张祖臣--真空降水联合低能量强夯在软土地基中的应用

真空降水联合低能量强夯在软土地基中的应用

东营港广利港项目部张祖臣

摘要：本文结合东营广利港区海红路改造工程大面积吹填土地基处理工艺，介绍真空降水联合低能量强夯地基处理新工艺。真空降水联合低能量强夯的技术进一步拓宽了井点降水和强夯法的适用范围，为我国沿海地区工程建设中遇到的大面积吹填土加固问题提供了新的途径。

关键词：地基处理；真空降水；强夯；吹填土

一、概述

真空降水联合低能量强夯加固方法就是将强夯技术与井点降水结合起来的一种新的复合式地基处理方法，该法能够充分发挥强夯和井点降水的技术优势，利用井点降水来加速强夯产生的超孔隙水压力的消散和孔隙水的排出。本文结合东营广利港区海红路改造工程大面积吹填土路基加固工程，对真空降水联合低能量强夯加固法在加固大面积近海吹填土中的适宜性和相应的工艺参数进行探讨。

二、工程地质条件

根据该工程地质勘察报告提供的数据可知，本场地20.0米深度范围内土层分布较稳定，土层结构、土性特点基本一致，土层自上而下可分为：

海红路改造工程北半幅（原海红路路基土）主要是近代围海造地和开挖吹填形成的吹填土，南半幅主要是近期吹填和回填路基，吹填土厚度约为4 m，以粉土为主，其中

含有少量粉质粘土，由于吹填土形成时间短，具有含水量高，孔隙比大、强度低，在动力作用下易产生沉降和液化。为了确保路基强度和稳定，首先对吹填土部位进行挠动液化后重新固结，然后也是最主要的工序就是进行井点降水加强夯，最后进行整平碾压，以便达到设计要求的地基承载力。

本工程堤心结构考虑就地取粉土筑堤，堤心结构结合已建路基采用“袋装砂（粉土）棱体+中间吹填堤心砂（粉土）”。新建堤心材料由袋装砂和吹填堤心砂组成，土质以粉土为主，地质勘查显示，已建路堤堤身材料也以粉土为主。根据类似工程经验，采用真空降水联合低能量强夯法对回填土、堤心砂和原路基进行排水密实，最后在表层进行振动碾压。

三、路基地基处理施工技术要求

（一）主要地基处理参数

真空降水联合低能量强夯法技术参数一览表

（二）真空降水强夯法施工工艺流程

真空降水强夯法主要适用于高饱和土及排水不畅的软粘土，故真空排水先于强夯进行。施工前根据场地条件及处理目标确定降水和强夯的施工参数，其具体实施方案流程如下图所示。

开挖明沟、集水井平整场地，

平整场地，进行第二遍强夯

检测。

四、井点降水施工工艺

井点降水平面布置图

（一）施工准备

选择总管铺设位置，考虑真空泵的功率及能负担集水总管的长度，确定抽水水流方向及出水口位置，抽水泵位置的安放宜选择在同一侧，布置抽水泵安放位置的选择，在放置泵的方向外侧开挖集水槽排水。抽水总管为直径60mmPVC管，插入井管为直径38mmPVC管，总管与井管的连接采用软塑管，各种规格的管材分类码放整齐。

井点降水工艺流程图

施工准备管井定位水冲（机械）成孔

（二）井点埋设

1.测放井点

用钢尺测放井点，定位井管点用红色方便袋装入土放置在地面做好标识。

2.埋设井点

井管为直径38mm PVC管，井管下端为滤管，滤管长1m，管壁上钻有φ8mm的星棋状排列滤孔，为避免滤孔堵塞，管壁外包尼龙丝布作为滤网，在滤网外再围一段螺旋形铁丝，将滤网固定在滤管上，防止滤网脱落或下滑，保护滤管。

井点管埋设第一、二遍可采用导杆冲枪式水冲法成孔，第三遍必须采用机械成孔。导杆式冲枪将枪口端略插入地面下，开启冲枪水泵，枪口喷射高压水流冲击土体成孔，成孔深度略深于井点管长度。水冲法成孔后，关闭冲枪水泵，拔出冲枪，及时将井点管沉放孔中，并在井点管与孔壁之间填灌砂石滤层，该砂石滤层的填充质量直接影响轻型井点降水的效果，应注意以下几点：

（1)砂石必须采用粗砂，以防止堵塞滤管的网眼；

（2)滤管应放置在井孔中间，砂石滤层的厚度应在60~lOOmm之间，提高透水性，并防止土粒渗入滤管堵塞网眼。填砂厚度要均匀，速度要快中途不得中断，以防孔壁塌土；

（3)滤砂层的填充高度，至少要超过滤管顶以上部位，一般应填至原地下水位线以上，以保证土层水流上下畅通；

（4)井点填砂后，井口以下1.0～1.5m用粘土封口压实，防止漏气而降低降水效果。

水冲法成孔机械成孔

（三）井管与主管连接

主管在井点管处接一变径三通，变径规格同井管，主管的变径端与井管端采用透明软塑管连接，连接时用胶封堵接头孔隙，软塑管两端的连接部位再用薄膜束缚，防止接头漏气影响抽水效果。

主管与井管连接示意图

（四）抽水

井点管与集水管连接完成后需进行试抽，检查集水干管与井点管连接的软塑管的各个接头在试抽水时是否有漏气现象，发现这种情况应重新连接或用塑料薄膜密封，直至不漏气为止。在水泵进水管上安装一个真空表，在水泵的出水管上安装一个压力表。抽水真空度宜控制-0.03MPa～-0.06MPa，真空度以真空泵端安装的真空表读数衡量。当抽水设备运转一切正常后，整个抽水管路无漏气现象，可以投入正常抽水作业。抽出的水通过集水槽流出。有效降低水位至地表面以下第一遍为3m，第二遍为 4 m，抽水时间约一周。

抽水设备出水口

（五）降水水位观测

为了便于观测降水深度是否达到设计所要求的降水深度，在路基中每20m设置2个观测井点，以便于通过观测井点测量水位，并描绘出降水曲线。降水水位每天观测至少2次并书面记录，有效降低水位至地表面以下设计水位后，保持稳定水位2天才能拔管强夯。水位观测表见附表。

（六）井点降水系统的维护与保证措施

井点系统运转时，必须有专人操作与维护，通过一看、二听、三摸确保持续有效降水。配备备用真空泵和动力机械设备，一旦设备发生故障，立即换上备用设备保证设备连续运转、降水连续进行。

（七）井点降中应注意的问题

1.轻型井点降水应经常进行检查，其出水规律应“先大后小，先混后清”。若出现异常情况，应及时进行检查；

2.井点系统安装时应使整个系统高程协调一致，并与周围高程相适合；

3.弯联管最好使用透明的塑料管，能随时观测到抽水的状况；

4.井点系统安装要严密，防止漏气。经常检查真空度，检查管路系统有无漏气，及时排除隐患。还应检查井点管，适当控制抽水量或离心泵的真空度；

5.保证连续不断的进行抽水，避免由于间断抽汲导致滤网秋堵塞，影响降落曲线的稳定；

6.如考虑到施工机械的进出方便，可以在一侧留3——5米不设置井点，这并不影响整体的降水效果。但不一定要布置成U形状，否则会影响降水效果。

管线密封填充滤砂

五、强夯施工工艺

道路地基区低能量强夯施工参数汇总表

夯点布置（正方形）夯击击数夯击能（KN.m）第1遍第2遍第3遍第1遍第2遍第3遍第1遍第2遍第3遍4m×4m 4m×4m 4m×4m 2 3 3 800 1000 1200

淤泥开挖区及游泳池段100 1200 1400 （一）主施工工艺

强夯施工的主要施工流程为：场地清理、平整

业。具体工艺及施工注意事项如下：

1.场地清理、平整

每次井点降水设备拆除后，都需对强夯场地内凹凸不平、高差较大处再次平整，保证强夯作业。为保障井点降水作业对地下水位降低的作用效果，井点降水作业停止后应

12小时内完成强夯作业。

2.测量放线与夯点布置

夯点布置按设计要求为4m*4m的正方形，各遍夯点的位置应做好详细记录。夯点布置完毕后测量强夯作业前的场地标高。3遍夯击的点夯击数按设计要求确定，每遍夯点平面按梅花布置，夯点布置见下图。

3.夯击作业

起重机就位，夯锤对准夯点起吊到设计高度，设计高度按设计文件要求的各遍夯击能除以夯锤重计算得到，夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，按设计要求的点夯次数完成一个夯点的夯击作业，强夯全过程旁站，旁站记录表见附表。

强夯施工

4.夯后整平与回填加高

完成每一片区的一遍强夯后，夯坑需用推土机推平并进行场地标高测量，计算出夯击前后标高差。当每遍强夯、整平完成后场地标高与设计要求标高相比不足时，需外运回填土进行加高，并按此次强夯施工测量的前后高差，预留下一次强夯的施工标高。完成一次强夯后，继续进行后续井点降水施工。

5.路基整平

三次井点降水与强夯作业完成后，需对全部地基处理范围进行振动碾压作业。

（二）强夯施工要求

1.夯点间距偏差小于±500mm；

2.夯锤要求为8～15吨，底面直径2.3～2.5m，要求有通气孔。根据夯击能量确定夯锤锤重和夯锤落距，夯锤锤距偏差小于±100kg, 夯锤落距偏差小于±300mm；

3.夯击遍数3遍，相邻两遍夯击之间间歇时间为5～14天，夯击前要求地下水位深度满足要求；

4.真空降水时，应达到上表中所列的降水要求深度。

（三）振动碾压

采用270KN振动压路机稳压1遍，振动碾压4～6遍。碾压机一个来回为一遍，每遍碾压时间不小于4小时，碾压搭接宽度不小于30cm，相邻碾压遍间采用正交行驶方向交错碾压。

六、地基处理检测

（一）路基检测项目及方法

路基地基处理检测主要采用载荷板试验和钻孔取样土工试验进行，检测数量和检验方法为：

路基地基处理承载力检测主要采用浅层载荷板试验的方案进行，沿道路路基每200m 等间距检查4个断面，每个断面左、中、右各1点；监理单位见证检验1个断面。取样点深度分别为0.5m,1.0m,2.0m,3.0m,4.0m,5.0m。土工试验检测应符合《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009版）的有关规定。

（二）成果资料

检测报告除包括文字外应包括下列图表：

1.检测点平面位置图（附检测点实际坐标及高程数据）；

2.土工试验成果表（天然密度、含水量、颗粒分析（含粒径））；

3.压实度成果表；

4.载荷板试验地基承载力成果表。

（三）路基填料最小强度及压实度要求

路基填料最小强度和压实度要求

（四）路基在承载力和加固深度要求

地基处理后，路基在承载力和加固深度方面应该满足如下设计要求：

1.地基加固的有效深度为4～5m;

2.0～2.5m深度范围内地基承载力特征值f

≧120kPa;2.5～5m深度范围内地基承载

ak

力特征值f

≧80kPa;

ak

3.路基的工后沉降不大于30cm;

4.满足路基压实度要求；

5.路基回弹模量要求：表层回弹模量Eo≧46MPa。

七结语

真空降水联合低能量强夯的地基处理方法，充分利用了强夯和井点降水的优点，快速有效地改善排水条件，工期短，处理效果显著，对处理沿海大面积吹填土是行之有效的地基处理方法，真空降水强夯法主要适合于软粘土及高饱和土，对于软粘土，应采取有效措施避免出现“橡皮土”现象；对于高饱和土应特别注意表层土体液化及夯坑积水问题。真空降水强夯法可以有效处理软粘土及高饱和土地基，扩大了强夯的应用范围，具有明显的社会和经济效益，具有很好的推广和应用前景。

参考文献：

[1] 《广利港区疏港道路工程地质勘察报告》（2013年11月）

[2] 《海红路改造工程施工图设计说明及施工技术要求》

[3] 《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）

[4] 《建筑地基基础处理技术规范》JGJ 79-2002

[5] 《港口工程地基规范》JTS147-1-2010

附表1 强夯施工旁站监理记录表编号：YW/JL-25-04

真空降水联合低能量强夯在软土地基中的应用

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附表2 井点降水地下水位观测记录表

说明：北幅降水范围为沿降水边线向南 米范围。降水开始时间： 降水结束时间： 历时天数： 监理工程师：