港口工程中的真空预压对陆域软基处理的作用

　　摘要：在港口工程陆域软基处理中进行了真空预压试验，通过试验块的设计、施工和监测，介绍了真空预压在港口工程中的应用。根据现场实际监测资料，对该试块进行分析总结，为后续陆域地块软基处理方案的确定提供依据，也可为该地区同类工程的设计和施工提供参考。

　　关键词：真空预压； 港口工程； 陆域软基处理；

目录

　　1.工程概况……………………………………………………………………………………1

　　2.工程地质条件……………………………………………………………………………………2

　　3.真空预压设计施I……………………………………………………………………………………3

　　4.仪器仪表……………………………………………………………………………………4

　　5.现场监测及成果分析……………………………………………………………………………………5

　　6.结论……………………………………………………………………………………6

　　文内图表……………………………………………………………………………………7

　　表1仪表安装深度……………………………………………………………………………………8

　　图1地面沉降： （a）真空预压；（b ）附加预载。……………………………………………………………………………………8

　　图2沉降率随平均固结度的变化……………………………………………………………………………………8

　　参考文献……………………………………………………………………………………9

　　近十年来，随着沿海发达地区经济的快速发展，我国建设了一大批港口工程。大部分港口工程陆域都是通过疏浚吹填形成，然后对陆域进行软基处理，提高地基承载力，以满足堆场的正常使用要求。中国沿海地区的底土由饱和的软粘土的厚层组成。但是，随着该地区经济的快速增长，在这种岩土条件下对基础设施发展的需求不断增加。必须加强这种低抗剪强度和高可压缩性的软土，以增加承载力并减少过度沉降。在各种可行的软基改良技术中，真空预压在实践中仍然被认为是最流行，最具成本效益的替代方法之一。有效的预加载压力可以通过附加材料或真空压力来实现。与超载预加载相比，使用真空压力具有几个优点。在真空预加载中没有故障的可能性。真空预加载引起的沿垂直排水口的吸力增加了朝向排水口的径向水力梯度，从而加快了固结速率，最大程度地降低了剪切破坏的风险。

　　1. 工程概况

　　项目新建临时围堰，通过吹砂作业，形成项目所需陆域，面积约76.0ha.后期拟建设散货码头和配套堆场。由于场地周围的软土层较厚，物理力学性能较差，考虑到散货堆场装卸设备对轨道变形的要求较高，设备基础以及堆场对地基承载力提出了更高的要求。因此采取一定的工程措施，提高地基承载力，减少工后沉降。本工程真空预压施工前，进行了相关试验。试块在基础处理区内选择，50m×50m,面积2500平方米。

　　表1 仪表安装深度

　　2. 工程地质条件

　　地基处理区的主要地质条件如下：（1）粉质粘土：灰色、流塑性、厚层状、略微层理、高压缩性。土壤不均匀，从上到下都有淤泥团。（2）粉质粘土：灰色，流塑，厚层状，稍具层理，压缩性高，含粉土团块，薄层及薄膜。土质稍不均匀，自上而下混有少量粉粒，逐渐变为粉质粘土。另外，真空预压施工前进行了吹砂作业，砂层厚度为4米。

　　3. 真空预压设计施工

　　面积为90m2的正方形区域进行真空预压测试。附加载荷预加载测试位置与真空处理区域相邻，尺寸为60m×60 m.在这两个测试中，都将0.5m厚的沙毯放在地面上，作为在真空预压测试中放置水平多孔管的工作平台，并在附加预压测试中作为水平排水层。将横截面为100 mm×4 mm,长度为20.0 m的PVD以1.1 m的间隔安装成三角形。PVD的产品排放量为800.

　　在-0.29 m至-3.86 m的高程下，该底土具有9.45×10-5cm/s的相对高渗透率的黏土淤泥。为了使由于具有相对较高的渗透性的黏土淤泥和边界效应而导致的真空损失最小化，安装了带有两排圆柱的混合浆壁以密封边界。混合浆料塔的长度为10,直径为700 mm,相邻塔之间的重叠部分为200 mm.沿真空处理区域的边界建造了一个粘土围堰。围堰的波峰宽度高度为1.0 m,斜率为1H:1V,高度为2.0 m.一层不可渗透的膜被用来覆盖测试区域。

　　4. 仪器仪表

　　在这两个测试（如表1）中，沉降板，分层沉降计和测压计均安装在测试区域的中心，靠近侧面和角落，距离侧面约8m.下表列出了安装在地下土壤中的分层沉降计和压力计的具体深度。所述测斜仪外壳被安装在1.5米的边的中央点到远离30.0米的地面的深度的距离。

　　图1 地面沉降：（a）真空预压；（b）附加预载

　　图2 沉降率随平均固结度的变化

　　在真空预加载测试中，真空泵在7天内开始将膜下的真空压力降低至-85 kPa.然后将水泵入高至1.5 m的堤坝封闭区域。加载和合并的总时间为100天。根据测量结果，真空压力几乎平均分布在膜下，平均-85kPa.包括1.5 m的高液压，用于真空预压测试的总预压压力约为100kPa.在附加预压试验中，将破碎的石料用作附加材料。的附加的填充是在三个阶段构成高达6米的高度72天，然后保持56天的土壤固结。预加载总时间为128天。碎石的单位重量为16.5 kN/m 3,因此总附加压力约为100 kPa,与真空预压试验中施加的压力相对应。

　　5. 现场监测及成果分析

　　图1（a）（b）显示了测试过程中测得的地面沉降。为了进行比较，还包括了加载历史记录。在真空预压测试中，中心沉降（T1SP3）略大于靠近测试区域边缘和拐角处的中心沉降（T1SP2和T1SP3），而以T1SP2和T1SP3表示的沉降几乎相同。图1（b）显示了附加预载测试中地面沉降随时间的变化。T2SP1的数据在此未显示，因为沉降板在施工过程中被损坏。在装载施工过程中，沉降迅速增加，随后由于固结逐渐增加。

　　另一方面，在真空预载中，T1SP1和T1SP3之间以及T1SP2和T1SP3之间的差异沉降分别为125 mm和112 mm,这显着小于附加预加载中T2SP3和T2SP2之间的差异554mm.可以解释为，在真空预压下，底土几乎各向同性地固结，由于安装了混合泥浆壁，边界上的真空损失有所减轻。堤坝预应力的不均匀沉降是由于路堤填土下应力分布不均造成的。研究者提出基于实验室的里程表测试，真空压力引起的沉降与相应的附加压力引起的沉降比在0.81至1.0的范围内。在现场测试中，由于测试区域的对称性，可以认为中心的沉降类似于一维固结。按照Asaoka方法（1978年），在真空预压和超载预压试验中，试验区中心的最终沉降量（即T1SP3和T2SP3）分别为938mm和1137 mm.因此，现场计算的沉降比为0.825,在Chai等人提出的范围内。（2005年）。但是，应该指出的是，在里程表测试中，土壤样品足够薄，因此可以将附加应力（即真空压力和附加压力）视为土壤中的均匀分布，而在现场，真空压力的分布附加压力随深度而分散。

　　图2给出了半对数坐标系中相同平均固结度下真空预压和附加预压之间沉降比的变化。可以看出，分散的趋势是沉降率随平均固结度的增加而降低。通过使用线性拟合方法，最佳拟合线方程为，其中SR是在相同平均固结度下真空预压与附加预压的沉降比。延伸最佳拟合线时，截距分别为0.896和0.822.最终结算比率（即0.822图2中拟合曲线预测的）与Asaoka方法（1978）预测的0.825非常吻合。

　　合并程度通常以实际时间为时间t处的结算与最终结算的比率来计算。使用Asaoka方法（1987）预测最终沉降。在两个测试中，在预加载结束时，固结度均大于90%,并且真空预加载获得的固结度略大于附加加载的固结度。但是，由于在很短的时间内施加了真空压力，因此真空预压测试中的总预压时间比附加预压的总预压时间少22%.

　　6. 结论

　　进行了比较分析，以研究真空预压改良的陆域软基在真空压力和等效附加荷载下的性能。真空预加载大大减轻了地面的差异沉降。随着半对数坐标系中平均固结度的增加，沉降率几乎呈线性下降。基于原位测试，在影响深度和土壤强度方面，真空预压和附加力预压的改善效果相似。

　　参考文献
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