吹填超软土表层处理技术

摘要：真空预压技术作为一种经济可靠、快速简便的地基处理技术，已在全国各地得到了广泛的应用。近年来随着吹填造陆工期越来越短，如何进行超软土表层处理成为采用真空预压进行软基加固考虑的关键因素。本工程通过预处理前后取土试验成果对比分析,吹填超软土表层预处理取得了良好效果，可为类似的吹填造陆工程设计施工提供借鉴。

关键词：超软土真空预压表层处理预处理深层加固

中图分类号：TU47 文献标识码：A

引言

对土地资源匮乏的沿海地区，综合开发利用滩涂资源进行围海造陆工程，是促进当地海洋经济的发展的当务之急。吹填成陆作为经济、成熟的工艺已被广泛采用。

吹填土沉积时间短，一般具有天然含水率高、孔隙比大、均匀性差、压缩性高、抗剪强度低等特性。因其自身固结速度很低，等待其自然沉积后再投入使用，时间成本过高。根据沿海地区多年积累的大量地基处理工程经验，吹填土场地一般经过半年以上的晾晒以提高吹填土表面承载力，然后采用在软土中打设竖向塑料排水板后，进行真空预压，使软土达到排水固结效果，消除沉降，从而提高软土的强度，是较经济合理的地基处理方案。

本文结合天津地区吹填造陆工程实例介绍超软土表层加固技术的要点，对采用地基处理预处理加固超软土表层形成工作垫层进行分析总结。

1.工程地质条件

1.1 场地地层分布及图质特征

根据勘察资料，该场地埋深20.00m深度范围内，地基土按成因年代可分为以下3层，按力学性质可进一步划分为6个亚层，现自上而下分述之：

1）吹填土层（Qml）（地层编号1）

2）全新统中组海相沉积层（Q42m）

3）全新统下组沼泽相沉积层（Q41h）（地层编号3）

2.设计施工方案

2.1 真空预压设计

2.1.1 垫层系统——吹填土表面，铺一层编织布+二层荆笆+一层长丝土工布，再吹填0.8m厚砂性土

复合表层处理法，它既能充分发挥砂性土垫层的应力分散作用，又可充分发挥荆芭的刚性和抗拉作用，把松散材料连接成一个可承载上部荷重的整体，大大提高吹填土地基承载力，保证施工机械和人员作业安全。

2.1.2 排水系统——水平排水层：中粗砂垫层；竖直排水体：B型塑料排水板。

组成的立体排水系统，能够有效的排出待加固软土地基中的水和空气。

1）水平排水层

砂性土上铺设0.4m厚砂垫层，形成水平向排水通道，砂的含泥量小于3%，干密度应大于15kN/m3，渗透系数应大于5x10-3cm/s。

2）竖直排水体

施打B型塑料排水板作为垂直排水通道，排水板呈正方形布置，排水板间距为1000mm。

3）塑料排水板打设深度

真空预压标准区塑料排水板打设深度根据加固软土层厚度确定，根据地勘资料分析暂定为-13.0m。

2.1.3 抽气系统——ø63mm软式滤管+三层密封膜+射流泵

将膜下砂垫层和土体内的空气和水抽出，使其形成负压，以降低土中的孔隙水压力，增加土体的有效应力，从而使土体加速排水而压密。

3.地基处理预处理技术要求

1）铺设工作垫层

在吹填泥面铺设一层编织布(150g/m2)和一层土工布(短丝、300g/m2)。编织布采用人工进行铺设，接缝处现场进行缝合；土工布在工厂缝合搭接宽度不小于50mm，现场缝合搭接宽度不小于200mm。

2）打设塑料排水板

按照设计要求打设塑料排水板，利用浮筏采用人工插塑料排水板。塑料排水板外露0.8m。打设最后一根塑料排水板距加固区边界不大于0.5m。打板后应将板口处淤泥清除干净，采用沥青或塑胶带封头。塑料排水板留出外露部分截成固定长度，以便于与滤管绑扎。

采用B型塑料排水板作为垂直排水通道，排水板按正方形布置。真空预压区塑料排水板间距为1.0m，人工插板长度暂定为3.0～5.0m（受人工施工条件限制）。

3）铺设滤管

滤管可采用ø40mm软式透水管，要求每个区域统一规格。应采取工厂化集中生产，管体打孔并外包透水滤布后，成卷运到施工工地使用，管体严禁采用再生材料，为保证滤管质量，不允许现场加工。

管路连接：连接管件采用钢管、硬塑料管或胶管，抗压强度不小于1.0MPa，长度300mm左右，管件套入滤管的长度不小于100mm。

铺设滤管时可以根据现场实际情况对二通、三通和四通的数量及形状以及滤管间距做适当调整，但应确保滤管排水通畅。

4）铺设土工布

在滤管上面铺设一层土工布(长丝、300g/m2)。水平排水通道采用滤管及其上下两层土工布，塑料排水板与滤管缠绕绑扎连接。

5）挖压膜沟、铺密封膜

密封膜采用二层聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，厚度为0.12～0.14mm，密封膜要求在工厂热合一次成型。

密封沟最浅进入不透水层顶面以下0.5m。

6）安装射流泵、真空表

射流泵按约1000m2布置一个，安装后的射流泵应能形成不小于0.096MPa的真空压力，射流泵的功率不小于7.5kW，扬程不小于26.0m。

7）连接抽真空设备，试抽气，检查，正式抽气。要求膜下真空度稳定地保持在60～70KPa，试抽气膜下真空压力达到60～70kPa后可开始计时，并转入正常抽真空阶段，时间为40～60天，真空预压期间膜上可覆水，覆水厚度宜为20～40cm。

8）卸载：满载预压40～60天卸载后进入常规真空预压地基处理程序。

4.预处理加固效果分析

5.1 沉降观测数据

根据现场观测预处理抽气时间为60天，预处理期间沉降量为0.9～1.1m。

5.2 预处理后取土检测实验成果（略）

5.3 预处理加固效果分析

通过对超软土区域预处理加固前后取土对比，预处理后吹填土层土体含水率、孔隙比有大幅降低，土体的快剪指标强度有大幅提高，对比加固效果十分显著。

《岩土工程技术规范》（DB 29-20-2000）表5.2.4-3淤泥和淤泥质土地基承载力基本值如下：

天然含水率w% 36 40 45 50 55 60 70

f0(kPa) 100 90 80 70 60 50 40

根据《岩土工程技术规范》(DB 29－20－2000)，按土体物性指标查得预处理加固表层土体承载力在50kPa以上，铺设中粗砂垫层后能够保证塑料排水板打设机和施工人员作业安全，超软土区域经过预处理后，排水系统和抽气系统设计同管口区域。

5.结语

本工程表层吹填超软土预处理成功实施，吹填土场地的地基承载力得到大幅度提高，为进一步施工提供了初步条件，通过本次预处理工程的成功实施，可得到以下结论：

1）通过预处理进行表层处理在本工程的成功实施，说明在新近吹填超软土上，采用真空预压预处理形成稳定的工作垫层较常规的复合垫层处理方法有较明显的优势。新近吹填土排除表层浮水后即可进行表层预处理，这样缩短了真空预压法处理软土地基的整体工期、拓展了真空预压深层处理的可实施性、提高了真空预压法地基处理的时间经济性。

2）受施工条件制约和实际使用需要，地基处理预处理是真空预压方法是在新近吹填超软基土上的浅层应用，同常规的真空预压技术要求相比较低，加固效果相对较差，主要为满足下部施工需要。

3）在超软土地基浅层真空预压法加固中，地基处理预处理具有一定的加固效果，同时节约了常规真空预压使用的中粗砂垫层材料，减少工程投资、节约施工工期。

参考文献：

1、《真空预压加固软土地基技术规程》（JTS 147-2-2009）

2、《水运工程塑料排水板应用技术规程》（JTS 206-1-2009）

3、《港口工程地基规范》（JTS 147-1-2010）

4、《软土地基处理技术》中国交通建设集团2006年5月

5、《地基处理手册》中国建筑工业出版社2008年6月