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真空预压在港口吹填土地基加固中的应用分析

2021-07-29张瑞元

工程建设与设计 2021年10期
关键词:淤泥真空土层

张瑞元

(中交第二航务工程局有限公司,武汉430040)

1 港口吹填土施工概述

当前国内经济发展势头良好,作为航运经济得以持续发展的必要基础,港口工程建设也迎来了发展新时期,与之相关的吹填造陆工程规模持续加大。港口吹填土施工是一项系统性工程,其具有高度的复杂性,伴随着各个港区的差异化,实际吹填土施工也不尽相同。

就当前的吹填软土地基加固施工而言,真空预压法的可行性较高,实际施工成果表明此方式所带来的施工质量良好[1]。但也应意识到,吹填土施工过程中通常会出现各类工程质量问题,其中以淤泥包和淤泥上返现象最为明显,从而对工程质量造成严重影响[2]。对此,必须做好软土地基加固工作,控制好竖向排水管的深度,提升水平排水系统的效率,确保工艺方法的合理性,由此提升地基加固的效果。

2 工程概况

该港口工程一期施工共分为A、B、C3大区域,均对其进行围海吹填造地施工。基于真空预压法处理起到加固地基的效果。在铺设水平排水通道时,需设置中粗砂排水垫层结构,在竖向排水通道施工时,需使用到塑料排水板材料,并将彼此间距控制为0.85 m,基于正方形的方式布置。

3 地质条件

分析施工区域内的地基土可知,主要以Q4后期沉积土为主,此外还伴有一定量的近期人工吹填土,具体表现为淤泥、黏土这两大形式。受土体沉积时间较短的影响,加之自重的作用,土体尚未达到完全固结状态。在加固前对其进行实地勘察发现,土体可细分为淤泥层、黏土层等多种土质结构,其中淤泥质黏土以及黏土层所具备的力学性能欠佳,需要围绕其展开土层加固施工,以便保证后续吹填土施工的顺利进行。

4 真孔预压加固效果应用分析

4.1 剪切强度

在尚未开始加固施工前,选取真空预压中心区域,在此基础上进行十字板剪切试验;经加固处理后再次进行相关试验,由此得出施工前后的土层抗剪强度变化情况,具体结果可参见图1。分析加固前后的效果可知,经加固处理后所得到的土层抗剪强度得到了明显的改善,就强度提升幅度这一指标而言,非透气区所带来的效果更为良好,此外土层下部的强度提高幅度更明显。

图1 加固前后十字板剪切试验

4.2 静力触探试验

图2 为2组加固前后静力触探曲线(C1组和C2组)。整体上看,吹填土地基经过真空预压加固后,深度10 m内触探贯入阻力Ps值提高明显。同时也注意到,土层不同深度范围内土体Ps提高程度有所不同。在0~1 m范围内土体的Ps值约为加固前的1.5倍。1~5 m范围内土体的Ps值提高约10倍,说明真空预压对该土层加固显著。而5~10 m以下土层Ps值约为加固前2倍,说明真空预压对该土层的也产生了较好的加固效果。

图2 加固前后静力触探试验曲线

由上述结果可以得知,对于真空预压区而言,其周边的粉砂透气层所带来的沉降问题得到了良好的控制,对应的沉降量明显偏小,在施工过程中应设置淤泥搅拌桩,从而对加固区进行密封处理。

4.3 物理力学指标

在加固前后均对施工区域进行取土试验,围绕物理力学性质展开分析,对改进情况进行评价,明确加固施工后带来的真空预压处理效果。相比于原始区域而言,经加固处理后所得到的土体含水率明显缩减,孔隙得到了良好的控制,对应的剪切强度也有明显的提升。由此可知,经加固处理后所得到的各类土层结构物理力学指标均得到了良好的改善,因此,在本工程中真空预压软基加固方式具有良好的可行性。

5 存在的问题及对策

5.1 局部出现淤泥包

在实际施工过程中出现了一些问题,对此有必要采取针对性解决措施。基于提升施工效率的目的,在做好加固工作后应随即进行回填砂性土施工,在此环节宜使用水上吹填砂性土的方法,由此缩短施工所需时间。但过程中出现了较为明显的淤泥包隆起现象,此时需要合理划分回填区,由此形成若干个施工小块,在此基础上由分隔砂堤逐步向中部区域展开填砂施工,整个过程应以匀速的方式进行,在分叉管的作用下可以提升施工效率,并能够实现管口的灵活移动,由此避免淤泥包聚集现象[3]。施工中需使用到门架式插板机,并在设备下方垫入一定厚度的钢板,由此起到扩大受力面积的效果,确保施工的顺利进行。

5.2 回填过程中局部区域漏砂

受吹填土软弱性的影响,在进行荆笆以及土工布铺设时极容易出现变形或是拉裂等现象,并进一步引发砂性土向淤泥区域沉陷的问题。对此,需要提升铺设基层的强度,适当提升荆笆的层数,控制好搭接长度,在此基础上方可铺设编织布。此外,应对编制膜袋进行分块处理,而后进行吹填施工。

5.3 打设排水板淤泥上返严重

在进行插板作业时,由于施工区域内的原始条件欠佳,因此,刚结束吹填后将会产生明显的淤泥上返现象,严重时淤泥积深将会超过1 m,这严重制约了后续排水效果。为了避免此问题,则需要安排大量人员对其进行清理。由于板头回缩均有明显的滞后性,需要适当加长板头外露部分的长度。

5.4 存在透气层

在围绕退让区膜沟进行开挖作业时,实际所得的北侧与西侧地层情况与之前的勘查结果具有高度的一致性,即3 m以下区域为细砂层。由于砂层的硬度较高,加之挖机臂长的限制,极容易引发侧壁坍塌现象。总体来说,此环节的施工难度较大,经开挖施工后将会存在抽真空质量隐患。对此,需要使用大功率挖掘机进行施工作业,测定开挖深度,当其达到4 m后便将淤泥与细砂混合,基于局部换填淤泥的方式可以提升密封性能。但受砂层深度较大的影响,无法完全实现隔断,因此,所带来的密封效果相对有限。经商谈后决定按原计划进行施工,即开挖至压膜沟,并做好膜下区域的真空度监测工作[4]。

5.5 局部加固效果不明显

在局部排水口施工过程中,由于吹填土具有明显的软弱性,即便经过了处理,但地下1.5~3.0 m范围内的土体特性并未发生明显的改变,依然为流泥状。对此,以换填砂垫层等方法为基础,做好局部的二次补强加固作业,确保区域内负荷工程要求。

应做好吹填土的控制工作,使其达到相对均衡的状态,尽可能缩减围池面积,均匀设置吹填口,将吹泥管安装到位,最大限度地缓解淤泥集中堆积的现象,以便后续软基处理的顺利进行。当采用真空预压法时应注重砂垫层的质量,确保粒径、厚度等指标均达到工程标准,基于此方式可以形成高效的横向排水通道。

6 结语

伴随着港口事业的发展,真空预压法的应用程度也逐步加深。当前,我国的港口吹填土地基加固工程已经取得了一些成果,但依然有诸多问题有待研究,对应的技术水平局限性较强。本文则对此展开了探讨,提出一些可行的方法,以期给相关工程提供可行参考。

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