第１２卷 第７期 ２０１２在 中 国水运 ＶｏＩ．１２ ＪｕＩＹ Ｎｏ．７ ２０１２ ７月 ０ｈ ｉ Ｄａ Ｗａ￣ｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ 无砂垫层真空预压法在某填海造地工程中的应用 谢摘勇，康爱荣 （中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北武汉４３００７１） 要：文中通过无砂垫层真空预压法在连云港海滨新城吹填项目中的应用分析，表明无砂垫层真空预压法处理超 软淤泥地基施工工艺、处理效果、成本控制等方面切实可行，且具有很好的经济性。 关键词：无砂垫层；真空预压；超软淤泥；效果 中图分类号：ＴＵ４７２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－７９７３（２０１２）０７—０２６７—０２ 一、前言 褐色，灰褐色，饱和，含云母及少许腐殖质，局部混砂 不均，底部夹薄层砂，呈流动状。该层广泛分布于勘区地表， 真空预压技术作为一种高效、施工工艺成熟的地基处理 方法已经得到全面应用。它由真空泵的抽水、抽气，向密封 膜下的竖向排水体传递真空度形成负孔隙水压，以达到土体 水、气排出，土体加固密实的目的。 分布厚度薄，平均层厚１．１ｍ。该层土质差，高含水性、高 压缩性、，低强度，力学强度极差。 ①一２淤泥（Ｑ ） 灰褐色，褐色，饱和，含云母及腐殖质，局部混砂不均， 土质均匀细腻，呈流塑状。该层连续分布于①一１层之下，是 勘区上部的主要地层，该层土质差，压缩性高，强度低，透 传统上的真空预压技术的水平排水体一般都采用５０ｃｍ 以上的砂垫层，但由于工程条件，砂源等因素，在很大程度 上制约了该法的应用，无砂真空预压法技术应运而生。该法 取消了常规真空预压法中的水平排水砂垫层，将软基中的垂 直塑料排水板与真空抽气管直接连接，起到节省砂料、降低 费用、缩短加固工期的作用。下面以连云港海滨新城某填海 水性差。平均层厚６．８６ｍ。含水率约７０％，孔隙比１．９５， 压缩系数１．６ＭＰａ‘。，渗透系数：Ｋｖ＝２．８７Ｘ １０名ｃｍ／ｓ； ＫＨ＝２．９６Ｘ １０一ｃｍ／ｓ。 造地项目的无砂真空预压实例简单介绍该法的应用。 二、工程概况 ①一３淤泥（Ｑ ） 灰色，灰褐色，饱和，含云母及少许腐殖质，土质均匀 细腻，呈流塑状。该层连续分布于①－２淤泥之下。大部分钻 孔均有揭露，分布连续稳定。该层平均层厚３．７５ｍ，平均标 连云港海滨新城一期工程位于海滨新城中部，该项目为 填海造地项目。场地吹填材料为新城景观水域疏浚土及新城 外围海域疏浚土。 高一９．６４ｍ，力学、物理特性与①一２类似。该层含水率约７８％， 孔隙比２．１８，压缩系数２．４６ＭＰａ～，渗透系数：Ｋｖ＝１．８７ Ｘ １０名ｃｍ／ｓ；ＫＨ＝２．３０×１０一ｃｍ／ｓ。 ①一４淤泥质粘土（Ｑ ） 由于本工程吹填土都为粘粒含量很高的淤泥，吹填区吹 填完成经晾晒３个月后，场地除表层留有一层软壳层外，下 层吹填土仍为流态，强度极低，无法满足二级开发要求。为 最大限度的节省地基处理费用，降低初期投资成本，结合本 工程场地条件、中粗砂来源和价格及费用等因素，本次一级 开发采用无砂垫层真空预压法对吹填区进行加固处理，以达 到场地二级开发要求。 三、工程地质 灰色，灰褐色，饱和，含云母及少许腐殖质，土质均匀 细腻，呈流塑状，局部为淤泥。该层多呈透镜体状分布于① 一２及①一３层中。该层平均层厚２．４８ｍ，平均标高一１０．４５ｍ。 该层具有土质差，高压缩性，低强度，力学强度低、透水性 差的特性。 ②粘土（Ｑ ） 黄褐色，褐黄色，局部灰绿色，饱和，可塑～硬塑状。 根据地质勘察资料，所揭示的地层主要为第四系全新统海 相沉积层（Ｑ ）和海陆交互相（Ｑ 小 ）地层，上部为淤泥 及淤泥质粘土层，中部为可塑～硬塑状粘土及粉质粘土；下部 主要为软塑～可塑状的粘土及中密～密实状粉细砂及中粗砂。 将勘区地层各单元土体的分布及物理力学特性自上而下详述 如下： 含少量铁锰质浸染及钙质结核，粒径２－３０ｍｍ，局部达 ５０ｍｍ。局部夹灰白色高岭土。该层连续分布于①一３、①一４ 层之下，分布稳定，是勘区中部的主要地层。该层平均层厚 ８．６ｌｍ，平均标高一１６．１４ｍ。该层土质较好，力学强度较高， 具中等压缩性。其物理力学指标为：天然重度１９ｋＮ／ｍ。， ０层：吹填土 吹填土为吹填区周边海域取土，该层呈流动状，含水量 ８０％以上，粘粒含量大，力学强度极差，平均吹填厚度约 ３．０ｍ￣４．２ｍ。吹填经晾晒３个月后，表面除形成一层约 孔隙比０．９３，压缩系数０．３２ＭＰａ～。 ②层粘土层往下为粉质粘土、粘土及粉细砂层，土质都 相对较好。 四、无砂垫层真空预压法设计、施工 ３０ｃｍ软壳层外，其下仍为淤泥淤泥，属于欠固结土。 ①一１浮泥（Ｑ ） 收稿日期：２０１２．０４—０１ 本工程地处海州湾潮问带，吹填土虽经晾晒，但其强度 作者简介：谢勇，中将第二航务工程勘察设计院有限公司。 ２６８ 中国水运 第１２卷 仍然很低，由于连云港地区中粗砂稀缺，且本次吹填造地为 土地一级开发，为减少初期投资成本，拟对本区域进行无砂 垫层浅层真空预压处理。 １．处理方法 真空预压浅层处理主要针对表层４ｍ￣５ｍ的软弱土层， 使表层地基承载力达到设计要求。该法竖向排水采用塑料排 水板，水平排水采用软管与塑料排水板直接搭接，集中汇入 主滤管，然后进行真空预压处理。无砂真空预压法典型断面 详见图１。 图１ 无砂真空预压法典型断面图 ２．主要材料指标 （１）编织布 单位面积质量≥２００ｇ／ｍ ，经向断裂强力≥４０ｋＮ／ｍ， 纬向断裂强力≥２８ｋＮ／ｍ，顶破强力３．２ｋＮ； （２）塑料排水板 Ａ型，渗透系数≥０．５×１０～ｃｍ／ｓ。 （３）主、滤管 原设计采用 ６３的波纹管，环刚度不小于１２ＫＮ／ｒｎ， 但在该工程试验区使用此管施工时发现，膜下真空度达到 ８０ＫＰａ后，大部分主、次滤管受压变形严重，影响加固效果， 在大面积施工时，将主、次滤管变更为０５０波纹管，环刚度 不小于１ ８ＫＮ／ｍ，施工表明，滤管变形率大大降低，排水通 道通畅，效果较好。 （４）无纺土工布 单位面积质量≥２００ｇ／ｍ。，厚度≥１．８ｍｍ，断裂强度 ≥３２５ Ｎ／５ｃｍ，断裂伸长率≤８０％。 ３．无砂垫层真空预压法施工 无砂垫层真空预压法由于不采用砂垫层做水平排水，且 一般的对于超软弱地基来说无法实现机器插板，因此其施工 工法有区别于普通的真空预压施工。 医 —臣困 匝巫 巫画函— 蓝困 匡萄 叵困—咂蓝 匦 面 匝 ’．［夏圃 ｌ ｉ ｒ＿—：— ｌ塑墼： 士— 墨堕坚Ｊ 图２施工工艺流程 无砂垫层真空预压法主要施工工艺：待吹填淤泥晾晒落 淤后，铺设一层编织布，然后人工施打塑料排水板，打设深 度约为５ｍ，在本项目中基本能穿透吹填土层，进入原土层 Ｉ～２ｍ，间距为０．８ｍ，正方形布置；为加速表层土的排水、 提高地基整体承载力，在排水板中部位置补插深度为２ｍ的 短板；塑料排水板与水平滤管的搭接在陆地施工，搭接完成 后再进行人工插板，再将主滤管与次管连接，挖压膜沟和铺 设密封膜进行真空预压，初估预压时间ｉ７０ｄ。为防止滤膜 破坏，在滤膜与滤管间加设一层无纺土工布。 五、处理效果 本工程预压施工时间约１８０ｄ，场区沉降量为 ８７２ｍｍ￣１，１６０ｍｍ，压缩率约为１７．４％－２３．２％，推算的 最终固结度约为８０．１％－８５．２％。 预压施工完成后，对其处理效果进行了检测，检测手段 主要有十字板剪切强度、钻孔取土试验及在现场载荷板试验。 １．十字板剪切试验 通过加固前后现场十字板剪切试验可以看出，各加固土 层的抗剪强度均有所提高。浅层处理区主要加固土层为淤泥 （层号０）（吹填淤泥）、淤泥（层号１—２）。浅层处理区１—１ 层淤泥的十字板抗剪强度由加固前０．５－６．８ｋＰａ增加到加固 后８．５￣２ １．３ｋＰａ，１—２层淤泥的十字板抗剪强度由加固前 １．３—１５．８ｋＰａ增加到加固后６．１￣２８．３ｋＰａ。 ０ ５ ｌｒｊ １５ ２０ ２５ ３０ ０ ５ １ ０ １ ５ ２０ ２５ ３０ ５ Ｉ ４ 强度（ｋＰ ） 强度（ｋＰ ） ４ ？ Ｉ２ Ｉ● ● 。 １ ’ ‘ ｌ ＿ 。 。。 。 ： １ ． 、． ２ ’ ？ － Ｉ一 ０。’ ～ ● 一。 － ● ４ 。 ｔ加固前 ３ 。 加固前 －加固后 ‘ ＿ 加固后 ５ —４ 标高‘ ｑ ９区中心点加固前、后｜＿字板强度对比崮 标高‘ ｑ ４区中心点加固前、后十字板强度对比同 ２．加固后各土层土性指标 加固后各加固区主要加固土层吹填土层（０层）淤泥的含水 率平均值约为５７．６％，湿密度平均值约为１．６８ｇ／ｃｍ。，孔隙比 平均值约为１．５７６；１—２层淤泥的含水率平均值约为５８．４％， 湿密度平均值约为１．６６ｇ／ｃｍ。，孔隙比平均值约为１．６０４。 ３．载荷试验 预压处理后进行现场载荷试验，浅层处理区载荷板面积 为０．５ｍ。，正方形。根据载荷试验观测结果推算，浅层加固 区各区的地基承载力在５０ｋＰａ以上。 从预压处理完成后的各项检测数据可以看出，无砂垫层真 空预压加固加固后地基承载力大大提高，土质改善效果明显。 六、结语 （１）无砂垫层真空预压法处理超软淤泥地基切实可行， 且处理效果显著。 （２）该方法的成功应用，节省了作为水平排水体的中粗 砂以相应的施工费用，经济性效益显著，具有广阔的应用空间。 （３）本工法可广泛应用于地基承载能力极低土质的先期 处理，以提高表层软土强度。 参考文献 ［１１ ＪＴＳ Ｊ２０６—１—２００９，水运工程塑料排水板应用技术规程［ｓＩ． 【２Ｊ ＪＴＳ １４７—１—２０１０，港口工程地基规范［ｓ１ ．【３Ｊ ＪＴＳ １４７—２—２００９，真空预压加固软土地基技术规程【ｓ１．