吕四港软土地基处理实验简介

吕四港软土地基处理实验简介

康卓1宋先勇2

中国城乡建设发展有限公司北京100191中交一航局第一工程有限公司天津300456

摘要：南通港吕四地区由于开发需求，对原港区吕四作业区环抱式港池位于吕四港镇镇域的北部，大洋港与大唐电厂之间进行了围海造地工程，由现有海挡围堤围合至1m等深线附近，围合区域陆域纵深850m～1700m。环抱式港池陆域面积为2479万㎡，水域（港池）面积为1053万㎡，可利用岸线长度22422m。吹填完成后对软土地基的处理势在必行，选择合理的技术进行地基加固至关重要，前期施工中采用了强夯固结排水的方式进行了作业，但许多场地不适合采用强夯的方式进行处理，故而引进增压式真空预压OVPS施工工艺进行工程试验，试验工程中采集数据为后期工程提供指导意见。

关键词：软土地基；地基沉降；深基坑

Abstract:TheportofNantongLufourareaduetothedevelopmentneedsoftheoriginalportLVfouroperationareasurroundingbasinislocatedinthetownofLusigangtownsnorthoftheseareclamationprojectbetweenoceanportandDatangPowerPlant,theexistingthebreakwatersWaidiketo1misobathneartheenclosedareaoflanddepthfrom850mto1700m.Amplectantharborlandareaof24million790thousandsquaremeters,water(harbor)areaof10million530thousandsquaremeters,thecoastlinelength22422m.Itisimperativetothetreatmentofsoftsoilfoundationofdredgerfilliscompleted,choosereasonabletechnologyoffoundationreinforcementisusedintheconstructionofprecompactionconsolidationdrainagewayofoperation,butmanysiteisnotsuitableforthedynamicmanner,sotheintroductionofPressurizedVacuumPreloadingOVPSconstructiontechnologyforengineeringtest,provideguidanceforlaterengineeringdataacquisitiontestengineering.

Keywords:softsoilfoundation;foundationsettlement;deepfoundationpit

0引言

本实验位于南通滨海园区,项目地貌类型属于海积平原区，场地原始地形属于海堤外侧潮间带，目前场地刚吹填完，吹填标高在6m左右，地势相对平坦，局部低洼处积水，吹填土固结时间短，结构松散，土质差，易塌陷，实验场区内存在大量淤泥质粉质粘土夹粉砂，强度极低，需采取有效手段进行固结处理，在处理软弱地基方面，真空预压已经有了几十年的历史，起初用于围海造地，经过几十年的运用改进，技术愈发成熟，逐渐被引用到各行各业的软土处理。真空预压的合理运用更为很多工程节约了成本，保证了工程的质量。

本文将介绍吕四港地区一块采用OVPS真空预压法处理软土地基的实验案例。进行实验的场地为吹填造地吹砂后淤泥集聚的区域，处理的土层中夹杂大量粉砂，且存在土层的不均匀性，淤泥深度1米至6米不等，若不进行处理，后期不均匀沉降对上部设施建筑的影响可想而知。

针对以上情况，我公司组织有关科研力量，采集了类似淤泥质土样进行深入分析，采用我公司的专利产品和地基处理专利技术，对模型土样进行多次新技术新材料的预压固结实验，取得了良好的加固效果。于2017年2月中旬进场试验，5月中旬完成地基处理，并取得显著效果，达到了预期目标，为后期启东地区软基处理提供了可靠的处理手段。

1技术简介

1.1传统真空预压加固方案的优缺点分析

传统真空预压技术的优点是设计施工工艺成熟，有多年的应用经验，设计和施工均比较简单。但该技术可能存在如下几点不足：

(1)塑料排水板在长时间的排水过程中会发生不同程度的井阻、涂抹效应，传统的真空预压技术无法解决这一难题。

(2)传统真空预压技术是通过砂垫层这一“中介”介质将真空度传递至排水板的，而非直接传递，因此存在部分真空度损失，容易导致地基处理失效。

(3)采用砂垫层作为传统真空预压的排水通道，由于中粗砂资源紧缺，砂垫层的费用要远高于一般的土方费用，将造成费用增加。

本实验采用改进的OVPS真空预压工艺解决上述几点不足。

1.2OVPS软地基处理技术简介

OVPS淤泥处理技术是一种基于真空预压技术原理，集多项创新技术而成的软基处理技术，它是集防淤堵排水板技术（Flow）、直通与无砂垫层技术（Direct）、高效节能大泵技术于一体的真空预压技术。该技术可以明显降低井阻、涂抹效应对排水固结的不利影响，减少排水通道的堵塞，减少真空度随深度的衰减，可以避开传统技术中对砂资源的依赖，最终实现提高加固效果、缩短工期、节约工程造价的目的。

主要特点：

（1）直通与无砂垫层

采用特制的掌形接头（见下图）将竖向塑料排水板与水平真空管直接连接，使真空度在真空管与排水板之间畅通传递，既减少了真空度的损失，又取消了砂垫层。

1）减少真空度的损失有利于提高软基加固效果，缩短工期。

2）取消砂垫层则可以避开对砂资源的依赖，缓解砂源不足对工程建设的制约，同时也节省了购买砂垫层产生的较高费用，有利于控制工程造价。

（2）防淤堵排水板

防淤堵塑料排水板是由滤膜和芯板通过特殊工艺连成一体，它的这种特殊结构，使其具有整体性好、抗拉强度大、通水量大的特点。根据淤泥中粘土颗粒的粒径分布灵活调整滤膜孔径的大小，能够有效克服粘粒在排水板滤膜周围富集而造成的淤堵现象，达到最好的畅通式效果。

（3）高效节能大泵系统技术

抽真空采用高效节能大泵系统，开泵率要求100%，达到一次处理面积达6~8万平方米，真空度达85KPa以上的效果。该高真空系统主要由以下设备组成：

电力设备：总配电箱、分配电箱、集控室构成新型抽真空设备的用电三级控制。该系统较传统真空预压动力系统可节约至少50%的电费，且施工管理方便，场地内电缆使用较传统工艺节约85%。

2工程简介

本实验场地面积约15000㎡，长约200m，宽75m，场地内淤泥深度在1m至6m不等，场地淤泥普遍存在夹砂现象，为保证真空预压效果，满足后期用地需求，实验采取分级密封沟的措施保证密封性，首先在场地四周挖设第一道密封沟，第一层密封膜直接埋入，在第一道密封沟外侧5m处挖设第二道密封沟，第二层密封膜埋入第二道密封沟。根据场地淤泥的深度及含砂量调整排水板处理深度以及密度，含砂量高的间距适当增加，含泥量高的适当加密布置排水板，根据监测数据分析，抽真空约2个月，连续5天日沉降量小于2㎜，卸载检测满足承载力100kPa要求。

施工流程：场地排水机械插设排水板（部分区域人工加密插设排水板）连接排水板组成真空系统铺设编织布针刺布铺设密封膜抽水卸载检测

3主要施工阶段概述

3.1防淤堵排水板的插设施工

部分区域人工加密

3.2排水系统的连接

通过手型接头将竖向排水通道（排水板）与横向排水通道（PVC钢丝软管）连接，并用木工枪钉固定；然后铺设主、支真空管（主管采用Φ50mm，支管采用Φ25mmPVC钢丝软管），主管和支管采用变径三通、四通手型接头与支管连接，并用木工枪钉固定，组成上下一体直通的排水系统。

真空抽水

4监测成果

抽真空过程中对场地进行监测，监测项目有：

①表层沉降；②土体孔隙水压力变化监测；

③场区边深层土体位移监测；④真空度监测。

4.1表层沉降监测：地表沉降为插板期间沉降与真空预压沉降之和，沉降值157mm~447mm，累计平均沉降287.2mm，沉降-时间曲线见附图4.1.1。

图4.1地表沉降累计曲线

4.2孔隙水压力监测：通过实测数据掌握预压过程中孔隙水压力的消散情况，用以分析土体固结及强度增长情况，同时实现对预压过程的动态监测、指导施工。根据监测数据可知整个施工过程孔隙水压力消散良好。

图4.3膜下真空度变化曲线

5检测结果

抽真空卸载后第三方进行检测，检测内容：1、静载试验；2、十字板强度试验。

经检测，场区静载试验承载力均满足设计要求，承载力特征值均大于100kPa，十字板强度较加固前变化明显。

6结语

本地块采用增压式真空预压OVPS施工工艺对软土地基作固化处理，与传统真空预压相比，OVPS真空预压法有以下优点：

1直连技术：采用手型接头，直接连接排水板与真空管，取代中粗砂粉砂垫层,实现低碳环保。缩短真空传递路径，减少了真空度的沿程损失，加快固结时间，提高加固效果。

2防淤堵技术：控制排水板滤膜孔径、达到最佳泥水分离效果。利用土性与滤膜孔径关系，研制特殊滤膜材料的高性能排水板，有效克服泥沙通过滤膜时造成的淤堵，达到最佳泥水分离目的。尤其是新近吹填的流塑状淤泥、渗透性非常差的土质加固效果更佳。

3大大缩短工期：常规真空预压光抽真空时间就需要4个月以上，采用增压式真空预压OVPS施工工艺从进场施工到卸载验收只需4个月，其中抽真空时间缩短至60~90天。缩短工期在讲究效率的当今显得尤为重要。

综上所述，无论是从工程质量、工期还是经济考虑，增压式真空预压OVPS施工法都是一劳永逸的。

参考文献：

[1]金亚伟刘宏伟增压真空预压淤泥固结处理系统超压真空密实法岩土工程学报。

[2]金亚伟余学鹏崔俊杰等增压真空预压淤泥固结技术的实验研究

[3]龚济平徐超金亚伟采用改进真空预压技术加固软土地基的试验研究港工技术2012年6月