新型防淤堵真空預(yù)壓法室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

　　針對(duì)目前直排式真空預(yù)壓法的真空應(yīng)力難以到達(dá)深部土體，排水板淤堵嚴(yán)重，加固效果欠佳，難以滿足工程實(shí)際應(yīng)用需要的問題，提出一種新型真空預(yù)壓吹填土地基處理技術(shù)——新型防淤堵真空預(yù)壓法，是對(duì)直排式真空預(yù)壓法的技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新，該真空預(yù)壓技術(shù)采用防淤堵排水板，其濾膜為無凹凸結(jié)構(gòu)親水性材料，濾膜與芯材軋?jiān)谝黄�，提高排水效�?此外采用無孔真空管、密封接頭直接與豎向防淤堵塑料排水板密閉連接，形成水平密閉排水系統(tǒng)，縮短真空傳遞路徑，減少真空度的沿程損失，真空度直達(dá)土體深部，加快土體孔壓的消散，防止淤堵，提高加固效果。通過不同排水板真空預(yù)壓試驗(yàn)，以及室內(nèi)模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)直排式真空預(yù)壓法與新型防淤堵真空預(yù)壓法加固吹填淤泥地基加固效果進(jìn)行對(duì)比研究，獲得不同排水板的加固效果和新型真空預(yù)壓防淤堵加固機(jī)制，并證明新型防淤堵真空預(yù)壓法的有效性，為該技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提供理論依據(jù)。

　　1、引言

　　隨著溫州沿海產(chǎn)業(yè)帶的建設(shè)，土地需求數(shù)量持續(xù)增加，通過人工吹填海涂淤泥進(jìn)行圍海造地是解決土地資源緊缺最為有效的方法。吹填土地基是典型的超軟土地基，它具有超高含水率呈流動(dòng)狀、高壓縮性、高孔隙比、結(jié)構(gòu)性極差、強(qiáng)度和承載力極低等不利的工程特性，必須對(duì)其進(jìn)行加固處理，才能滿足相應(yīng)的房屋建筑、道路交通及廠房用地等后續(xù)工程建設(shè)的需要。

　　目前直排式真空預(yù)壓法是加固吹填淤泥土的常用地基處理方法之一。直排式真空預(yù)壓技術(shù)[7]是在傳統(tǒng)真空預(yù)壓技術(shù)基礎(chǔ)上去除砂墊層，將塑料排水板直接與土面水平向透水波紋濾管進(jìn)行包裹綁扎以構(gòu)成橫向排水系統(tǒng)，進(jìn)而與真空泵連接進(jìn)行真空預(yù)壓。但是，由于直排式真空預(yù)壓法存在真空能量利用效率低、大部分真空能量集中在土體表層、排水板內(nèi)真空度隨深度的增加大幅度下降、孔壓的消散緩慢、排水板淤堵嚴(yán)重等缺點(diǎn)，影響了深層土體的加固效果，大型挖掘機(jī)無法進(jìn)場(chǎng)，仍需鋪設(shè)0.5～1.0 m 厚砂墊層，并易造成樁基礎(chǔ)傾斜，后期建筑沉降較大，難以滿足工程實(shí)際應(yīng)用的需要。

　　鑒于此，本文提出一種新型防淤堵真空預(yù)壓吹填淤泥土地基處理方法，該方法采用無孔真空管、密封接頭，直接將豎向防淤堵塑料排水板與無孔真空管密閉連接，是對(duì)直排式真空預(yù)壓法的技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新，但作為一種新工藝，其加固機(jī)制和設(shè)計(jì)方法仍需大量研究。

　　本次試驗(yàn)的目的是通過進(jìn)行不同排水板真空預(yù)壓試驗(yàn)和直排式真空預(yù)壓與新型防淤堵真空預(yù)壓加固吹填土地基室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)2 種方法的加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，揭示新型防淤堵真空預(yù)壓加固機(jī)制。

　　2、新型防淤堵真空預(yù)壓法工作原理

　　傳統(tǒng)的塑料排水板具有凹凸結(jié)構(gòu)，凹面不透水，凸面透水，凹面淤泥含水量無法降低，整個(gè)表面形成致密土砣，極易產(chǎn)生淤堵。傳統(tǒng)排水板(見圖1(a))芯板和濾膜分開，增大的傳遞路徑。而本文所采用防淤堵排水板(見圖1(b))濾膜與芯材軋?jiān)谝黄�，提高真空度傳遞能力，提高排水板強(qiáng)度，防止濾膜破損。濾膜采用親水性材料，容易降解，避免地基污染，無凹凸結(jié)構(gòu)，可根據(jù)試驗(yàn)效果調(diào)節(jié)孔徑，大大提高了透水性能，有效地防止淤堵。二者的主要性能指標(biāo)分別如表1，2 所示。

圖1 排水板

圖2 真空預(yù)壓法示意圖

　　真空預(yù)壓法示意圖如圖2 所示，直排式真空預(yù)壓法(見圖2(a))先在土面鋪設(shè)一道土工編織布，再豎直插設(shè)塑料排水板，并將塑料排水板與透水波紋濾管相連以構(gòu)成橫向排水體系，然后在橫向排水體系表面鋪設(shè)一道土工布，接著鋪設(shè)2 層塑料薄膜密封，將排水主管出膜接頭綁扎嚴(yán)密，最后將橫向排水體系的排水主管連接到真空射流泵。而新型防淤堵真空預(yù)壓法(見圖2(b))有所改進(jìn)，主要體現(xiàn)在橫向排水體系上，它是通過采用無孔真空管、密封接頭，直接將豎向防淤堵塑料排水板與無孔真空管密閉連接，形成橫向密閉排水系統(tǒng)。真空度直接傳遞至排水板內(nèi)部，縮短真空度傳遞路徑，減少沿程真空度損耗，使真空度直接傳遞到深層土體內(nèi)部，提高真空壓力的利用效率，加快土體孔壓的消散。其中防淤堵排水板既可以減少土顆粒流失，又可以保持良好的滲透能力，不至于在不均勻收縮應(yīng)力作用下產(chǎn)生在排水板周圍較為嚴(yán)重的細(xì)小顆粒聚集的現(xiàn)象，并加快土體固結(jié)，從而提高土體加固效果，相應(yīng)縮短施工工期，2 種工藝真空應(yīng)力傳遞如圖3 所示。

圖3 2 種工藝真空應(yīng)力傳遞示意圖

　　7、結(jié)論

　　通過本文設(shè)計(jì)的不同孔徑排水板真空預(yù)壓試驗(yàn)以及直排式和連通式真空預(yù)壓對(duì)比試驗(yàn)，探究分析了吹填土地基連通式真空預(yù)壓加固機(jī)制，得出以下結(jié)論：

　　(1) 新型防淤堵真空預(yù)壓地基處理方法采用無孔真空管、密封接頭直接與新型防淤堵塑料排水板密閉連接，形成水平密閉排水系統(tǒng)，實(shí)行密閉直抽，縮短真空傳遞路徑，減少了真空度的沿程損失，加快土體孔壓的消散，防止淤堵，在處理溫州地區(qū)新近吹填淤泥土是可行的。

　　(2) 通過普通板和不同濾膜孔徑防淤堵板新型防淤堵真空預(yù)壓試驗(yàn)的對(duì)比，說明采用120 μm 濾膜孔徑排水板適合于溫州地區(qū)吹填灘涂淤泥，滲透能力良好且土顆粒流失較少，真空度沿程損失更少，更有利于土體孔壓的消散，排水更為暢通，排水板防淤堵能力更強(qiáng)。

　　(3) 新型防淤堵真空預(yù)壓能夠加速土體固結(jié)沉降，其加固后土體平均總沉降量比直排式真空預(yù)壓增加了近50%;并且該方法能夠更有效地降低深層土體的孔隙水壓力，避免淤堵現(xiàn)象，使深層土體孔壓消散完全，大幅度提高了被加固地基的有效應(yīng)力。

　　(4) 針對(duì)高含水率的吹填土地基采用新型防淤堵真空預(yù)壓進(jìn)行加固，能更大程度降低土體的含水率以及可獲得更高的十字板剪切強(qiáng)度和地基承載力，尤其對(duì)于處理深層土體，其加固優(yōu)勢(shì)比直排式真空預(yù)壓更為明顯。該方法可以大幅縮短施工工期和節(jié)約工程造價(jià)，在軟土地基處理工程實(shí)踐中具有重大實(shí)用價(jià)值和良好的社會(huì)應(yīng)用前景。

　　(5) 通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明與直排式相比，采用該方法大大降低含水率，提高地基承載力，滿足大型機(jī)械無砂、石墊層進(jìn)場(chǎng)的要求。

　　本文雖然通過室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了新型防淤堵排水預(yù)壓法加固吹填淤泥的良好效果，然而吹填淤泥淤堵問題極其復(fù)雜，本文只是初步探討了新型排水板濾膜孔徑的影響，進(jìn)一步揭示其淤堵機(jī)制還需要通過微觀試驗(yàn)，結(jié)合黏土礦物學(xué)等進(jìn)行研究。此外，本文以系列試驗(yàn)為基礎(chǔ)對(duì)新型防淤堵真空預(yù)壓法的加固機(jī)制進(jìn)行了初步分析，而相關(guān)的理論研究還需進(jìn)一步探討。