排水盲沟在真空预压地基处理工程中的应用

摘要：传统的真空预压法自20世纪80年代后期被成功应用以来，大量工程实践证明是加固软土，如淤泥和淤泥质土的有效方法，至今仍是软土地基的主要处理技术。

对于吹填土及原泥面以下原有软土层中的淤泥、淤泥质土和吹填土等饱和粘性土场地，多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。

关键词：真空预压、排水盲沟、地基处理、加固处理

中图分类号：U213 文献标识码： A

引言：本文通过分析排水盲沟在天津港某地基处理项目地基加固过程中的应用，对加固区域内使用中粗砂垫层和排水盲沟代替中粗砂垫层的加固区域地基加固效果进行对比，为排水盲沟在以后类似地基处理工程中的应用提供了重要参考依据。

1.工程概况

该项目工程区域滩面高程为0.7～-0.8m,为加快本工程整体实施进度，尽快形成流水工作面，同时根据吹填施工工艺的特点和加快吹填工程施工进度的要求，并为造陆吹填工程和软基处理工程提供施工通道，在本工程区域内新建两条隔埝，隔埝成“十”字型布置，将工程区域划分为4个分区。此布置方式有利于增加吹填泥在吹填区内的流程，可大大减少流失率。

2.真空预压法简介

真空预压法处理软土地基技术为预压排水固结法的一种，其主要有两个部分组成，即排水系统和抽气系统。设置排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件，并借助排水系统来传递真空压力，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离，减少加固的时间。抽气系统就是产生固结压力的装置。

真空预压是荷载一次施加到85kPa以上，附加应力在塑料排水板深度内基本为矩形分布。经真空预压处理后的地基，其地基承载力达到80kPa以上。真空预压作用下土体的固结过程，是在总应力基本保持不变的情况下，孔隙水压力降低，有效应力增长的过程。由于塑料密封膜使其被加固土体得到密封，当采用抽真空设备抽真空时，砂垫层和垂直排水通道内的孔隙水压力迅速降低，土体内的孔隙水压力随着排水通道内的孔隙水压力降低而逐渐降低。土体孔隙水压力降低量全部转化为有效应力增加值。所以，地基土体在新增加的有效应力作用下，促使土体排水固结，从而达到加固地基的目的。

3. A区地基处理方案

3.1 地基处理设计

3.1.1 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0.4m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、土工布的刚性和抗拉作用，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。

3.1.2 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0.3m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（暂定）。真空预压保护区局部靠近原有围埝区域存在透气的抛石埝体，该区域采用打短板的方法，且不穿透透气层，排水板底应距抛石埝体顶部大于1.0m。

3.1.3 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。

4.B区地基处理方案

B区开始施工后，中粗砂垫层铺设进度落后，砂源匮乏，曾一度致使施工进度停滞。

根据现场的实际情况，为了解决施工难题，设计经过参考相关规范，大胆的采用了排水盲沟代替中粗砂垫层，解决中粗砂资源匮乏的难题。

4.1 B区工程地质条件

东二区B区的吹填土排水后表层土为淤泥，平均含水率100～120%，吹填土地基表层承载力极低，根据施工需要，在深层处理前先进行地基处理预处理（真空预压浅层处理。

4.2 地基处理设计

4.2.1垫层系统——吹填土经过预处理+0.4m～0.8m厚砂性土

一般经过预处理后，吹填土表层具有较高的承载力，可直接铺设砂垫层施工。由于东二区B区原吹填土含水率高，孔隙比大，压缩性高，预处理阶段沉降量较大，需要吹填砂性土补齐交地标高，砂性土垫层为排水盲沟的开挖提供了有利条件。

4.2.2 排水系统——水平排水层：排水盲沟代替中粗砂垫层；竖直排水体：B型塑料排水板

1）排水盲沟特征

沿塑料排水板上部排水板头的土体中与塑料排水板平行的设置砂沟，塑料排水板的排水板头直接连接滤管，滤管埋置与砂沟中，砂沟内回填中粗砂。一般每两排排水板设置一条纵向砂沟，然后每隔一段距离设置一条横向连接砂沟，同时用四通将纵横向滤管连接，形成水平排水的网状排水结构。

2）排水盲沟技术要求

（1）在吹填砂性土工作垫层上挖设砂沟，回填中粗砂，砂沟控制底宽不小于20cm,深度不小于20cm。

（2）滤管采用ø40mm软式透水管。

（3）在沿塑料排水板上部排水板头的土体中与塑料排水板平行地设置有砂沟，塑料排水板的排水板头直接连接滤管，滤管埋置于砂沟中。

（4）纵向砂沟间距为2倍排水板间距，横向连接砂沟为5～10倍排水板间距（排水板间距根据加固要求设定为850～1000mm）。

（5）保证滤管上部下部至少有10cm厚的砂垫层。

（6）中粗砂要求含泥量小于3%，干密度应大于15kN/m3，渗透系数应大于5x10-3cm/s。

排水盲沟断面图

排水盲沟平面布置图

5. A区、B区加固效果分析

5.1 孔隙水压力对比

通过对比以上A区采用中粗砂垫层和B区采用排水盲沟代替中粗砂垫层两种情况下深层地基处理期间孔隙水压力变化曲线可知，两种情况下真空度在排水板打设深度内均传递良好，孔隙水压力的下降幅度从上之下均较大，这说明排水盲沟是有效的。。

5.2 室内土工试验成果对比

通过对比以上A区采用中粗砂垫层和B区采用排水盲沟代替中粗砂垫层两种情况下加固后土工试验结果对比，两种情况下土体含水率均降低了30%至40%，孔隙比大幅降低，吹填土层由原淤泥、淤泥质粘土加固后变为粘土、粉质粘土，土体工程特性得到改善。两种方法加固效果基本相同。

5.3 十字板剪切试验成果对比

通过对比A区采用中粗砂垫层和B区采用排水盲沟代替中粗砂垫层两种情况下加固后十字板剪切试验结果对比，两种情况下土体加固后分层土体(吹填土层和原地基土层)换算地基承载力特征值均大于80kPa，符合设计卸载标准，均满足较低要求。

6.结语

通过对排水盲法地基处理工程中应用加固效果分析可知，在砂源匮乏时采用排水盲沟代替中粗砂垫层具有受砂源制约小、工程造价低、施工质量易于保证的特点，相比传统中粗砂垫层法节约70%中粗砂。

排水盲沟的使用应结合当地实际情况，与人工费、工期等综合起来考虑其经济性，在以下情况下不建议使用排水盲沟法：

1）砂源来源充足，不存在进料困难的问题。

2）地基处理经过预处理，表层承载力高，可直接进行砂垫层作业，不存在补标高问题，如果在为了挖设盲沟吹填砂性土，无论从工期和投资方面均不经济。

综上所述，在砂源紧缺地区或砂源进场困难时采用排水盲沟法代替中粗砂垫层具有重要意义，值得其他类似工程借鉴。