超软海底淤泥吹填地基无砂垫层真空预压处理效果研究.pdf

1、第 24卷 第 4期2010年 8月江 苏 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )Journal of J iangsu University of Science and Technology(Natural Science Edition)Vol. 24 No. 4Aug. 2010超 软 海 底 淤 泥 吹 填 地 基 无 砂 垫 层真 空 预 压 处 理 效 果 研 究董 江 平 1 ,张 雄 壮 1 ,洪 雷 2 ,张 磊 2(1. 中 交 上 航 局 航 道 建 设 有 限 公 司 ,浙 江 宁 波 315200)(2.河 海 大 学 岩 土 工 程 研 究 所 ,江 苏

2、 南 京 210098)摘 要 : 通 过 对 真 空 预 压 场 地 出 水 量 的 分 析 ,研 究 了 无 砂 垫 层 真 空 预 压 法 的 适 用 性 .结 合 温 州 吹 填 地 基 处 理 工 程 现 场 试 验 ,对 该 方 法 在 超 软 海 底 淤 泥 吹 填 的 欠 固 结 土 的 加 固 效 果 及 加 固 前 后 的 土 体 物 理 力 学 特 性 变 化 进 行 了 研 究 . 结 果 表 明 ,无 砂 垫层 真 空 预 压 法 在 提 高 超 软 地 基 承 载 力 方 面 可 行 且 行 之 有 效 .关 键 词 : 超 软 海 底 淤 泥 ;吹 填 地 基 ;

3、欠 固 结 土 ;无 砂 垫 层 真 空 预 压 ;加 固 效 果中 图 分 类 号 : TU441 文 献 标 志 码 : A 文 章 编 号 : 1673 - 4807 (2010) 04 - 0335 - 06Effect of no2sand cushion vacuum preloading on ultra2softseabed silt hydraulic f ill founda tionDong J iangp ing1 , Zhang Xiongzhuang1 , Hong Lei2 , Zhang Lei2(1. SDC W aterway Construction Co

4、. L td. , N ingbo Zhejiang 315200, China)(2. Research Institute of Geotechnical Engineering, Hohai University, Nanjing Jiangsu 210098, China)Abstract: Based on the analysis of drainage amount, the app licability of no2sand cushion vacuum p reloadingmethod was discussed. By the field test ofW enzhou

5、hydraulic fill foundation imp rovement engineering, the effectof the method on unconsolidated soil was studied. The result shows the method is feasible and effective to im2p rove the bearing capacity of ultra2soft foundation.Key words: ultra2soft seabed silt; hydraulic fill foundation; unconsolidate

6、d soil; no2sand cushion vacuum p reload2ing; imp rovement effect收 稿 日 期 : 2010 - 01 - 13基 金 项 目 : 中 交 上 航 局 专 项 科 研 基 金 ;中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 资 助 项 目 (2009B13014)作 者 简 介 : 董 江 平 (1968 ) ,男 ,浙 江 杭 州 人 ,高 级 工 程 师 ,研 究 方 向 为 吹 填 工 程 、 软 基 处 理 以 及 工 程 管 理 .E2mail: Dongjiangp ing swbnb. com近 年 来 ,利 用 海

7、底 泥 土 进 行 吹 填 造 陆 ,已 成 为我 国 沿 海 城 市 土 地 开 发 利 用 的 有 效 途 径 . 本 研 究 依托 的 吹 填 造 陆 工 程 中 ,吹 填 上 来 的 海 底 淤 泥 堆 积 而成 欠 固 结 土 ,具 有 含 水 量 高 、 压 缩 性 大 、 渗 透 性 差 、强 度 低 等 特 点 ,吹 填 完 毕 静 置 3个 月 后 仍 为 流 塑 状态 . 不 经 处 理 的 吹 填 场 地 完 全 无 法 使 用 . 如 果 按 照以 往 的 方 法 ,即 自 然 沉 淀 2 3年 后 再 处 理 ,则 时 间成 本 过 高 1 . 鉴 于 场 地 以 及

8、 时 间 上 的 限 制 ,唯 一 可行 的 方 案 是 真 空 预 压 法 2 . 本 文 结 合 温 州 民 营 经济 科 技 产 业 基 地 真 空 预 压 处 理 现 场 试 验 ,对 超 软 海底 淤 泥 吹 填 土 加 固 前 后 的 特 性 、 无 砂 垫 层 真 空 预 压法 的 理 论 可 行 性 及 现 场 试 验 区 处 理 效 果 进 行 了 研究 . 首 次 将 无 砂 垫 层 真 空 预 压 法 应 用 于 地 基 承 载 力几 乎 为 0的 软 基 ,研 究 表 明 ,无 砂 垫 层 真 空 预 压 法是 一 种 低 成 本 的 处 理 超 软 欠 固 结 淤 泥

9、 的 加 固 方 法 .1 海 底 淤 泥 吹 填 土 特 性现 场 试 验 区 位 于 浙 江 省 温 州 市 龙 湾 区 沿 海 ,先 将 海 底 淤 泥 吹 填 上 来 成 陆 地 ,处 理 后 可 用 做 商业 或 工 业 用 地 . 吹 填 上 来 的 海 底 淤 泥 平 均 厚 度 为3. 5 m. 新 近 吹 填 的 淤 泥 呈 流 塑 状 态 ,其 基 本 的 物理 力 学 指 标 如 表 1,其 天 然 含 水 率 远 大 于 液 限 含水 率 ,饱 和 度 接 近 100% ,由 现 场 十 字 板 剪 切 试 验得 到 的 不 排 水 强 度 极 低 (均 小 于 2 k

10、Pa) ,实 测 地336 江 苏 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 24卷基 承 载 力 小 于 10 kPa. 颗 粒 分 析 试 验 结 果 表 明 该吹 填 土 所 有 粒 组 的 粒 径 均 小 于 01075 mm ,其 中粒 径 小 于 01005 mm的 粘 粒 含 量 为 4314%.表 1 加 固 前 土 体 常 规 参 数 平 均 值Table 1 Average va lue of conven tiona l param eters before im provem en t含 水 率 /%湿 密 度 0 / (g cm - 3 )饱 和 度sr

11、/ %孔 隙 比e液 限 /%塑 限 /%压 缩 系 数av100 - 200 /( kPa)颗 粒 分 析 试 验 (粒 组 /% ) 01075 mm 01075 01005 mm 01005 mm渗 透 系 数 k /( cm s- 1 )9710 1146 99 21674 5810 3114 1161 0 5616 4314 3134 10 - 62 无 砂 垫 层 真 空 预 压 法 可 行 性 分 析由 于 吹 填 上 来 的 海 底 淤 泥 极 软 ,承 载 力 过 低 ,除 了 真 空 预 压 法 外 ,其 他 方 案 均 不 具 备 实 施 条 件 .普 通 的 真 空 预

12、 压 法 是 在 软 基 表 面 铺 垫 4050 cm厚 的 砂 垫 层 之 后 ,在 砂 垫 层 中 埋 入 水 平 滤管 ,构 成 水 平 排 水 系 统 ;在 土 体 中 打 入 塑 料 排 水 板 ,作 为 竖 向 排 水 系 统 ;然 后 将 密 封 膜 铺 设 在 软 基 表 面的 砂 垫 层 上 ,薄 膜 四 周 埋 入 土 中 ;通 过 抽 真 空 系 统 ,借 埋 设 于 砂 垫 层 中 的 水 平 滤 管 ,将 薄 膜 下 土 体 间 的空 气 抽 出 ,使 其 形 成 相 对 负 压 ,由 于 塑 料 排 水 板 渗透 性 较 大 ,该 负 压 能 够 快 速 传 递

13、到 砂 井 中 ,从 而 在排 水 板 和 排 水 板 周 围 土 体 之 间 形 成 孔 压 差 ,使 土 体中 的 孔 隙 水 流 入 排 水 板 并 被 排 出 ,以 达 到 固 结 3 .在 本 试 验 中 ,如 果 采 用 常 规 真 空 预 压 法 , 40 cm厚 砂 垫 层 荷 载 再 加 上 垫 层 摊 铺 机 械 的 荷 载 ,总 荷 载将 大 于 地 基 承 载 力 ,铺 设 难 以 进 行 ,而 且 试 验 区 所在 地 浙 江 省 温 州 市 的 砂 资 源 比 较 稀 缺 . 综 合 上述 因 素 ,试 验 区 采 用 无 砂 垫 层 真 空 预 压 方 案 进 行

14、处 理 .a) 含 水 率 b) 孔 隙 比 c) Cu值图 1 加 固 前 土 体 含 水 率 、 孔 隙 比 和 Cu值F ig. 1 M o isture, vo id ra tio, Cu before im provem en t在 常 规 的 真 空 预 压 工 程 中 ,砂 垫 层 的 主 要 作 用是 : 传 递 抽 真 空 系 统 中 的 低 压 ,在 膜 下 形 成 低 压力 场 ,其 流 体 绝 对 压 力 约 为 26 31 kPa,也 就 是 通常 所 说 的 真 空 度 为 80 85 kPa; 将 抽 吸 出 来 的地 基 中 的 水 、 气 汇 集 并 由 管

15、道 排 出 场 地 .无 砂 垫 层 真 空 预 压 法 已 有 工 程 应 用 的 报 导 . 一般 的 做 法 是 将 塑 料 排 水 板 与 软 式 透 水 管 绑 扎 ,形 成水 平 排 水 系 统 ,软 式 透 水 管 与 抽 真 空 系 统 直 接 联接 . 其 中 透 水 软 管 和 其 他 透 水 性 材 料 (如 无 纺 土 工布 )构 成 无 砂 垫 层 ,其 功 能 与 砂 垫 层 相 同 ,因 此 无砂 垫 层 也 必 须 具 备 一 定 的 透 水 性 能 ,并 能 满 足 排 出抽 吸 上 来 的 水 流 量 要 求 .真 空 预 压 地 基 的 出 水 量 Q 由

16、 2 部 分 组 成 : 抽 真 空 导 致 地 基 固 结 排 出 的 土 体 中 的 孔 隙 水 量Q固 结 ; 抽 真 空 过 程 中 ,由 于 加 固 区 与 周 围 土 体 之间 的 压 差 ,使 加 固 区 类 似 于 一 个 抽 水 井 ,周 围 土 体补 充 进 来 的 水 Q抽 水 ,即Q =Q固 结 +Q抽 水加 固 区 土 体 固 结 变 形 而 排 出 的 孔 隙 水 量 Q固 结 ,可 由 地 基 竖 向 变 形 量 估 计 . 假 设 整 个 地 基 的 竖 向 变形 体 积 即 为 地 基 固 结 排 水 量 ,则 可 以 通 过 地 基 固 结沉 降 量 解 答

17、 和 地 基 平 均 固 结 度 解 答 估 计 Q固 结Q固 结 = S U t F式 中 , S 为 地 基 固 结 沉 降 量 ; U t 为 t时 刻 地 基 平 均固 结 度 ; F为 加 固 区 面 积 .由 文 献 4 - 5 可 知 ,抽 真 空 时 ,地 下 水 位 是 降第 4期 董 江 平 ,等 : 超 软 海 底 淤 泥 吹 填 地 基 无 砂 垫 层 真 空 预 压 处 理 效 果 研 究 337 低 的 ,连 续 水 位 线 如 图 2. 因 此 可 以 将 其 简 化 为 一个 抽 水 井 进 行 流 量 计 算 .图 2 真 空 预 压 场 地 地 下 水 位F

18、 ig. 2 Groundwa ter level of vacuum preload ing siteQ抽 水 可 以 采 用 以 下 近 似 方 法 计 算 6 . 若 真 空 预压 加 固 区 形 状 长 宽 比 接 近 于 1,如 图 3,可 将 打 设 了竖 向 排 水 体 的 地 基 视 为 一 单 井 ,按 照 单 井 理 论 来 求解 地 下 水 位 的 变 化Q抽 水 = 1136 k (H2 - h20 )lg Rr0式 中 , k为 地 基 土 渗 透 系 数 ; H为 原 地 下 水 位 ; h0 为真 空 预 压 区 内 下 降 后 地 下 水 位 ; r0 为 与

19、真 空 预 压 区周 长 等 效 的 园 井 的 半 径 ; R 为 井 的 影 响 半 径 ,主 要与 土 的 渗 透 性 能 相 关 .真 空 预 压 地 基 的 初 期 沉 降 速 率 较 大 ,后 期 沉 降速 率 较 小 . 根 据 已 有 的 报 道 ,真 空 预 压 区 初 期 沉 降速 率 较 大 值 在 115 615 cm /d之 间 变 化 . 取 较 大 值615 cm /d用 于 计 算 , 可 得 本 试 验 区 最 大 Q固 结 =31761 6 L / s.现 场 试 验 区 地 基 土 参 数 如 下 :淤 泥 层 土 的 渗 透系 数 k = 3134 10

20、 - 6 cm / s, H = 315 m, h0 = 110 m,加 固 区 长 度 L = 100 m,宽 度 b = 50 m,则 r0 = 48 m,设 R = 50 m. 则 可 以 算 出 在 本 场 地 中 Q抽 水 =01028 833 L / s,得 整 个 场 地 出 水 量 为 Q = Q固 结 +Q抽 水 = 3179 L / s,其 中 主 要 是 固 结 引 起 的 出 水 量 .图 3 打 穿 潜 水 井 计 算F ig. 3 Ca lcula tion d iagram of punctured d iv ing well无 砂 垫 层 真 空 预 压 通 常

21、 采 用 50 mm的 透 水软 管 . 真 空 预 压 过 程 中 ,要 确 保 水 平 排 水 体 的 排 水速 度 远 大 于 出 水 量 ,如 此 才 能 保 证 膜 下 真 空 度 . 所以 本 文 不 考 虑 膜 下 土 工 布 的 透 水 作 用 ,仅 考 虑 透 水软 管 的 排 水 作 用 ,分 析 其 是 否 能 满 足 出 水 量 的 要 求 .本 试 验 区 的 透 水 软 管 在 膜 下 的 分 布 及 射 流 泵 布 置 如图 4.图 4 透 水 软 管 布 置F ig. 4 Perm eable hose layout可 将 其 近 似 视 为 有 压 沿 程 泄

22、 流 长 管 进 行 流 量 分析 ,将 管 道 排 水 性 能 视 为 铸 铁 管 ,糙 率 n = 01012 5,d = 50 mm, l = 50 m. 公 式 如 下 h = 13 lK2 Q2P式 中 , h为 长 管 两 端 的 水 头 差 ,在 真 空 预 压 场 地中 ,射 流 泵 管 口 真 空 度 可 达 到 95 kPa,场 地 真 空 度 普遍 为 80 kPa,因 此 h取 为 115 m,即 15 kPa; K为 流量 模 数 或 特 征 流 量 ,对 于 糙 率 n = 01012 5的 圆 管 ,管径 为 50 mm时 , K = 81460 L / s; l

23、为 排 水 管 长 度 ,本 文中 l = 50 m; QP 为 沿 软 管 长 度 范 围 内 流 入 软 管 的 最 大流 量 .由 上 式 , 可 得 : QP = 3K2 h / l =3 81462 15 /500 = 21538在 试 验 区 中 ,透 水 软管 间 距 为 018 m,因 此 在 加 固 区 长 度 方 向 上 布 置 了126道 透 水 软 管 ,则 可 知 ,水 平 排 水 层 的 排 水 能 力为 126QP = 319 L / s,远 远 大 于 整 个 场 地 的 出 水 量Q =Q固 结 +Q抽 水 = 3179 L / s. 因 此 ,无 砂 垫 层

24、 能 够 满足 抽 真 空 过 程 中 排 水 量 要 求 .3 现 场 试 验在 地 基 承 载 力 几 乎 为 0的 超 软 吹 填 土 上 的 真空 预 压 应 用 ,至 今 尚 未 见 到 相 关 报 导 ,对 于 该 方 法338 江 苏 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 24卷加 固 后 能 否 使 地 基 承 载 力 达 到 设 计 要 求 ,并 无 先 例可 循 . 鉴 于 此 ,进 行 了 现 场 试 验 及 相 关 监 测 、 检 测 .现 场 试 验 区 为 矩 形 ,尺 寸 为 100 m 50 m,即加 固 面 积 为 5 000 m2 ,试 验

25、区 面 积 较 大 ,可 有 效 地控 制 尺 寸 效 应 的 不 利 影 响 ,而 且 后 续 大 面 积 施 工 时的 加 固 区 面 积 与 试 验 区 面 积 没 有 量 级 上 的 差 异 ,则可 以 直 接 应 用 试 验 区 数 据 对 后 续 大 面 积 施 工 提 供参 考 依 据 .现 场 试 验 的 施 工 过 程 如 下 :在 淤 泥 面 上 铺 设 一层 150 g/m2 的 编 织 布 ,再 铺 设 一 层 200 g/m2 无 纺土 工 布 ,以 使 施 工 人 员 能 在 其 上 勉 强 行 走 ,不 致 掉入 淤 泥 中 ;再 人 工 利 用 插 板 枪 进

26、行 插 板 施 工 ,塑 料排 水 板 采 用 B 型 板 , 正 方 形 布 置 , 打 设 深 度 约310 m,间 距 018 m;塑 料 排 水 板 与 透 水 软 管 连 接 ,使 透 水 软 管 、 塑 料 排 水 板 共 同 构 成 水 平 向 、 竖 直 向排 水 体 系 ,并 与 抽 真 空 系 统 连 接 ;之 后 在 透 水 软 管之 上 铺 设 一 层 200 g/m2 无 纺 土 工 布 ;再 铺 设 2层厚 度 为 0112 mm的 真 空 密 封 膜 ,并 将 加 固 区 周 边 膜人 工 踩 入 淤 泥 以 达 到 密 封 的 作 用 . 最 后 形 成 的 真

27、 空预 压 区 剖 面 图 如 图 5. 在 上 述 工 序 中 ,铺 设 无 纺 2层土 工 布 ,不 仅 能 够 为 人 员 施 工 提 供 一 定 的 承 载 能 力 ,另 外 也 是 为 了 改 善 膜 下 水 平 排 水 系 统 的 透 水 性 .图 5 无 砂 垫 层 空 预 压 剖 面F ig. 5 Non2sand cush ion vacuum preload ing上 述 工 序 结 束 后 开 始 抽 真 空 ,对 地 表 沉 降 、 土体 中 孔 压 、 膜 下 真 空 度 等 进 行 了 监 测 . 在 加 固 后 做静 力 触 探 、 十 字 板 试 验 ,并 同

28、时 取 土 样 进 行 常 规 实验 ,以 研 究 地 基 在 加 固 过 程 中 的 承 载 力 、 土 体 性 质变 化 情 况 .4 加 固 效 果 分 析从 2009年 7月 9日 开 始 稳 定 地 抽 真 空 ,至2009年 10月 22日 ,大 部 分 时 间 膜 下 抽 真 空 压 力稳 定 在 80 kPa以 上 ,抽 真 空 历 时 105 d. 膜 下 真 空度 如 图 6.监 测 的 内 容 主 要 包 括 表 面 沉 降 和 孔 隙 水 压 力 .沉 降 观 测 点 布 置 在 场 区 内 的 四 角 边 缘 处 和 中 心 处 .孔 隙 水 压 力 计 采 用 人

29、工 埋 设 法 ,在 加 固 区 中 心 地 带布 置 一 组 孔 隙 水 压 力 传 感 器 ,每 组 3个 探 头 ,按 深度 方 向 每 向 下 1 m左 右 埋 设 一 探 头 .图 6 真 空 荷 载 曲 线F ig. 6 Vacuum load ing curve1) 表 面 沉 降表 面 沉 降 是 软 基 分 析 的 基 础 ,其 变 化 规 律 是 控制 施 工 进 度 和 安 排 后 期 施 工 最 重 要 的 指 标 ,也 是 理论 研 究 结 果 是 否 正 确 的 最 直 接 检 验 标 准 和 加 固 效果 最 直 接 的 反 映 . 图 7为 场 地 中 心 处

30、和 边 缘 处 的 累计 沉 降 曲 线 . 观 测 结 果 显 示 ,在 真 空 预 压 期 间 , 5个观 测 点 的 沉 降 值 在 64 110 cm之 间 . 考 虑 到 加 固区 淤 泥 层 厚 度 约 为 315 m,可 知 真 空 预 压 法 的 加 固效 果 很 显 著 .图 8 为 沉 降 速 率 曲 线 , 最 大 沉 降 速 率 为510 cm /d,随 着 抽 真 空 过 程 逐 渐 减 小 . 卸 载 前 ,场内 平 均 沉 降 为 87 cm. 根 据 3点 法 利 用 实 测 曲 线 预测 工 后 平 均 沉 降 为 22 cm,地 基 平 均 固 结 度 达

31、到77%. 实 测 地 面 平 均 沉 降 速 率 在 卸 载 前 5 d都 在012 cm /d以 下 ,达 到 卸 载 要 求 .图 7 表 面 沉 降 曲 线F ig. 7 Surface settlem en t curves图 8 表 面 平 均 沉 降 速 率 曲 线F ig. 8 Surface settlem en t veloc ity curve第 4期 董 江 平 ,等 : 超 软 海 底 淤 泥 吹 填 地 基 无 砂 垫 层 真 空 预 压 处 理 效 果 研 究 339 2) 孔 隙 水 压 力孔 隙 水 压 力 观 测 是 了 解 地 基 土 体 固 结 状 态

32、的手 段 ,通 过 不 同 深 度 孔 压 随 时 间 变 化 曲 线 的 实 测 资料 ,可 以 判 断 真 空 预 压 加 固 软 基 的 固 结 度 . 但 是 由于 真 空 预 压 加 固 地 基 的 地 下 水 位 变 化 、 曼 德 尔 效 应以 及 测 量 孔 容 易 串 气 等 因 素 的 影 响 ,孔 压 数 据 的 规律 往 往 并 不 明 显 ,因 此 孔 压 数 据 的 分 析 一 般 被 作 为判 断 加 固 效 果 的 辅 助 手 段 .图 9 孔 隙 水 压 力 曲 线F ig. 9 Pore wa ter pressure curves从 监 测 的 孔 隙 水

33、 压 力 随 时 间 变 化 曲 线 上 看 ,埋设 在 淤 泥 层 内 的 110, 210, 215 m孔 压 测 点 ,在 抽 真空 期 间 ,总 体 变 化 情 况 是 孔 隙 水 压 力 呈 下 降 趋 势 ,这与 真 空 度 从 0上 升 至 80 kPa的 时 间 比 较 吻 合 . 浅 层孔 压 下 降 较 大 ,深 层 孔 压 下 降 较 小 ,符 合 一 般 的 抽 真空 规 律 . 1 m深 度 处 的 孔 压 在 抽 真 空 过 程 中 下 降 了32 kPa.卸 载 后 孔 压 均 恢 复 到 静 水 位 压 力 .3) 静 力 触 探 试 验试 验 结 束 后 ,在

34、 场 地 内 进 行 了 静 力 触 探 试 验 .随 机 选 择 了 3个 点 ,分 别 靠 近 塑 料 排 水 板 处 、 距 离塑 料 排 水 板 20 cm处 、 四 根 塑 料 排 水 板 围 成 区 域 的形 心 处 (即 距 离 塑 料 排 水 板 最 远 处 ) ,得 到 的 静 力触 探 曲 线 如 图 10. 由 图 可 知 ,用 该 方 法 形 成 的 壳 体厚 度 在 014 016 m左 右 ,硬 壳 层 上 部 强 度 高 ,随 深度 土 体 强 度 衰 减 明 显 . 且 加 固 后 土 体 的 Ps 值 有 了显 著 地 提 高 ,加 固 效 果 比 较 明 显

35、 .图 10 静 力 触 探 Ps曲 线F ig. 10 P s curve of CPT根 据 静 力 触 探 结 果 推 求 地 基 承 载 力 的 公 式 很多 ,根 据 上 海 市 工 程 建 设 规 范 岩 土 工 程 勘 察 规范 (DGJ08 - 37 - 2002)中 提 供 的 淤 泥 质 土 地 基 承载 力 计 算 公 式 f0 = 32 + 01070Ps ,换 算 后 的 地 基 承载 力 如 图 11,则 知 由 静 力 触 探 结 果 推 算 的 加 固 后地 表 下 110 m范 围 内 的 地 基 承 载 力 大 于 40 kPa,对比 加 固 前 场 地 地

36、 层 0 3 m范 围 内 承 载 力 只 有 010 kPa,承 载 力 大 幅 度 提 高 ,加 固 效 果 明 显 .图 11 地 基 承 载 力 换 算 值 曲 线F ig. 11 Conversion curves of founda tion bear ing capac ity4) 室 内 常 规 实 验室 内 常 规 实 验 的 平 均 值 如 表 2. 各 深 度 处 的 含水 率 和 孔 隙 比 如 图 12. 土 体 的 含 水 率 降 低 了 60% ,越 接 近 地 表 ,降 低 幅 度 越 大 ,相 应 的 孔 隙 比 也 大 幅减 小 ,说 明 无 砂 垫 层 真

37、 空 预 压 应 用 有 效 .a) 含 水 率b) 孔 隙 比图 12 加 固 前 后 土 体 含 水 率 和 孔 隙 比F ig. 12 M o isture, vo id ra tio before andafter im provem en t340 江 苏 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 24卷表 2 加 固 后 土 体 常 规 参 数 平 均 值Table 2 Average va lue of conven tiona l param eters after im provem en t含 水 率 /%湿 密 度 0 /( g cm - 3 )饱 和 度 s

38、r /% 孔 隙 比 e液 限 /%塑 限 /%压 缩 系 数av100 - 200 / ( kPa)渗 透 系 数 k /( cm s- 1 )5015 1168 100 11559 5813 3019 0174 1129 10 - 65) 载 荷 板 试 验抽 真 空 结 束 后 ,在 现 场 进 行 了 3个 载 荷 板 试 验 ,载 荷 板 为 圆 形 ,面 积 为 015 m2 ,得 到 的 极 限 承 载 力 如表 3.因 此 地 基 承 载 力 特 征 值 为 6215 65 kPa.表 3 静 载 荷 板 试 验 结 果 汇 总Table 3 Sta tic load pla

39、te test results kPa序 号 最 大 加 载 量 判 别 地 基 承 载 力 特 征 值S1 130 65S2 125 62. 5S3 127 63. 55 结 论通 过 真 空 预 压 处 理 后 ,吹 填 场 地 的 地 基 承 载 力得 到 了 较 大 幅 度 地 提 高 ,为 进 一 步 施 工 和 开 发 提 供了 初 步 条 件 . 通 过 本 次 现 场 试 验 研 究 ,可 得 到 以 下结 论 :1) 在 理 论 上 论 证 了 无 砂 垫 层 真 空 预 压 的 可 行性 ,实 践 也 表 明 无 砂 真 空 预 压 的 应 用 是 成 功 的 .2) 在

40、本 文 依 托 的 超 软 海 底 淤 泥 吹 填 成 陆 工 程中 ,较 其 他 常 规 软 基 处 理 方 法 ,如 堆 载 、 换 填 等 方法 ,采 用 真 空 预 压 法 作 为 先 导 性 工 程 具 有 实 施 的 可行 性 .3) 本 次 试 验 首 次 将 无 砂 垫 层 真 空 预 压 法 应 用在 初 始 强 度 极 低 的 吹 填 淤 泥 中 ,并 取 得 了 良 好 效 果 ,厚 度 为 3. 5 m的 淤 泥 层 沉 降 就 达 到 了 64 110 cm,平 均 沉 降 量 为 87 cm. 抽 真 空 103 d后 ,地 基 极 限 承载 力 由 原 来 6 k

41、Pa提 高 到 130 kPa,地 基 内 部 土 体 的强 度 也 有 所 增 长 , 1 m深 度 范 围 内 的 换 算 地 基 承 载力 特 征 值 超 过 40 kPa.4) 无 砂 垫 层 真 空 预 压 法 应 用 于 超 软 海 底 淤 泥吹 填 地 基 ,不 仅 加 固 效 果 良 好 ,而 且 具 有 节 约 砂 垫层 材 料 的 优 点 ,适 于 在 类 似 工 程 中 推 广 .参 考 文 献 ( References) 1 康 帅 .天 津 临 港 产 业 区 围 海 造 陆 工 程 吹 填 法 研 究 D .天 津 :天 津 大 学 , 2007. 2 王 江 宏

42、. 天 津 滨 海 新 区 吹 填 土 快 速 结 壳 的 真 空 预 压 法研 究 D . 天 津 :天 津 城 建 学 院 , 2007. 3 曾 国 熙 ,卢 肇 钧 ,蒋 国 澄 ,等 . 地 基 处 理 手 册 M . 北京 :中 国 建 筑 工 业 出 版 社 , 1988. 4 岑 仰 润 . 真 空 预 压 加 固 地 基 的 试 验 及 理 论 研 究 D . 杭州 :浙 江 大 学 , 2003. 5 彭 劼 .真 空 -堆 载 联 合 预 压 法 现 场 试 验 研 究 及 机 理 探索 J . 江 苏 科 技 大 学 学 报 :自 然 科 学 版 , 2006, 20

43、(1) :20 - 26.Peng J ie. Field experiment and imp rovement p rincip le ofvacuum combined surcharge p reloading method J . Jour2nal of J iangsu U niversity of Science and Technology: N atu2ral Science Edition, 2006, 20 (1) : 20 - 26. ( in Chinese) 6 龚 晓 楠 ,岑 仰 润 . 真 空 预 压 加 固 软 土 地 基 机 理 探 讨 J .哈 尔 滨 建 筑 大 学 学 报 , 2002, 35 (2) : 7 - 10.Gong Xiaonan, Cen Yangrun. Mechanism of vacuum p re2loading J . Journal of Harbin U niversity of C ivil Engineer2ing and A rchitecture, 2002, 35 (2) : 7 - 10. ( in Chinese)(责 任 编 辑 : 顾 琳 )