港口地区软土地基加固处理技术浅析

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　　摘要：真空预压法、真空联合堆载、真空联合电渗、真空联合降水、真空联合碎石桩法等都是软土地基加固处理的有效方法，特别是真空预压法，对于需要加固处理的淤泥、淤泥质土和其他能够排水固结的软粘土，尤其是对面积较广、施工工期较紧的工程，其经济效益尤为明显。
　　关键词：地基加固 真空预压法 软土地基 排水板
　　一引言
　　 真空预压加固地基方法最早由瑞典皇家地质学院杰尔曼(W.Kjellman)于1952年提出，1958年美国费城机场首次采用真空井点降水与砂井相结合的工法处理飞机跑道扩建工程的地基问题，随后日本、芬兰、苏联、法国、美国、瑞典等地都有该工法的应用报道，但由于抽真空设备效率、气水分离技术、密封技术等关键问题未能很好解决，很长一段时间该工法没有得到广泛应用。我国早在50年代就开始对该工法的研究，但当时也没能使之成功用于现场地基的加固。
　　 20世纪80年代，我国交通部一航局、天津大学、南京水利科学院土工所等单位对真空预压加固软土地基在施工工艺和设计方法等方面做了不少工作，使其在工程应用中取得成功，此后该工法得到很大的发展。从单一的真空预压法加固软土地基发展到真空联合堆载、真空联合电渗、真空联合降水、真空联合碎石桩加固软土地基等一系列各种工法。特别是真空联合堆载加固软基工法，在软土地区高等级公路建设上具有相当优势，得到广泛应用。
　　 如今，真空预压及真空联合堆载预压等抽真空相关加固软土地基技术己广泛应用于港口堆场、仓库、机场、高速公路、市政设施、人工岛、堤坝边坡等工程的地基处理，膜下真空度一般都能达到94kPa以上，最大单块加固面积可达10万平方米，取得了良好的工程和经济效益。
　　二工程概况
　　 天津新港地区地层分布较有规律，上部为近代海相沉积，下部为三角洲相沉积。上、下部约以-14m为界，地层自上而下可分为三层。第一层为灰褐色淤泥和淤泥质土，含有机质、碎贝壳，夹薄层亚砂土，呈流塑～软塑状，属高压缩性软土，分布于海底至-14m范围。第二层为灰、黄褐色粘土、亚粘土、亚砂土、可塑，中压缩性。分布标高-14～-21m。第三层以灰、灰褐色粉砂层为主，土质均匀密实，平均标贯击数大于50击，分布标高-21～-60m，是区内良好地基持力层。港区内主要路域面积都为吹填而成，地基多为软弱土层，含水量大，孔隙率高，为排除孔隙水、降低压缩性及提高地基承载力，需对软土地基进行处理。
　　三软土地基加固处理方法
　　 目前地基加固处理比较常用的方法主要有“真空预压法”、“堆载预压法”、“真空-堆载联合预压法”及“直排式真空预压法”。加固原理主要表现为土体中饱和水排出，地基产生沉降，土体的强度也同时相应提高，地基稳定性随之增强。
　　 结合天津港多年软基处理经验，对于高含水量、高压缩性的淤泥质土，较为经济有效的加固处理方法为固结排水法，即通过打设竖向排水通道和增加预压荷载来人工加速淤泥中饱和水的排出。
　　对上述四种方法的选择，可根据地质情况、交地标高、使用要求、造价成本、施工工期等进行选择。与“真空预压法”比较，采用“堆载预压法”进行处理，上部堆载土量要求大，工期较长，鉴于天津港地区土源较紧张，料源较难保证；当场地使用荷载较小，采用“真空-堆载联合预压法”将增加较多的费用。“真空预压法”在天津港是最有效的方法，并且得到了广泛的证明，以下主要以“真空预压法”进行介绍。
　　四真空预压法的机理
　　 真空预压的过程就是土体在真空作用下的固结过程，是在总应力基本不变的情况下，孔隙水压力降低、有效应力增长的过程。抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体与排水通道、垫层之间形成压差；在此压差的作用下，土体中的孔隙水由排水通道不断排出，孔隙水压力随之降低，有效应力增长，从而使土体固结压密。此时，地基沉降在预压加固阶段基本完成，并能获得足够的强度。因此，在经过真空预压加固后的地基上施加建筑物荷载时，既不会发生地基失稳问题，又不会产生有害的残余沉降与差异沉降。
　　五真空预压法的加固特点
　　 真空预压加固法具有加固效果好，工期较短，可解决取土困难问题，环保较好，造价适中等优点，但相对来说施工要求也较高。真空预压法主要具有以下几个特点：
　　 1.加固过程中土体除产生竖向压缩外，还伴随侧向收缩，不会造成侧向挤出，特别适用于超软土地基加固；
　　 2.真空预压荷载不会引起地基失稳，因而施工时无须控制加荷速率，荷载可一次快速施加，加固速度快、工期短；
　　 3.―般膜下真空度可达600mmHg，等效荷重为80kPa，约相当于4.5m堆土荷载，真空预压荷重可与堆载预压荷重叠加，当需要大于80kPa的预压加固荷重时，可与堆载预压法同时使用，超出80kPa的预压荷重由堆载预压补足；
　　 4.无须大量堆载材料，可避免材料运入和运出造成的运输紧张、周转困难与施工干扰，施工中无噪音、无振动、不污染环境；
　　 5.施工机具和设备简单，便于操作，施工方便，作业效率高，加固费用低，适用于大规模地基加固，易于推广应用；
　　 6.需要充足、连续的电力供应，加固时间不宜过长，否则，加固费用可能高于同等荷重的堆载预压；
　　 7.在真空预压加固过程中，加固区周围将产生向加固区内的水平变形，加固区边线以外约10m 附近常发生裂缝，因此，在建筑物附近施工时应注意抽真空期间地基水平变形对原有建筑物所产生的影响。
　　六结语
　　 本工程采用真空排水预压法处理软土地基是成功的，质量满足设计和有关规范及标准的要求。真空预压联合塑料板排水处理沿海软土地基效果明显，且施工工艺简便，工程材料简单易得，是沿海软基处理的首选方案。真空预压处理软土地基对15 m以内处理效果显著，对15m以下处理效果一般。
　　
　　参考文献
　　
　　 [1] 刘玉卓．公路工程软基处理[M]．北京：人民交通出版社，2003．
　　 [2] 徐至钧．建筑地基处理工程手册[M]．北京：中国建筑工业出版社．2005．
　　 [3] 倪洪渡．真空预压在处理大面积厂房软基中的应用[J]．土工基础，2008(12)：33-36．
　　 [4] 陈润胜．塑料排水板软基处理应用[J]．广东水利水电，2007(8)：4-6．
　　

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