“高真空击密”法在软弱路基处理中的应用

[摘 要]“高真空击密法”是在软路基处理过程中一种新的处理方法，逐渐被公路路基工程所采用，本文以某软土地基为实例，介绍“高真空击密法”在软路基处理中的应用。

[关键词]高真空击密法 软路基 处理 应用

中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01

一、前言

“高真空击密法”有着极其广泛的使用，随着时间的延长“高真空击密法”的相关的机理研究更进一步，应用的效果也日趋成熟。

二、工程概况

某地区土层分布如下：第一层是淤泥，流塑，为河底、鱼塘浮泥，河道及鱼塘内有分布，层厚0.30～1.3m，压缩性极高，工程性能差。第二层是素填土，松软，成分以黏性土为主，除河道、鱼塘外均有分布，层厚0.50～3.60m，压缩性高，工程性能较差。第三层是粉质黏土，可塑，局部有分布，层厚1.0m，压缩性中等，工程性能一般。第四层是淤泥质粉质黏土，流塑，层厚0.60～16.6m，部分路段缺失，一般均有分布，压缩性高，工程性能差。第五层是粉质黏土，流塑，层厚1.5～4.4m，压缩性中等，工程性能一般。

三、试验方案

通过对该处采用高真空击密法施工中孔隙水压力、地下水位、地面沉降等的监测结果以及现场土性指标试验、静力触探试验、载荷板试验等现场资料的对比分析，评价地基处理方法的效果及其对周围环境的影响。

四、数据分析

1、静力触探结果对比

高真空击密处理前后的地基在0～1.0m范围内ps值提高幅度约44%～100%，1.0～2.0m范围内ps值提高幅度约57%～353%，2.0～3.0m范围内ps值提高幅度约16%～281%，3.0～4.0m范围内ps值提高幅度约8%～51%。处理后的土层在强度与变形性质方面有明显的改善。

2、孔隙水压力消散情况

地基处理中高真空排水引起的孔隙水压力消散主要分为两部分：一是真空度的直接传递导致的孔隙水压力下降；二是抽真空引起水位线下降进而引起的孔隙水压力消散。

五、高真空击密法

1、高真空击密法的原理和特点

高真空击密法（HVDM）是近两年加固饱和软土的一种新的工艺方法，属快速动力排水、快速击密固结的工法，其设计原理有六大特点：

（1）采用特制的高真空系统强制调整土体的含水量，控制需处理的土体逐步接近最优含水量。

（2）在需处理土体分遍逐步接近最优含水量的同时，采用特制的大型击密设备分遍击密需处理的土体，逐步接近最大密实度。

（3）根据处理土体的自振频率，调整击振频率。

（4）正确计算被处理土体超孔隙水压的消散时间，合理确定土体每遍击密的固结恢复时间，严防弹簧土的形成。

（5）根据不同土体的渗透系数、含水量，分层多遍强制调整各层土的真空度、真空气量、平衡参数。

（6）根据地基的处理深度要求，正确计算各层不同土体击密所需的击振能量。

2、高真空击密法的优点

高真空击密法（HVDM）具有以下优点：

（1）工期短。是常规工法的1/3-1/2。

（2）造价低。在快速的同时，工程造价是常规工艺的40%-80%。

（3）质量可控。有效控制软土含水量、密实度、工前沉降和差异沉降，快速提高承载力，克服真空度沿塑料排水板深层衰减及塑料排水通道的存在工后沉降较大的缺陷；弥补了强夯法对饱和软土易形成弹簧土的缺陷。

（4）施工环保。HVDM属力学物理变化，无需添加剂。

六、高真空击密法应用注意事项

1、考虑到上述地基处理方法的缺陷，经过多选后最终确定采用高真空击密法进行处理“高真空击密法”具体的工艺流程是高真空排水和击密的多遍循环，这两道工序的相互作用，形成了高真空击密法的独特机理，其技术原理可称为“司力主动排水固结法”。主要的原理和特点为：利用高真空排水系统形成“负压”，对高含水量杜软土进行强制排水，有效减小土体的含水量和权始孔隙水压力，使得后续的击密能量能够有效债高。

2、在适当击密能的作用下，产生的赶孔隙水正压力在再一次真空“负压”的作用下可进一步增加压力差，加大排水效果。通过多次的排水和击密结合，使土体的含水量和孔阱比逐渐降低，密实度和承载力逐步提高。

3、由于存在高真空排水的作用，使得击密形成的超孔隙水压力很快得到消散，大大缩短了两遍击密之间吼时间，故虽然增加了施工工序却可以缩短总体工期。

4、处理后可在表层形成一层硬壳层，完全能满足道路的使用要求。高真空击密法技术加固软土地基的机理能够克服上述方法的缺陷，为地基处理提供了一种新的方法。针对本工程，高真空击密法的优势主要体现在：①补偿沉降所需的材料就地取材，对吹填的粉土、粉砂进行加固，无需大量的换填料，节省了大量资源、降低了工程造价并减小了对周围环境的影响；②地基处理影响深度>6m，在影响深度范围内的土层强度均有所提高，且在表层有至少3一3.5m厚的硬壳层，增强了道路的整体性，大大减小了使用期间的沉降；③高真空击密过程实质是排除土体中的水和气的过程，经强排水和击密后含水量、孔隙比降低，密实度和承载力提高，土体结构重组达到新的稳定状态，液化趋势基本消除。因场地地下水位较高，使用期间水位回升在所难免，但因此时土体结构经过重组，土体中的孔隙由原来的大孔隙变为微孔隙，即使水位回升，土体的含水量仍然较小，对道路的正常使用并无影响；④高真空击密过程是纯物理的过程，不向土体中添加任何添加剂，不会造成环境污染，符合现今的环保理念。

七、高真空击密质量控制

1、抽水系统控制

（1）管要尽量保持垂直，偏斜不大于5°，回填沥料要四周均匀，防止局部脱空，井点布设完毕后必需在48h内运转；（2）各个抽水系统连接处要用塑料薄膜密封，保证不漏气；（3）要根据抽水面积的大小以及地下水量的丰富程度选择合适的真空泵。

2、含水量和水位控制

降水过程中必须对含水量和地下水位进行控制，对含水量一般按每遍抽水时间进行含水量检测，检测时从地表下2m处取土样。第一遍含水量控制在30%左右（砂性土含水量稍大，粘性土含水量要小些），第二遍含水量控制在28%以下，第三遍含水量控制在25%以下；水位控制的方式是在降水区域内埋设水位观测孔，一般情况下每1000m2左右埋设一根水位观测管，每天进行观测和记录，水位达到地表2m以下才能强夯。

3、高真空排水过程控制

（1）高真空排水过程控制主要是控制抽水和停泵时间，既要保证抽水质量，又要尽量节约抽水费用。在正常抽水时除非水泵坏损需要修理停泵，其它时间是不允许随意停泵的，前期抽水每台泵要24h运转，随着抽水时间延长，水量减少，部分泵抽不上水来只能抽气时，可以暂停抽水，否则容易造成水泵损坏和油料浪费。

（2）为了控制抽水和停泵时间，在抽水泵和油水分离器之间安装真空表观测真空度，开始抽水时真空度在70kPa以上，随着时间延长水位下降，真空度逐渐降低，当真空度低于20kPa时地下水很难再抽上来，此时管内一般只能抽气，抽气时间超过2h该泵可以暂停抽水，停泵超过2h需要再次启动抽水，直至最后完成强夯施工。

4、强夯击密控制

（1）高真空击密是高真空排水和强夯击密的有机结合过程，因此排水和强夯的配合对于保证施工进度特别重要，强夯施工的设备以及夯坑填料都要满足高真空排水的进度，同时高真空排水的设备、管材及人员也要根据现场的实际情况作出合理的搭配，要尽快给后续的强夯施工提供作业面。

（2）强夯时要把强夯位置的井点管全部拔出，防止地下水顺井点管冒出，要保证每遍间歇时间，使孔隙水压力得到充分消散。

（3）在强夯施工的过程中，不需要拔出的井点管尤其是最外层管都要一直进行高真空排水，直到强夯施工结束，以防止地下水进入施工区域。

（4）强夯施工除了要与高真空排水配合施工外，还要满足相关规范及设计要求。

八、结束语

随着当前使用技术的不断进步，高真空击密法施工被不断的使用，不仅节约了施工成本还缩短了施工周期，提高施工质量。

参考文献

[1] 封明聪.地基处理新方法高真空击密法的机理与优势比较[J].黑龙江交通科技，2006，153（11）：54-55.

[2] 武亚军，张孟喜，徐士龙.高真空击密法吹填土地基处理试验研究[J].港工技术，2007，（1）：43-46.