浅析真空联合蓄水堆载预压在软弱地基中的应用

【摘要】根据广东省某地区的工程实例，对真空联合蓄水堆载预压加固软弱土地基在具体地质条件下的应用，分析了真空联合蓄水堆载预压加固软土地基的施工工艺和加固机理；通过室内土工试验和现场测试比较加固前后土的物理力学性质指标的变化及抗剪强度指标的提高。

【关键词】软弱地基；真空预压；施工工艺；抗剪强度;

中图分类号：TU991.34文献标识码：A

真空联合蓄水堆载预压法是真空预压在水中的应用，通常水下真空预压与堆载预压结合在一起，利用真空产生的负超静水压力，加上膜上水荷载，加快了软弱土体加固进度和强度。为发展和推广水下真空预压技术,本文结合水下真空预压技术在广东沿海地区的某工程实例，分析水下真空预压技术处理软弱地基的施工工艺和加固机理以及对加固效果的评价，为广东沿海地区水下真空预压技术施工与设计提供一些经验。

一、工程地质概况及地基处理设计方案

（一）工程地质概况

本工程为广东省某市多栋多层、小高层、高层和超高层住宅，住宅区内主楼为11~32层，地面以上高度41~100m。采用框架、剪力墙或框支剪力墙结构。主楼有1～2层地下室，埋深7.20m。该场地原始地貌类型属于滨海滩涂，目前经人工吹填造地平整而成，地形较平坦，地表标高约2.0～3.0m，场地整平标高为5.9m。但场地西南、东南和东北部仍长期存在地表水，地表水最大深度约1.00m，勘察时测得各钻孔孔口标高介于1.60～3.82米之间。鉴于本场地地层中普遍分布有淤泥软土层，层厚0.00～18.40m不等，平均约7.2m，呈饱和、流塑状态，具有高含水量、高触变、低强度、欠固结的特点。为减轻场地填土堆载及工后使用时发生于软土层的固结沉降给建筑物带来的不利影响，故对本场地淤泥软土层采取真空联合蓄水堆载预压进行加固处理。

根据钻探结果场地内自上而下的土层名称、厚度及岩性见下表1。

表1土层名称厚度及岩性

（二）地基处理设计方案

为加快本场地软土层的固结沉降过程，使之能在指定周期内各项固结指标能达到预期效果，采用排水板+真空联合蓄水预压对场地淤泥层进行软基处理。

本场地采用真空联合蓄水堆载预压施工工艺流程示意图如下：

（三）真空联合蓄水堆载预压加固机理

真空预压法是在软土地基表面先铺设砂垫层、埋设垂直排水竖井，再用不透气的封闭膜使之与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过埋设的排水竖井（本工程采用塑料排水带），用真空装置进行抽气。抽气使地表砂垫层及排水竖井内形成负压，使土体内部与排水竖井之间形成压力差。在压差作用下土体中的孔隙水不断由排水竖井排出，从而使土体固结。真空联合蓄水堆载预压在施工中，根据本工程现场抽真空时需抽取大量的地下水，加之真空预压时膜必须采取辅助密封措施，膜上覆水可以起到密封作用，保证膜下的真空度，同时也可以到预压荷载的作用，实际预压荷载等于膜下真空荷载和膜上水压荷载之和，饱和软粘土地基在真空荷载和膜上水压荷载共同作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙体积慢慢减小，地基发生固结变形，同时，随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。

三、检测结果分析

本工程检测采用室内土工试验及现场的十字板检测手段结合进行，对软基处理后试验数据进行综合分析评价，从而客观科学地评价软基处理效果。

（一）室内土工试验

处理前本工程就淤泥土进行了室内土工试验，本次共采取了21件原状土试料，并按国家标准《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）进行了土层室内试验，试验结果见表2。

表2处理前淤泥土物理力学性质指标统计表

本场地淤泥软土层采取真空联合蓄水堆载预压进行加固处理后进行了室内土工试验，本次共采取了23件原状土试料，并按国家标准《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）进行了土层室内试验，试验结果见表3。

表3处理后淤泥土物理力学性质指标统计表

从表2及表3可以清楚地看出，检测场地内处理后的淤泥软土在检测深度内天然含水量减小了3.22%、孔隙比减小了2.53%、塑性指数减小了1.02%、压缩系数减小了10.92%、压缩模量增加了4.76%、内聚力增加了21.43%，说明本场地淤泥软土层采取真空联合蓄水堆载预压进行加固处理具有一定的效果。

（二） 电测十字板检测试验

十字板检测试验是采用电阻应变式十字板头，利用静力触探仪贯入装置将十字板头压入到不同的试验深度，借助齿轮扭力装置旋转十字板头，用LMC-D310型静探微机量测出土的抵抗力矩，从而计算出土的抗剪强度。十字板检测试验结构见表4。

表4十字板剪切试验统计表

3.14

从表4可以清楚地看出，检测场地内处理后的淤泥软土在检测深度内原状土抗剪强度平均值为25.7，其中在0~5米深度内其原状土抗剪强度平均值增加了24.5%、重塑土抗剪强度平均值增加了34.2%；在其他深度范围内的试验结果，原状土及重塑土抗剪强度平均值也均有增加。说明本场地淤泥软土层采取真空联合蓄水堆载预压进行加固处理具有一定的效果。

4结论

1. 真空联合蓄水堆载预压对沿海地区淤泥软土具有一定的加固效果。

2. 真空联合蓄水堆载预压可以改善淤泥软土的物理力学性质指标。

3. 真空联合蓄水堆载预压可以提高淤泥软土的抗剪强度。

参考文献

[1] 建筑地基处理技术规范．北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2] 建筑地基基础设计规范．北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3] 土工试验方法标准. 北京：中国建筑工业出版社，1999.

[4] 电测十字板剪切试验规程，中国建筑工业出版社，2000.

[5] 叶观宝，高彦斌等．地基处理（第三版）．北京，中国建筑工业出版社，2009