真空预压超软弱土下卧透水层新密封方法探讨

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1、真空预压超软弱土下卧透水层新密封方法探讨关键词:软基处理;真空预压;超软弱土;下卧透水层;地基密封处理;地质钻机真空预压法是加固软土地基的一种先进技术,它能将预压荷载在很短时间内一次施加完成,除可节约大量堆载料之外,其应力引起的收缩变形不会造成地基失稳剪切破坏[1],因此这种方法被广泛应用于我国沿海地区大规模围海造陆、快速地基处理工程中。对于高含水率、高压缩性、低承载力的软黏土,该方法尤其适用[2].加固区周边真空密封效果直接关系到真空预压处理的成败。目前我国普遍采用打设连续泥浆搅拌桩形成隔水密封墙体[3]作为周边密封系统,所用设备改装自水泥搅拌桩、喷粉桩用深层搅拌机[4],质量在15~

2、18t之间。由于接地压强大(25~40kPa),在较软弱土层中施工困难;此外设备自身不带动力,移动、定位繁琐,也存在很大的安全隐患.我国沿海大面积围海造陆工程中,出于节约资源、降低成本等考虑,排水砂垫层一般很薄,因此地基承载力不高,且多采用水力吹填以降低成本。在水力吹填过程中,采取子母吹砂管消能、频繁摆管等措施[5]后,虽然可减少大面积挤淤、拱淤的可能,但由砂料在吹填冲力及自身重力作用下所产生的小范围挤淤、拱淤现象在所难免,即产生所谓的“淤泥包”。“淤泥包”土体呈流塑态,几乎无承载力,属于超软弱土.1　工程概况广州中船龙穴造船基地某软基处理工程施工内容包括大面积水力吹填砂垫层及真空预压,

3、面积达6·7×105m2,其陆域是在原有滩涂上吹填形成的.新吹填土层厚度为4·0~6·0m,主要由淤泥、淤泥混砂为主,含水率高达60%~90%,呈饱和、流动状,标准贯入试验一般为杆自沉,呈现高压缩、低强度、低承载力特性;下部滩涂5·0~20·0m深度范围以粉质黏土、淤泥混砂为主,3·0~8·0m深度范围内普遍含透水夹砂层,厚度0·5~2·0m不等。真空预压周边密封采用黏土密封墙方案。不同部位透水夹砂层的渗透系数见表1.胡利文等[7]、李军等[8]进行的工艺试验分析表明,密封墙体厚度达到1m,淤泥质量分数(d≤0·075mm)达到30%,墙内掺合土体水平渗透系数Kh<1×10-6cm

4、/s,气密性可满足90d真空密封要求.砂垫层水力吹填排水时在6-3,6-4和6-9区段出现了小范围挤淤、拱淤现象,且出现在黏土密封墙施工位置。而地质钻探资料显示,淤泥下卧层均存在0·6~1·0m厚的透水夹砂层。该部位如不进行止水密封处理,则会使整个加固区无法形成真空密封体,从而导致软基处理方案失败.2　传统“淤泥包”密封措施介绍挤淤、拱淤部位若出现在两加固区的公共边,则可以改变黏土密封墙施工线路,绕开拱淤部位进行施工。该方法不仅增加了黏土密封墙的工程量,延长了工期,还需重新划分施工区段,给真空膜加工、真空泵及管路布设带来困难.挤淤、拱淤部位如果出现在加固区周边位置,则必须进行止水密封作业

5、,传统设备十几吨的质量根本无法直接施工。通常的做法是先在施工线路两侧铺设土工格栅,然后充填通长砂袋,使搅拌桩机骑行在通长砂袋上进行施工。砂袋体厚度不能少于60cm,这样施工成本成倍增加,而且具有很高的危险性。由于砂袋表面保持水平较困难,因此设备底盘难以保持水平,导致成桩垂直度不高,密封效果也不理想.由此看出,面对这一难题传统处理方法都需要投入较高的成本,并且存在诸多缺陷。故提出行之有效、节约成本的新处理措施十分重要.3　改装地质钻机进行密封作业地质钻机在钻探施工作业时,其钻杆在自身旋转的同时可实现向下掘进,并配有浆泵向钻头泵送泥浆,与泥浆搅拌桩作业方式基本一致。因此,地质钻机具有施工搅拌

6、桩的能力,只需加工专用桩头即可。由于地质钻机的质量远小于传统的搅拌桩设备,其改装后可解决真空预压超软弱土下卧透水层真空密封难题.江南探矿机械厂生产的XY-1B型立轴回转钻机广泛应用于我国水利、交通基建勘察作业中,是一种低速大转矩钻机,具有质量轻、操作灵活、维修方便等优点。该钻机在广州中船龙穴造船基地某软基处理工程中承担了钻孔取土、搅拌桩深度确定等工作,使用柴油发动机驱动,主要技术参数如下[9]:含钻架等总质量为880kg,钻杆直径分别为42mm和50mm,柴油机额定功率为12·5k,立轴移动速度为1·0~4·2m/min,最大给进力为18kN,最大提升力为22kN,转速为66~620r/

7、min,最大转矩为1·8kN·m.3·1　专用桩头加工为了使所选立轴回转钻机能够进行搅拌桩施工作业,需加工适应钻杆接口的专用桩头。考虑钻机输出转矩及整机稳定性等问题,桩头直径不宜过大;材料采用普通钢板,其焊接强度、耐久性能满足粉砂、泥混砂等作业环境要求,且造价低廉。综合以上,桩头直径按50cm设计,材料选用30mm厚的Q235钢板进行加工,桩头底端留有喷浆口。为防止桩头在挤密砂层中卡死,在搅叶外边缘位置处特别增加了钢护环,如图1所示