真空降水联合低能量强夯在吹填土地基中的试验与应用

刘秋燕

摘    要：通过对真空降水联合低能量强夯加固原理的阐述，结合上海某临港新城吹填土地基处理中的应用进行了现场试验研究，证明了方案的可行性。并在此基础上确定了大面积施工的参数和工艺。推广真空降水联合低能量强夯法的应用，可为今后沿海地区类似大面积吹填土地基的处理提供借鉴。

关键词：地基处理;低能量强夯;吹填土;真空降水

1  概述

随着我国经济的快速发展，沿海城市基础建设项目的投资不断加大，发展工业区，开拓城市新空间等思路逐渐被用来解决城市用地资源紧张的问题。但是沿海地区地基多为吹填土，土体颗粒细小，天然含水量和孔隙度大，渗透性小，因此其力学性能比较差，一般不能直接参与工程应用，需要进行处理。近年来在理论和试验研究的基础上，真空降水联合低能量强夯法作为一种新的复合式地基处理技术被越来越多的应用在工程中。该方法是对强夯法的改良，充分发挥井点降水和强夯的技术优势，通过强夯前进行真空排水，可以降低场地的地下水位及土层含水量，加快强夯后超孔隙水压力消散，从而缩短强夯间歇时间，减少施工周期，使强夯法适合于加固软弱地基。本文结合上海某临港新城吹填土地基处理工程，对真空降水联合低能量强夯法在加固吹填土的适宜性和工艺参数进行探讨。

2  场地工程地质条件及试验方案设计

2.1  場地工程地质条件

某临港新城场地占地面积约为180公顷，地貌类型主要为河口、砂嘴、砂岛相和潮坪相。浅层土层自上而下依次为填土、吹填土和粘质粉土夹砂质粉土。吹填土主要以粉性土为主，由于场地吹填时间较短，含水量高，吹填土未能有效固结，因此，较多区域一般在1.0m～2.0m左右范围分布软弱层，粉性土呈松散状态，一般设备无法行走。本工程场地条件较为复杂，存在多种地层类型，同一地层类型下由于吹填时间、吹填料的差异，浅层土极其不均匀，大部分区域属欠固结土，是典型的软土地基类型，且受工程建设的工期要求，限制了地基处理方法的选取。

2.2  试验方案设计

本工程场地处理效果应满足常规施工设备操作及行走，可作为一般建设场地使用。地基处理后，浅层地基承载力特征值不小于60kPa;控制浅层地基的均匀性，减少场地使用期内由于地基不均匀性产生的不均匀沉降。

该场地吹填土以粉性土为主，呈松散状态，土层内部夹较多粉质粘土，含水量高，吹填土未得到有效固结，表层由于固结及蒸发日晒原因，表层 1m～1.5m厚度的吹填土土性稍好。该类型场地可考虑的处理方式有：堆载预压、真空预压、水泥土搅拌桩、高真空降水联合低能量强夯。堆载预压土方量要求极大、工期要求长，因此不适合本工程;深层搅拌桩是处理软土地基的一种好方法，但本工程地基处理面积很大，若采用该方法势必带来很高的工程造价，且处理后影响后期场地建设基础施工，亦不宜作为本场地吹填土处理方式;对于真空预压处理方式，由于吹填土含粉性颗粒较多，难以形成大面积负压区，真空降水联合低能量强夯处理方法处理软弱土层在上海地区已积累了较多的工程经验，具有工期短、费用低、适用于大面积的地基处理经验，只要合理选择设计参数、控制施工流程，该方法对于处理此类吹填土场地能取得较好效果。

2.3  参数选取

该处理方法设计参数主要包括：夯锤和落距的选取、单点夯击能量、单点夯击次数及停锤标准、夯点间距及夯点布置、两遍强夯的间隔时间、真空井点降水类型、布置方式的选取、每次夯击前地下水位的控制等。设计参数汇总如表1。

2.4   参数确定有限元分析

本次计算采用单位脉冲法计算动接触应力。基于小变形假设条件，考虑地基惯性力，基于有限单元法的土体动力平衡方程针对本工程地基土特性进行分析，模拟实际施工产生的变形及对边界条件影响。首先根据初定的夯锤尺寸及夯击能量，分析单点夯击情况下地基土变形情况。

强夯引起夯坑附近土体应力高度集中，其影响范围一般在垂直方向为4m～6m，水平方向为5m左右，产生的最大夯沉量计算值为43cm，最大水平位移约5cm。该结果与本地区已有工程经验较为吻合。多点强夯产生的夯沉量与单点强夯相比，没有明显变化，但产生的应力呈整体分布状况，水平位移增长较为明显，最大水平位移超过8cm。

3  地基加固效果分析

强夯结束后间隔时间28天可对地基处理质量进行检验，可采用的方法一般为：天然地基载荷板试验、静力触探、十字板、标准贯入试验等方法。由于场地处理前已进行表层吹填土检测工作，采用静力触探试验结合小螺纹钻孔取土相结合方式，考虑通过表层土处理前、后效果进行比较，可以更直观，且静力触探试验曲线连续，受人为影响因素较少，对土性的反映较为客观，故本次检测方法采用静力触探试验，具体布置及施工要求为：按100×100m方格网布置，孔深6m;静力连续贯入，试验时贯入速率为1.2m/min;采样间距为10cm，进场前探头按照标准进行标定。经检测发现，通过真空降水联合低能量强夯处理吹填土地基，达到了预期效果，地基承载力在处理后有了较大幅度的提高，满足设计要求。

4  结论

真空降水联合低能量强夯法处理吹填土地基，将低能量强夯与井点降水相结合，加速孔隙水压力的消散和水的排出，在本工程地基加固中取得成功，进一步推广了该技术的应用，为沿海地区类似地基的加固提供了借鉴。目前本工程已经投入运营，取得了良好的加固效果，大大缩短了施工工期，节约了成本，实践证明真空降水联合低能量强夯法是一种快速、经济、有效的地基处理方法，具有较好的应用前景。

参考文献：

[1] 殷宗泽，龚晓南.地基处理工程实例[M].北京：中国水利水电出版社，2011.

[2] 廖正龙.浅谈市政道路软土路基处理技术应用[J].科技创新与应用，2013（19）：193.

[3] 姜殿坤.浅谈道路工程中软土地基的加固方法[J].黑龙江科技信息，2009（10）：31～33.