1、1高真空击密法在某工程软基处理中的设计应用摘要：本文从高真空击密技术工作机理入手，结合工程实例介绍了高真空击密法在工程软基处理中的设计应用。 关键词：软基处理；高真空击密；机理 ；施工工艺 Abstract: this article from the high vacuum blow to technical work mechanism, combined with engineering examples, introduced the high vacuum compact method in engineering application in soft foundation pro
2、cessing design. Key words: soft soil foundation treatment; High vacuum blow; The mechanism; The construction process 中图分类号：U415.6 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 一、工程地质概况 芜湖船舶工业区进区道路延伸段工程路线长约 2km，路基宽度 56m，为平原微丘区城市级主干道，道路横向布置为5m（人行道）+4.5m（慢车道）+3m（分隔带）+3.5m（行车道）+24m（行车道） 2+8m 中央分隔带=56m 宽。全线除了 K0+870K1+47
3、6 段为硬壳层下卧细砂层外，其余约 1.5km 段在地表 0.42m 的硬壳层下卧低液限软泫塑状粘土，层顶标高 4.436.45m，最大厚度 18.5m。 根据华电大道延伸段工程地质勘察报告 （芜湖市勘察测绘设计研究院 2007.6.4）：该路段地质分层总体分为三个路段： 2A 段：地表覆盖层号土层+号土层平均厚度 0.41.1m，下面为约18.5m 厚的号低液限软流塑状、高压缩性的粘土，其下为号的细砂层，主要分布在 K0+000K0+975 附近，全长约 975m 长。 B 段：地表覆盖层厚 1m2.2m，下面为号的细砂层，主要分布在K0+975K1+360 附近，全长约 385m。 C 段
4、：地表覆盖层厚 0.51.3m，下面为约 5m 的号低液限软流塑状的高压缩性粘土，其下为号的细砂层。主要分布在K1+360K1+975.31 附近，全长约 615.31m，其中桩号 K1+975.31 为长江大堤中心，该路与长江大堤垂直平交，因而在临近江堤段的地基处理要重点考虑对江堤安全的影响。 二、 “高真空击密法”软地基处理方法的工作机理 “高真空击密法”软地基处理方法是一种快速加固软土地基的新技术，它是通过数遍的高真空压差排水，并结合数遍合适的变能量击密，达到降低土层的含水量、提高密实度和承载力、减少地基工后沉降和差异沉降量的目的。该工法巧妙地解决了软土超孔隙水压力消散及强夯容易使软土形
5、成“弹簧土”等关键问题，通过人为在土层中制造的“压差”（击密产生的超孔隙水压力为“正压” ，高真空产生的为“负压” ）来快速消散超孔隙水压力，使软土中的水快速排出。由于采用高真空排水，使击密效果大大提高，从而使被处理土体形成一定厚度的超固结“硬壳层” ，由于“硬壳层”的存在，使得表层荷载有效扩散，减少了因荷载不均匀产生的不均匀沉降。 “高真空击密法”软地基处理方法具有造价低，工期快，质量可控的优点。 3三、施工设计与工艺 （一）设计方案 A、C 路段采用“高真空击密法”即“HVDM”工法处理软土地基，提前完成地基的沉降，减小地基的工后沉降和差异沉降，提高地基承载能力；路基底设置 30 厘米的碎
6、石垫层，碎石垫层内设置 D6 焊接钢筋网片。B 路段采用碎石垫层，厚度 0.6 m 1m,垫层内设置 D6 焊接钢筋网片。“HVDM”工法的主要原理：首先根据工程地质情况、道路填方高度、道路等级等因素计算道路设计年限内的总沉降量 S 设、作用于地基上的荷载 1 等，再根据道路等级在设计年限内的允许工后沉降 S 允许工后、道路下的地基土的容许承载力等，计算施工期的沉降S=S 设S 允许工后和地基需要提高的承载力=1等；根据S 和 的要求，利用“高真空击密法”完成施工期间的沉降 S 施工不小于S、地基达到的承载力不小于 1。 “HVDM”工法首先利用特制的高真空设备控制被处理土体的含水量，并先后利
7、用特制的专用大型击振设备击实被处理土体，正确计算被处理土体超静孔隙水压力消失时间，控制击振土体初步固结恢复时间，严防“弹簧土”形成，根据土体的渗透系数、含水量、施工期需要完成的沉降S 和地基需要达到的容许承载力 1，正确计算强制调整最佳含水量的最佳真空度、真空量、击实功能和平衡参数等，以期达到设计的需要和目的。 4（二）施工工艺 1.A、C 段的高真空击密 1）首先勘察需处理土体的含水量、孔隙比、渗透系数等主要力学指标，计算插入真空管的深度，采用特制的大功率真空设备，调整需处理土体的含水量，逐步达最佳含水量。不同的渗透系数，真空管的间距、真空度、抽真空的时间不同；根据需处理土体的埋置深度不同，
8、插入的真空管的深度也不同。如各层需处理土质性质不同，采用分层法进行，具体真空管的布置需根据不同的土层，不同需处理深度的土体力学指标计算确定。 2）自上而下逐步加载击密土体，不同的土质需用不同的击密方法。根据设计要求的承载力和土体预沉降的要求，在不同需处理土体逐步达最佳含水量时，由于处理土质为淤泥质粘土，因而采用锤击法击密；在调整最佳含水量的同时，根据击密土体应力扩散所需的锤击力，逐步调整锤击力，自上而下应力扩散加载击密土体，此时重点计算和监测每次锤击的土体超孔隙水压力消失时间，严防“弹簧土”的形成。 施工工艺流程如下： 52.B 段：换填段及其它 换填段首先清除地表 0.5 米厚的表土，然后设
9、置 0.6 米1 米厚的碎石垫层，垫层顶部下 30 厘米处设置 D6 的焊接钢筋网片（地下水位变化幅度以上） ；对于沟塘，首先采用清淤回填至垫层底面，然后进行垫层的施工，沟塘的数量和清淤或抛石挤淤的工程数量，施工时根据实际情况可以做适当的调整，具体有工程监理现场控制。 四、质量保证措施 高真空击密的质量保证 应按设计图纸规定、监理工程师指示以及专业施工监控单位制订的施工技术措施，对原被处理土体的物理参数（含水量、孔隙比、渗透系数等）以及原地基的承载力的复测确定。 根据设计要求的地基施工期沉降量以及地基承载力，计算真空管插入深度、布置密度、真空度和抽真空的时间等。 经过不少于两遍的高真空击密处理
10、后，对处理的地基沉降量和地基承载力检测等，以至达到设计要求为准。 该方案技术先进，建议工程施工过程中，业主方委托有技术能力的单位机构进行施工监控，监控研究的主要内容和目的：被处理土体在高真空击密状态下，土体孔隙水压力变化、沉降速率、地基土物理参数以及地基承载力的的变化等，根据这些参数的过程曲线进行分析，根据研究分析的结论优化施工方案、指导施工的进程，确保施工质量满足设计的要求等。 6（二）共同的控制 1、垫层 应按照设计要求，将符合要求的碎石材料摊铺在清理好的基底上。垫层横向应铺至设计要求的位置，为防雨水冲刷，坡脚处出露的部分采取干砌片石进行处治。 焊接钢筋网片设置在垫层顶面处附近和地下水位以
11、上，钢筋网片的施工应在平整的下承层上按设计要求的宽度铺设，按中华人民共和国行业标准钢筋焊接网砼结构技术规程JTJ114-2003 和 J276-2003 的规定和要求进行施工、搭接及端头锚固等，搭接量 7.5%。 2、沉降与稳定动态观测 在软土路基上填土施工，动态观测非常重要，主要通过埋设沉降板、地表水平位移桩进行表面沉降、地表水平位移的动态观测，用于沉降与稳定管理。特殊地方，如穿越沟塘段等不方便埋设地表水平位移边桩，则设置测斜管进行土体水平位移测量。 埋设沉降管是根据动态观测结果，预测未来的沉降量，采取防止不均匀沉降及长期沉降的措施，同时掌握填土量。稳定管理是根据动态观测结果，判为填土有无破
12、坏的可能性，与此同时可以掌握填土施工速度和调整施工工序等，此两者密切相关。一般控制一次填土摊铺厚度不超过 30cm，用调整放置时间的办法来控制施工速度。 1）观测断面及测点布置 具体观测断面布置现场观测断面设计表，施工时可根据现场实际情况，经监理工程师同意后酌情调整。用于水平位移观测的固定控制边桩7在现场施工时确定埋设位置。沉降板一般路段每间隔 100200 米布设一个断面，在大桥、特大桥两端各设置一个断面，在中、小桥两端桥头设置一个断面，在沟塘路基段上至少设置一个断面；水平位移边桩在接近或大于极限填土高度路段、桥头路段沟塘路段上至少设置一个断面，施工中沉降速率大于控制标准，应及时补设位移边桩
13、。 2）仪器埋设及数据测零 制备 60601cm 的沉降板。在完成铺设垫层和深层竖向排水体工序或搅拌后即可埋设。每个观测断面布设三块，分别位于路基中心和路肩处，可采取减少填土对沉降管的摩擦影响的措施，沉降板埋设后进行一星期的零点测试，测试数据做为沉降板的起始数据。 边桩采用混凝土基座保护桩，埋设在路基坡脚外，每个观测断面布设 8 根，要求布设在同一轴线上，分别位于坡脚和外缘 8、9、10 米处，并在离路基坡脚不小于 25 米通视良好的地方埋设一固定桩，作为相对固定的边桩埋好后，一周内连续测量各边桩与固定桩之间的相对距离作为起始数据。 观测频率：在预压填土时，计划每填完一层及时对所有观测仪标测量
14、一次；如果两次填筑时间较长时，每 3 天至少观测一次。如遇变形量接近或超过控制速率标准则需加大观测频率，调整施工进度。沉降预压期第一个月每周一次，第 23 月每半月一次，此后每月一次。 4、设计与施工中应注意的若干问题 1）设计桩号 K0+056 处为新建一座中桥（313 米跨径） ，桥位目前没有河道，等待人工开挖，软基处理时，在桥位处，为了方便高真空击8密法处理的施工，同时要求桥台处地基的处理稳定，对桥位的地基首先采用高真空击密法处理，完毕后再进行桥梁的施工，桩号K0+000K0+122.73 的路段，工后沉降的控制标准为不大于 0.1 米。 2）与长江大堤相交处，为了减小新建路堤与长江大堤
15、道路的差异沉降，采用如下处理措施：一个是在相接的约 50 米路段的工后沉降控制标准以不大于 0.1 米控制；再一个就是与大堤堤身相连处的路堤填料采用粉煤灰轻质填料，同时为了防止大堤堤脚处的渗透变形，在堤脚外 20 米长度范围的地基采用 50 厘米厚的粘土防渗铺盖。 3）桥头“跳车”问题 软土地基施工时，要特别注意路堤和桥涵、通道等人工构造物衔接部位的施工，以尽量减少因不均匀沉降而出现的“跳车”现象。路堤与桥台衔接部位、路堤与锥坡衔接部位预压填土应同步填筑与预压，在大型压路机不易到位的边角宜用小型打夯机夯压密实，其分层碾压厚度应控制在 15cm 为宜，填料宜选用渗水性土。要有足够的时间保证预压，施工中合理安排工序，使桥头段提前进行预压。 结束语 本工程采用高真空击密法的施工方案处理沿海滩涂地域软弱地基，达到了预期的目的，为工程的尽快实施做好了铺垫。
