàn),采用3t手搖式便攜式靜力觸探機(jī)架、機(jī)械式及LMC-D310型微機(jī)記錄儀,板頭規(guī)格為50mm×100mm,結(jié)果如圖2c所示。經(jīng)過淺層真空預(yù)壓后,土體抗剪強(qiáng)度有一定增長,尤其以2.5m以上處理效果明顯,因?yàn)檎婵疹A(yù)壓處理深度僅為2.5m,即吹填土層,試驗(yàn)說明第1次真空預(yù)壓施工方法對于處理淺層吹填土層具有良好的效果。二次加固結(jié)束后,再次對場地中預(yù)留孔進(jìn)行十字板剪切試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)二次處理后,被加固的土體抗剪強(qiáng)度有明顯的提高,尤其是2.5m以下的處理效果明顯,這是因?yàn)闇\層處理的深度為2.5m,因此也說明二次處理對深層軟土具有良好的加固效果。4應(yīng)用表面處理技術(shù)1)歸納出了一套“先淺后深”的兩次真空預(yù)壓施工方法,這種施工方法通過浮橋和竹筏取代砂墊層,砂墊層水平排水通道作用可以用真空管路和土工布取代,砂墊層中的摩阻作用可用鋪設(shè)的無網(wǎng)土工布代替,對于砂墊層對土體表面壓載作用可用膜上覆水代替。該方法可以有效節(jié)省造價。2)通過對淺層吹填土真空預(yù)壓加固過程進(jìn)行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)淺層超凈孔隙水壓力可達(dá)到-18kPa,表面沉降穩(wěn)定發(fā)展,說明改性真空預(yù)壓工藝處理后的超軟土地基可形成1層具有一定承載力硬殼層,能滿足后續(xù)二次處理所需的機(jī)械進(jìn)場條件。3)由于淺層處理后