高真空击密法.doc

广东省建设信息中心 梁剑华

　　工期短、造价低、质量可控、施工环保，成为“高真空击密法”笑傲软土地基处理传统工法的“撒手锏”。（资料图片）

　　珠海市景观大道“情侣北路”经“高真空击密法”处理，工后沉降小于30cm，节约造价约30%。（资料图片）
　　　独特优势：造价节省30% 工期缩短50%
　　我国沿江、沿湖、沿海等地区广泛分布着软土，许多建设项目的投资商为担负软土层处理的高成本，而深感忧虑。据介绍，软地基处理的传统工法主要有三类：一是复合地基法：水泥土搅拌桩、粉喷桩、碎石桩等；二是排水固结法：插塑料板（砂桩）加真空或堆载预压法）；三是强夯法。传统工法，具有施工造价较高、工期较长或质量不可控等缺点。
　　针对传统工法的缺点，上海港湾软地基处理工程公司发明了“高真空击密法”软地基处理新工法，它是通过对需处理的软土体施加数遍高真空，并与之结合施加数遍相应的变能量击密，达到降低土体含水量，提高土体密实度和承载力，减少地基的工后与差异沉降量的地基土处理工法。
　　与传统工法相比，高真空击密法主要具有下述特点：一是工期短：单位面积施工工期为10～25天，是常规工法的1/3～1/2；二是造价低：工程造价是常规工艺的40％～80％；三是质量可控：有效控制软土含水量、密实度、工前沉降和差异沉降，快速提高承载力，克服真空度沿塑料排水板深层衰减及塑料排水通道的存在工后沉降较大的缺陷，弥补了强夯法对饱和软土易形成“弹簧土”的缺陷；四是施工环保：属力学物理变化，无需添加剂。
    创新妙招：数遍高真空结合适能量击密
　　据上海港湾软地基处理研究院兰瑞学博士介绍，高真空击密法具有五大创新：一是在夯前采用高真空系统，合理控制施工参数，减小了饱和土的饱和度，使规范“饱和软土不宜强夯”成为过去；二是高真空结合合适的变能量动力击密，扩大了规范的真空井点在低渗透性土中排水的应用范围；三是由于数遍高真空的作用，缩短了软粘土二遍夯击间隔时间，软土强夯的间隔时间从规范“不小于3-4周”缩短为“5-10天”，大大节约了工期；四是通过高真空击密，使浅层地基（10m内）形成超固结硬壳层，改善地基的受力性能；由于深层软土不形成排水通道，深层软土工后沉降将明显减小；五是大面积加固，对地基有一定的降水预压作用。
　　据介绍，高真空击密法属快速排水、快速击密固结的工法，其设计原理有六大要素：一是采用特制的高真空系统强制调整土体的含水量，控制需处理的土体逐步接近最优含水量；二在需处理土体分遍逐步接近最优含水量的同时，采用特制的大型击密设备分遍击密需处理的土体，逐步接近最大密实度；三是根据处理土体的自振频率，调整击振频率；四是正确计算被处理土体超孔隙水压的消散时间，合理确定土体每遍击密的固结恢复时间，严防“弹簧土”的形成；五是根据不同土体的渗透系数、含水量，分层多遍强制调整各层土的真空度、真空气量、平衡参数；六是根据地基的处理深度要求，正确计算各层不同土体击密所需的击振能量。

“高真空击密法”通过人为在土层中制造“压差”，利用“压差”来快速消散超孔隙水压力，使软土中的水快速排出。高真空排水，使击密效果大大提高，从而使被处理土体形成一定厚度的超固结“硬壳层”。由于“硬壳层”的存在，使得表层荷载有效扩散，减少了因荷载不均匀产生的不均匀沉降。
2005年10月，上海港湾软地基处理工程有限公（下称“上海港湾”）首次将该技术带入广东地基处理工程界人士的视野，首先因它省时，比常规工法工期缩短50％。应用该工法，单位面积施工工期为10~25天。比如一个10万平方米的单体工程，约在1个月内可以完成；其次，它比常规工法更省钱，可节省造价30％，即常规工法每平方米造价在100~300元，而“高真空击密法”约70~120元；更为重要的是，该工法质量可控，可有效控制软土含水量、密实度、工前沉降和差异沉降。

所谓高真空击密法就是将高真空排水+强夯击密两道工序相结合，对软土地基进行交替、多遍处理的一种方法。高真空排水与强夯击密相结合并非简单的相加，在两道工序交替、多遍处理过程中，高真空排水强制主动地排出孔隙水，为强夯击密创造条件；强夯击密激发出超孔隙水压力与高真空排水的高真空形成较高的压力差，促进了高真空排水效果。 P3jDx{F  
如图5.1所示高真空击密法真空排水系统布置图，由真空管、水平管和真空泵三大部分组成，真空管指插入地层中的部分，水平管是在地表用于联结真空管与真空泵的排水通道，真空泵产生真空度排水。其中真空管的布置方式是决定排水成败的关键所在，针对不同土体采用不同的真空管间距、滤网位置与长度。 ne4j_!V{Mf  
8  ;y N  7E*d>: 5I  y, @I6  ~W p>tnl  n@<+D`[.V  B~K@o.%  高真空击密法的具体实现步骤为： $Zf hQ5bat  
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à二次强夯击密à拔除真空管à二次真空排水à重新插入真空管 kXK D>."E*  
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每遍高真空击密(一次真空排水+一次强夯击密称为一遍高真空击密)处理后软土的地基强度和密实度都有一定的提高，经过这样多遍处理最终使软地基地基承载力和沉降量满足设计要求。 "l0z?u  
一般改进强夯法只是强夯之前进行一次排水，然后就接着进行强夯工艺，例如塑料排水板+强夯法，塑料排水板只插一次，在一遍强夯时可能导致塑料排水板发生破坏，从而影响二遍强夯后孔隙水压力的消散效果。由以上高真空击密具体实现步骤可知，高真空击密法采用了再次插管主动排水方式，使每次强夯产生的孔隙水被随后插入的真空管及时排出，大大提高了超孔隙水压力消散效率，使其在较短的时间内满足了可以进行再次强夯的条件。 qk !")t  
通过大量工程实践，经过研究总结发现了高真空击密法加固软地基具有三个机理，即：1) 压力差主动排水机理，2) 硬壳层理论，3) 下卧层不留排水通道。