真空-覆水联合预压法加固大面积软土地基的工程实践

维普资讯 http://www.cqvip.com ７４　安徽建筑　２００７年第５期　真空一覆水联合预压法加固大面积软土　地基的工程实践　刘和叉　（合肥市供电公司，安徽合肥２３０００１）　摘要：文章结合某工程的软基处理的实践，研究了真空一覆水联合预压法加固机理和效果，并与真空预压法和堆载预压法进行了比较。通过　现场研究表明，该加固方法在提高超软大面积地基承载力方面效果显著。　关键词：真空预压；真空一覆水联合预压法；地基承载力；加固效果　中图分类号：ＴＵ４７１．８；ＴＵ７５３．８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００７－７３５９（２００７）０５—００７４—０３　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｖａｃｕｕｍ－ｈｅａｐｅｄ　Ｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　Ｓｏｆｔ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｕ　Ｈｅｗｅｎ　（Ｈｅｆｅｉ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈｅｆｅｉ　２３０００１，Ｃｈｉｎａ）　、Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｖａｃｕｕｍ－ｈｅａｐｅｄ　ｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ　ｉｎ　ａ　ｓｏｆｔ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｉ　ｒ（　ａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｊｃｅｔ　ａｎｄ　ｍａｋｅｓ　ＣＯＩＩＩ—　ｐａｒｉｓｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖａｃｕｌｌｍ　ｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｈｅａｐｅｄ　ｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒｏｖｅｓ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｉｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｔｏ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅ　Ｉｈｅ　ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　ｓｏｆｔ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｗｉｌｈ　ＶａＣ［Ｉ—．　ｕｍ－ｈｅａｐｅｄ　ｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓｔｖａｃｕｕｍ　ｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ；ｖａｃｕｕｍ－ｈｅａｐｅｄ　ｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ；ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆｆｎａｎｄａｔｉｎａ：ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　１　概述　软土的特点是含水量很高、孔隙比大、压缩性高、强度低、　透水性差，在建筑物荷载的作用下极易产生大的沉降和沉降　差，往往需进行地基处理。真空预压法是一种排水固结法，由瑞　典皇家地质学院Ｗ．ＫＪｅｌｌｍａｎｉ教授于１９５２年提出的，２０世纪　、　ｊ孥低后的　互　、８０年代真空预压法在我国得到推广，如今真空预压已经成为加　、　固软土地基十分有效的措施之一。由于真空预压是通过抽真　空，在加固区内产生负压，使软土中的水、气加速排出而达到加　固软基的目的。真空一覆水堆载联合预压则是在抽真空的基础　ｆ　Ｉ　｝ｌ　｝　上再施加覆水堆载，这样可以节约堆载预压材料，降低工程成　原１．压力　Ｉ增加的有敬应力　本。本文拟对真空一覆水联合预压加固软基的机理、研究现状　以及地基加固效果进行分析探讨。　图１　翼空预压有效应力变化图　２真空一覆水联合预压法加固机理　真空一堆载联合预压法具有真空预压和堆载预　得双重　从图１可知，真空预压加固地基时，真空度越高，沿深度衰　效果，但不是二者的简单叠加，这已在许多文献中证明出来　联　减越小，增加的有效应力越大，则加固效果就越好。由于孑Ｌ隙水　合预压时的有效应力变化如图２所示。从渗透规律来进一步分　压力是一个球应力，所以真空预压增加的有效应力是各向相等　析其加固效果，根据达西渗透定律可知增加水头差Ａｈ和减少　的，如图３所示，被加固地基中某点应力的单元的摩尔圆大小　排水距离￡，均可加速土体排水固结。真空预　的加同机理是通　并没有改变，只是向右移动，加固后剪应力大小也没有改变，卸　过降低土体中孔隙水压力，即使加同区域形成负的超静孔隙水　荷后被加固土体由正常固结状态变为超固结状态，地基土的强　压力，加固区内外存在水头差，使之形成渗流所需要的水力梯　度沿超固结包络线ＯＥ　退到Ｆ点，与加固前相比土体强度增　度；而堆载预压是由于堆载产生正的超静孔隙水　力，促使土　加了△Ｊｒ。　中水分排出而使强度得以提高。州者联合作ｊ＝ｆｊ，增加水头差　Ａｈ，促成空压消散更快，加固效果更好。　收稿日期：２００７—０６—２０　３现场实验研究　作者简介：刘和文（１９６９－），男，安徽安庆人，毕业于华北水利水电学　３．１工程概况　院，学士，工程师，国家一级注册建造师。　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７　Ｎｏ．５　桩基研究与地基基础　７５．．．．．．．．．．——Ｐ　Ｚ　图２真空一堆载预压有效应力变化图　啪枷枷川　珈枷珈珈　　．图３真空预压时摩尔圆变化示意图　某工程建在淤泥地基土上。已探明的地质资料显示土层分　布如下：①层冲填土，土质松软不均；②层淤泥，流塑，含植物腐　殖质，局部夹泥炭薄层及粉砂薄层，高压缩性；③层粘土，可塑～　硬塑状态，中偏低压缩性；④层粉质粘土，可塑　软塑，局部夹　淤泥粉质粘土，中等压缩性。由于填土淤泥在２ｍ　１５ｍ之间，其　分布深厚、承载力低且排水固结条件差，故必须对其进行处理。　受场地限制，打桩机械设备无法进人场地。同时基坑的开挖也　极困难。经过综合比较，本工程采用真空预压加固法对场地进　行加固处理，设计地基承载力为８０ｋＰａ。场地内各土层的土质特　征见表１。　地基土分层及主要物理力学指标　表１　在场地平整后，铺设一层复合土工布，然后铺设３５ｃｍ厚的　砾石垫层，打设塑料排水板，间距为１．０ｍ，梅花型布置，深度按　打穿淤泥层来控制。整个场区打设深度范围为４．０ｍ　１６．０ｍ。铺　设２０ｃｍ砂垫层，在砂垫层中挖管沟，埋设主管和支滤管，挖深　度１．５ｍ左右的密封沟。铺设一层彩条布两层真空膜，将膜四周　埋人沟内，覆土密闭，安装真空没备，试抽真空，真空度达到稳　定后在真空膜上覆水，以起到堆载作用。图４为埋设好后场地　的剖面图。　以Ａ区为例，其加载曲线如图５所示，抽真空从２００４年５　月１９日开始，２００４年５月２８日达到８０ｋＰａ，并一直稳定在设　６　４　１．覆水２．覆盖膜３．砂垫层４砂井　５．真空泵６．密封沟　图４真空预压工序剖面图　ｆ　八／　—　—　齄－荷载加载过稍ｋｌ　［／　．　．　　．　。，　．　！　图５真空加载过程　计要求，６月５日覆水０．５ｍ，抽真空历时７４ｄ。　３，２加固效果分析图　３．２．１现场监测结果　表面沉降是进行软基加固效果分析的基础，其变化规律是　控制施工进度及安排后期施工的重要指标之一，也是理论研究　结果是否正确的最直接检验标准和加同效果最直接的反映。各　种监测点位置见图６。图７、图８分别为累计沉降曲线、沉降速　率曲线。由图中可看出在抽真空初始阶段，大约２个星期内，沉　降速率较大，最大达２－０ｃｎｇｄ，随后缓慢减少。覆水前０Ａｃｍ￣，覆　水后沉降速率增大到０．６ｃｎ　，ｄ，可见覆水取得一定的效果。在土　体同结过程中，土体发生压缩沉降，通过不同时间的观测，可以　得到不同土层在加固过程中的沉降曲线，同时了解各土层的　缩情况，进一步判断加固深度及稀个土层的加同效果，由隔９　可见，土层压缩主要在０￣５ｍ左右。表２为并个监测点的固结　度，均远远大于设计要求的同结度超过８０％，表明真空覆水预　对该范围内的土体加固效果明显。　ｖ一膜下真空度（８点１，Ｓ一地面沉降（１０点），Ｙ一试验点（３点）　图６现场监测和试验点　至卸载前，场内平均沉降为３１．６ｃｍ，预测工后沉降为　６．２ｃｍ，平均固结度为９８．０７％，实测地表在真空度８０ｋＰａ下沉降　速率连续５ｄ为２．０，ｄｍｍ以下，达到设计卸载要求。　３．２．２现场测试结果　加固前后在现场进行了静荷载板试验。加固前地基承载力　维普资讯 http://www.cqvip.com

７６　一＿目１）世蛙噬　■　安徽建筑　一　一　　一一　０啪啪一　一　一　瑚瑚螂瑚枷删姗　一　一　一ｉ一一　连好　　一一　一　一　２００７年第５期　瑚　瑚　瑚　枷　日期　５－１８　５－２２　５－２６　５－３０　６－３　６－７　６－ｌｌ　６－ｌ５　６－ｌ９　６－２３　６－２７　７一ｌ　７－５　７－９　７—１３　７－１７　７－２１　７－２５　７－２９　０　—５０　１　—■　一ｌ０ｏ　Ｉｌ　Ｉ＇．－｜　ｌＩ｜　　１　■　一　一１５０　———１　－．　＿　－　＾　—２００　—．昔｜　■－－Ｉ　Ｌ　Ｉ、　一—’ＩＩ－。＿。・・一Ｄ一Ｄｌ２—一ｌ（＿５ｌ　４ｍｍ】—】。’・卜一Ｄｎｌ２一—２（－３１ｍ０ｒ’　Ｉｎ、。—’－．●一＿－Ｄ２Ｉ－３卜（－—ｌ７　ｍ．１—●一Ｄ３一ｌ　‘Ｄ２－４‘一５Ｄ２—６｛一１　ｍ１　ｆ－７ｍ１　ｍ】　？—■●一Ｄ３—２（Ｄ２—５（－－３ｍ　４ｍ　一—’●一Ｄ３—３（－２ｍ１　　—　ｌ一　１’　—－‘－　ｌ　ｌ　—＼　图９不同深度的沉降历时曲线　５一ｌＢ　５—２Ｂ　６—７　６一ｌ７　６—２７　７—７　７一ｌ７　７—２７　地基固结度的计算　表２　—◆一Ｓ７　鹰　—■一ＳＢ９　ｌ自　、　　＝。　ｔ　｜　。＊毋一　－－－＿一　．ｉ　’’　１Ｈ■●。　图７累计沉降曲线　地基承载力极限值对比　表３　８０ｋＰａ。承载力增长幅度超过６００％，场地平均固结度９８．０７％，　工后沉降６．２ｃｍ，加固效果明显的深度为４ｎ，。　②利用覆水进行联合堆载预压，节约了堆载材料，降低了　工程成本，可以推广应用。　图８沉降速率曲线　．　参考文献　一般有２０ｋＰａ　３０ｋＰａ，而加固后试验点的地基极限承载力为　［１］ＪＧＪ７９－９１，建筑地基处理规范【ｓ】．北京：中国计划出版社，１９９１．　１９３　ｋＰａ、１５８ｋＰａ、１６３　ｋＰａ，大于设计值８０ｋＰａ，达到设计要求。　［２］娄炎．真空排水预压法加固软土技术【Ｍ】．北京：人民交通出版　４结论　社，２００２．　［３］　徐跃．利用沉降观测值推求最终沉降量和固结系数的方法【ｊ】．　通过真空覆水联合预压加固机理的分析以及其在实际工　公路，１９９４（２）．　程中的应用，可得到以下结论。　［４］　曾国熙．地基处理手册【Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社，１９９８．　①利用真空一覆水联合预压对吹填土及软土地基进行大　［５］　邓龙照，柯朝辉．大面积真空预压在南沙一期工程中的成功应用　面积加固效果良好，抽真空历时７４＜ｔ，地基承载力特征值超过　【Ｊ］．水运工程，２００４（３）．