1、公路 年月第期 收稿日期：文章编号：（）中图分类号：文献标识码：工法技术特点及软土加固效果评价李智文，金亚伟，唐昌意，吴宏生，王敏超，钱明（珠海市规划设计研究院珠海市 ；江苏鑫泰岩土科技有限公司宜兴市 ；珠海建工控股集团有限公司珠海市 ）摘要：排水固结法是欠固结海相淤泥加固处理的有效方法，工法（增压式真空预压）在常规真空预压的基础上进行技术改进，具有防淤堵、无缝连接、降水增压和水气分离等技术特点，具有节能减排和加固效果好的技术优势。系统介绍了 工法的技术特点，通过某深厚软土路基处理的应用，验证了 工法的优越性，经加固后检测可知，工后沉降（），满足设计及规范要求；淤泥改善为淤泥质土，物理力学性能
2、指标有显著提高；原状土十字板剪切强度提高幅度，重塑土十字板剪切强度提高幅度 ，灵敏度降低幅度，地基稳定性提高，土的结构性减弱；地基承载力特征值均不小于 ；处理效果较好，可为类似软土工程加固提供参考。关键词：软土地基加固；增压式真空预压工法；海相淤泥；降水增压；防淤堵；管板连接；节能减排海相淤泥普遍具有含水量高、孔隙比大、压缩性大、承载力低、结 构 性 强、欠 固 结、呈 流 塑 状 等 特征，易导致地基发生较大的工后沉降和失稳，工程问题较突出，需进行加固处理后方能作为建构筑物地基，复合地基法处理欠固结淤泥，桩土难以协同变形，易出现不均匀沉降。排水固结法具有工程造价低、工后沉降均匀、加固效果好等
3、优点，普遍用于海相淤泥的加固处理。真空预压法利用大气压作为预压荷载，减少了土方资源的使用，具有节能环保的优势，广泛应用于软土工程加固处理。众多专家学者开展了相关研究，王思刘等分析了负孔隙水压力下的典型饱和软黏土三向固结试验特性，提出考虑负孔隙水压力和土体三向变形影响的固结沉降计算方法。魏雁冰等研究表明分级真空加载方式能降低排水板的淤堵，延缓“土柱”现象的出现，提高疏浚淤泥土的整体加固效果。在工程应用层面，真空预压普遍存在处理深度有限、竖向排水体易淤堵、整体加固效果不理想等问题。如何通过新材料研发及工艺改进，有效提高真空预压的加固深度和处理效果，达到节能环保的目的，是工程界急需探索的难点问题，本
4、文通过工程实例应用验证了 工法（增压式真空预压）的加固效果，可为类似工程提供借鉴。工法技术特点 工艺流程工艺流程：铺设工作垫层黏土密封墙施工打设塑料排水板及增压管管板连接形成管网系统埋设监测仪器真空设备安装铺设土工布及密封膜真空稳压 抽真空施工监测真空卸载效果检测交工验收。技术特点 防淤堵排水技术整体式 型防淤堵塑料排水板是采用特殊滤膜和芯板热熔成一体的新型材料，具有整体性好、抗拉强度高、滤膜孔径大的特点，有效克服了泥砂通过滤膜时造成的淤堵问题，有效降低了淤泥地层中排水板的涂抹和井阻效应，保障滤膜的有效性和排水通畅性。滤膜可根据淤泥颗粒尺寸调整孔径大小，达到最佳泥水分离的目的。尤其是新近吹填的
5、流塑状淤泥、渗透性极差土质加固效果更佳。其优点：连续梁结构，整体性好、强度高、滤膜薄、等效孔径大和降低淤堵。常规滤膜与防淤堵滤膜对比如图所示，由图可知，常规滤膜膜厚、经纬线明显、经纬线处透水性差。防淤堵滤膜膜薄、无扎压痕迹、孔径大、降低淤堵。型排水板与常规型排水板指标对比如表所列，由表可知，在滤 年第期李智文等：工法技术特点及软土加固效果评价膜抗拉强度相同条件下，型排水板在纵向通水量、滤膜渗透系数和排水板抗拉强度方面均优于常规型排水板。图常规滤膜（左）与防淤堵滤膜（右）对比表 型排水板与常规型排水板指标对比对比项目常规型 型纵向通水量（）滤膜渗透系数（）排水板抗拉强度（）滤膜抗拉强度 干态 湿
6、态 无缝连接技术采用手型接头将排水板与真空支管直接连接（图），代替了常规真空预压中砂垫层和透水滤管，实现了低碳环保，缩短了真空传递路径，并减少了真空度的损失，加快土体固结速度，提高加固效果。其优点：塑料排水板与真空管直连，形成无缝连接，缩短真空传递路径，减少真空度沿程损失，采用钢丝软管代替真空滤管，避免真空滤管抽瘪的问题。图管板直连构件 降水增压技术降水增压技术是增压式真空预压的核心技术之一。抽真空初期通过降低水位把上层淤泥的浮容重转变为湿容重，对下部土体形成加载，以达到促进下部土体固结的作用。抽真空后期对软土一定深度进行侧向增压，加大土体内部与排水板之间的压力差，在增压气体的作用下，土体产生
7、微裂隙，加速土体的孔隙发育，使土体中难以排出的水分子定向移动，匀速分布压力，缩短排水路径，加速土体固结，达到真空联合堆载 的预压效果。降水增压管选用有特殊微孔做成的过滤层，形成能收缩的水平井微孔透水管。降水增压管由刚性弹簧支撑，可适应过大沉降造成的竖向变形。降水增压工作原理如图所示。图降水增压工作原理降水增压管井由钢丝弹簧、编织透水滤布组成，透水滤布有层结构，如图所示。弹簧复塑作为支撑结构，在弹簧上经纬编织网状绕滤布，再横向绕丝夹住滤布形成透水滤布，一次性形成，底端设置螺旋反扣接头封堵管底，另一端接螺旋反扣接头与滤管连接并内置真空芯管，形成降水井，把真空送至底部，使水分向降水管底部集中，真空由
8、底部向上扩散，同时水位下降至降水管管底，形成降水作用。抽真空后期进行空气增压，增大土体压差，加快水分排出，淤泥固结沉降。图降水增压管构造 水气分离技术水气分离技术可以有效提高真空利用率，并缩短施工时间。水气分离技术原理如图所示。利用集水井水气分离，将真空传至集水井，由集水井分布个口，每一出口连接真空主管，主管再分布在支管上，达到真空压力均匀分布的目标。真空泵采用资源节约型水环式真空泵，自动控制且安全性好。传统真空系统配备 射流泵，真空分布均匀性差，每台真空泵加固面积约 。水气分离技术配备台 真空泵和台 的抽水泵，加固面积约 ，用电量为传统真空泵的，可有效节约用电量，具有节能环保的优势。图水气分
9、离技术原理工程应用及效果评价 工程概况 项目概况某项目位于珠海市平沙新城，包含条次干路，道路红线宽度，里程约 。拟建场地为鱼塘或滩涂，地层中分布有深厚软土层。工程地质条件根据勘察报告显示，地层自上而下如下。（）人工填土：褐黄、灰褐色，主要由黏性土混合少量石英砂组成，部分位于塘坎及河坎，表面有植物根茎分布，局部路段为新近堆填，主要由黏性土混约 的砂及少量碎石，粒径，其密实度不均匀，结构呈松散状态，层厚 。（）淤泥：深灰、灰黑色，含有机质，局部夹有大量贝壳碎屑，具腥臭味，无摇震反应，无光泽反应，韧性及干强度高，呈饱和、流塑状态，层厚 。（）黏土：褐黄、灰褐、深灰等色，主要由黏粒组成，局部深度段含薄
10、层状中粗砂，无摇震反应，有光泽反应，干强度及韧性较高，呈饱和、可塑状态，揭露厚度 。（）淤泥质黏土：灰黑色，含少量有机质，局部含砂及贝壳残体，略具臭味，摇震反应缓慢，无光泽反应，干强度及韧性高，呈饱和、流塑状态，层厚 。（）粗砂：褐黄、灰白、褐灰色，主要成份为石英，不均匀，含 的黏性土，呈饱和、中密状态，揭露厚度 。（）砂质黏性土：褐灰、褐黄、灰白等色，由花岗岩原地风化残积而成，原岩结构较为清晰，无摇震反应，稍有光泽，干强度及韧性中等，呈饱和、硬塑状态，揭露厚度 。（）余下为风化花岗岩层。岩土物理力学性能指标如表所列，典型工程地质剖面如图所示。表岩土物理力学性能指标地层承载力基本容许值 压缩模
11、量 直剪快剪强度内摩擦角（）黏聚力 天然重度（）人工填土尚未完成自重固结 淤泥 黏土 淤泥质黏土 粗砂 砂质黏性土 设计参数采用 工法进行软土路基加固处理，竖向排水体采用 型防淤堵塑料排水板，板间距 ，正方型布置；增压管长度 ，间距 ，正方形布置；密封系统：加固四周采用压膜沟和三膜两布进行密封，膜上设置 的保护砂垫层；满载预压期不少于 ，膜下真空负压不小于 。采用真空与堆载联合预压的模式加载，加固后地基承载力特征值不小于 ，工法软基处理标准断面如图所示，主管出膜大样如图，管路布置大样如图。真空卸载标准：满载预压时间达到 ；连续 的沉降速率不大于 ，且最后连续的沉降速率不大于 ；路面设计使用年限
12、（年）内工后沉降 。加固效果评价 工后沉降预测本项目共布置个重点监测断面，每个断面设 公路 年第期 年第期李智文等：工法技术特点及软土加固效果评价图典型工程地质剖面单位：图半幅软基处理标准横断面单位：图主管出膜大样置个沉降监测点，其中 为路中测点，和 为路肩测点。受台风和土源供应的影响，断面处理周期 （年 月 日 年月日），断面处理周期 （年 月日 年月日），断面处理周期 （年月 日 年月日），打设排水板期间断面沉降 ，断面沉降 ，断面沉降 。作沉降荷载时间关系曲线如图单位：图管路布置大样 所示，由图 可知，满载后沉降逐渐趋于收敛，采用三点法 进行工后沉降预测，预测结果如表所列，由表可知，工后
13、沉降值在 ，均小于 ，满足设计及规范要求。室内试验指标对比加固前后土工试验指标对比如表所列，由表可知，加固后含水量由 降低至 ，降低幅度；加固后孔隙比由 减小至 ，减小幅度，由淤泥改善为淤泥质土；加固后液限由 降低至 ，降低幅度，由高液限土变为低液限土；加固后塑限由 降低至 ，降低幅度；加固后塑限指数由 降低至 ，降低幅度；加固后液限指数由 降低至 ，降低幅度，有效改善了流动状态；加固后压缩模量由 提高到 ，提高幅度，有效减小了压缩性；加固后黏聚力由 提高到 ，提高幅度，内摩擦角由 提高到 ，提高幅度 ，有效提高淤泥的抗剪强度和地基稳定性。原位十字板剪切强度对比加固前后十字板剪切强度统计于表，
14、由表可知，加固后原状土十字板剪切强度由 提高到 ，提高幅度；重塑土十字板剪切强度由 提高到 ，提高幅度 ；灵敏度由 降低至 ，降低幅度，由此表明加固后淤泥的抗剪强度有了明显地提高，结构性变弱，稳定性提高。图 沉降荷载时间关系曲线表三点法工后沉降预测统计断面编号测点工后固结度 表室内土工试验软土性能指标对比指标含水量孔隙比液限塑限塑性指数液限指数压缩模量 黏聚力 内摩擦角（）加固前 加固后 提高幅度 公路 年第期 年第期李智文等：工法技术特点及软土加固效果评价表加固前后十字板剪切强度统计土层名称指标统计件数最小值最大值平均值标准差变异系数修正系数标准值加固前 加固后 地基承载力检测加固后选取个试
15、验点进行浅层载荷板试验，压板尺寸为 的正方形，最大试验荷载 ，按七级进行加载。试验结果统计于表，由表可知，加载至 时，最大沉降量 ，均 值 ；残 余 沉 降 量 ，均值 ；回弹率 ；地基 承 载 力 特 征 值 均 不 小 于 ，满 足 设计要求。表浅层载荷板试验结果汇总试验序号承载力特征值 最大沉降量残余沉降量回弹率 结语（）工法在常规真空预压处理的基础上，应用了防淤堵技术、无缝连接技术、降水增压技术和水气分离技术，有效降低了排水板的井阻和涂抹效应，实现无砂真空预压的环保目的，通过初期降水和后期增压的手段提高了加固效果，水汽分离技术实现了节能减排的目标，具有很好的应用价值。（）通过实体工程的
16、验证可知，工法加固深厚软土路基工后沉降可控，加固后淤泥改善为淤泥质土，软土物理力学性能指标大幅度提升、抗剪强度显著提高，地基承载力特征值满足设计要求，由此表明，工 法 是 一 种 加 固 深 厚 软 土 地 基 的 有效方法。参考文献：唐昌意，胡正，李栋，等珠海平沙新城软土特性与处治对 策 研 究 建 筑 结 构，（）：宋许根，王志勇，柏威伟，等珠海西部中心城区大面积深厚软土工程特性研究岩石力学与工程学报，（）：龚晓南软土地区建筑地基工程事故原因分析及对策 中国土木工程学会年会西安，张玉成，杨光华，胡海英，等珠三角深厚软土地区浅基坑支护若干问题探讨岩土工程学报，（）：林奕禧，艾康洪，黄良机珠海地区软土的工程特性及工程建设 问 题 岩 石 力 学 与 工 程 学 报，（）：李栋，唐昌意，黄伟洪，等滨海超深软土刚性桩复合地基工作性能研究地下空间与工程学报，（）：赵炜炳排水固结加固软基技术指南北京：人民交通出版社，：王思刘，张冬琪，陈纪胜，等真空预压下软土地基的固结特性和沉降计算方法铁道科学与工程学报，（）：魏雁冰，李振鑫，李垚真空预压法加载方式的改进及试验研究 人民珠江，（）：刘智，唐昌意
