新近吹填淤泥真空预压一次性处理关键技术

针对新近吹填淤泥采用二次处理技术加固工期虽短但施工成本较高的问题,提出了一种新的吹填淤泥地基真空预压一次性处理技术。从施工流程、技术参数、材料性能参数、施工要点等方面重点介绍了其中3项关键技术:新型大面积砂被工作垫层、新型真空预压排水系统以及分级真空预压技术。基于依托工程对该技术的加固效果和直接施工成本进行了概括性分析,结果表明该技术加固效果较佳、相对二次处理技术成本显著降低。     

新近吹填淤泥现行真空预压技术加固效果不佳原因分析

为探讨现行真空预压技术加固新近吹填淤泥地基时效果不理想的原因,首先分析新近吹填淤泥的工程特性,然后开展不同含水率下新近吹填淤泥的室内真空固结足尺单井模型试验研究。研究结果表明:1)新近吹填淤泥主要由较细颗粒物质和极细颗粒物质组成,其中黏粒含量(黏粒+胶粒)和强亲水矿物含量(伊利石+蒙脱石)均较高;孔隙特征主要以孤立孔隙和粒间孔隙为主;含水率基本在100%以上、均大于1.5倍的液限,孔隙比均大于2.5,塑性指数基本在20以上,液性指数基本大于2.0。2)新近吹填淤泥采用现行真空预压技术加固时,膜下真空度损失程度可高达20%以上;真空度从排水板向周围土体中传递时的径向损失程度严重,真空压力的径向作用范围仅局限于直径约为40 cm的土柱范围内:土柱范围内土体的无侧限抗压强度值不超过35 kPa;土体的有效加固深度和强度增长幅度均较小。这两方面是新近吹填淤泥采用现行真空预压技术进行处理时效果不理想的主要原因,因此,有必要结合新近吹填淤泥的工程特性研发出一种新型加固技术或对现行真空预压技术加以改进。     

新近吹填淤泥地基真空预压加固效果主要影响因素分析

新近吹填淤泥地基经浅表层快速加固技术(属于无砂垫层真空预压技术)处理后效果不理想,因此,从客观因素和主观因素两方面进行了深入研究。研究结果表明:1)新近吹填淤泥的物理性质及其渗透系数是客观影响因素,致使真空固结排水难度大,真空预压过程中各排水板(满足现行规范规定的相关排水性能指标)周围出现严重的"壁垒"现象,进而导致地基加固效果不理想。2)竖向排水系统和水平排水系统的排水性能是主观影响因素。现行规范中规定的塑料排水板滤膜的等效孔径过小(O950.075 mm),排水板弯曲变形较大,水平排水系统中负压损失程度大,也导致地基加固效果不理想。3)直排式水平排水系统埋入素土细中细中粗砂水平排水垫层中,可以提高其三维透水效果。     

中厚层吹填淤泥地基加固设计与施工技术

对于中厚层(5~10 m)吹填淤泥层的加固,传统的浅层处理方法难以实现人工排水板的插设,而二次处理方法成本高、工期长,造成很大的浪费。针对中厚层吹填淤泥地基处理设计与施工中的技术难点,结合现场试验提出无砂垫层分级加载的真空预压一次处理方案,研制适合5~8 m厚度超软吹填淤泥层的新型可伸缩式人工插板枪、适合8~10 m吹填淤泥层的轻型插板机械、立体式密封接头及真空预压法排水处理系统等,优化中厚层吹填淤泥地基施工技术。提出的适合中厚层吹填淤泥地基的真空预压加固设计方法、施工技术等创新成果在温州瓯江口新区一期地基处理工程中得到成功应用,工程造价大幅降低。     

惠州荃湾吹填淤泥地基浅表层真空预压处理

浅表层快速加固技术是基于真空预压原理针对新吹填淤泥等超软弱土快速加固的一种新技术。依托惠州港荃湾港区软基处理工程,通过现场试验研究不同排水板间距对浅表层快速加固效果的影响,研究加固过程中膜下真空度、地表沉降和孔隙水压力的变化规律,对惠州荃湾吹填淤泥加固前、后土体的物理力学性质、强度及地基承载力进行分析。     

组合排水板在软土地基处理中的应用

随着国家经济的快速发展,近海造陆技术也有了突飞猛进的发展,对于新近吹填土层和原有岸滩地基,其固结速率往往相差较大。采用通常布设排水板的真空预压处理新近吹填土层(或夹层)效果欠佳。通过加密浅层排水板结合深层排水板形成组合排水板,以改善不同地层的加固速率。本文以天津南港工业区港区航道、港池挖泥结合吹填造陆工程项目(造陆二区)地基处理工程为实例,介绍了组合排水板对解决新近吹填土层(或夹层)效果欠佳问题的成功应用。     

直排式真空预压技术在软土地基处理中应用

介绍了真空预压法加固软土地基的机理,结合天津临港工业区吹填造陆工程的特点,提出应用直排式真空预压技术处理试验区软土地基的设计方案。结果表明,把竖向塑料排水板与水平排水滤管直接相连,提高了真空度传递效率,达到了缩短工程工期和降低工程造价的目的。     

真空预压加固吹填淤泥技术应用研究

在吹填造陆工程施工过程中,真空预压加固是一种常用的淤泥处理技术,可以有效缩短淤泥处理的施工工期,取得良好的施工效果。文章以实际工程为例,对真空预压加固技术进行了分析,然后对真空预压加固技术在吹填淤泥浅层处理过程中的具体应用进行了探讨,取得了良好的施工效果,值得类似工程借鉴和参考。     

水平排水板真空预压法处理吹填流泥试验研究

常规的竖向排水板真空预压处理新近吹填流泥的压缩量可达30%～40%,呈明显的大变形特征,排水板弯曲变形严重,导致排水板中的真空度沿深度衰减较大,影响最终加固效果。针对吹填流泥的这种工程特性,通过对比试验,研究了水平排水板真空预压法在该类场地的应用。试验结果表明,水平板真空预压取得的沉降变形、孔隙水压力、出水量、含水率、十字板抗剪强度等物理力学指标均好于常规的竖向板真空预压,并分析了水平板真空预压处理吹填流泥的优势。结果表明,水平板真空预压是一种可行的吹填流泥处理方法。     

真空预压新技术加固吹填超软土的现场试验研究

针对沿海吹填超软土特性,通过广东惠州荃湾港区现场试验,采用真空预压新技术加固吹填超软土,包括新型超软土浅层预处理技术、新型高效节能抽真空技术、新型防淤堵塑料排水板技术等。试验区分别通过浅层预处理和真空联合堆载预压深层处理试验评价真空预压新技术加固吹填超软土的效果。根据加固前后现场监测与检测结果,从真空度、沉降量、孔隙水压力、十字板剪切试验、静力触探试验和室内土工试验成果等指标分析吹填超软土加固效果,证实真空预压新技术在沿海吹填超软土地基处理中具有良好的加固效果及经济性。     

基于泥沙流变学原理的脉动真空预压技术

在疏浚吹填施工中,如何快速降低吹填土的含水率是吹填区软基处理的一项关键工作。为进一步提高排水效率,开展了基于泥沙流变学原理的脉动真空预压排水技术研究。通过大量室内小尺度单板排水模型试验,阐释了脉动作用对促进淤泥质软基脱水的作用机理,分析了脉动真空预压法的排水效果,提出了淤泥质软基处理新方法。试验结果表明此方法优于现行常用的真空预压排水法,有效提高了排水效率,可减轻排水板通道的淤积堵塞问题。     

潮间带水下真空预压技术优化及应用

针对潮间带地区因大水力梯度交替变化的影响导致地基真空预压施工加固效果较差的问题,对塑料排水板打设、侧向密封系统及抽真空系统施工等方面的技术工艺优化进行研究。采用施工全过程监控方法进行验证,得出大潮差条件下开展真空预压施工的积极结果。结论显示,调整水平排水系统的滤管间距、增设双排淤泥搅拌桩作为侧向密封墙和调整真空泵布设方式等,能有效提升潮间带地区真空预压施工效果。     

增压法和加热法真空预压新工艺的机理和加固效果探讨

真空预压是一种应用广泛的软土地基处理工艺。针对增压法真空预压、加热法真空预压两种新工艺,结合现场试验及工程实例对其进行分析和探讨。结果表明,增压法真空预压在地基内充入高压气体不能改变土体的饱和状态,同时高压气体会降低真空预压的真空度并可能阻碍真空度沿塑料排水板向深层传递;增压法真空预压的加固效果存在较大差异,在实际工程施工前应做好试施工验证其加固效果;加热法真空预压法通过升高土体温度提高渗透系数、缩短固结时间,同时增大固结沉降量,尤其适用于低渗透性的软黏土或淤泥;针对加热法真空预压现场应用难题提出了新型加热型塑料排水板和闷晒式太阳能加热循环水等改进方法,分别较好地解决了加热塑料排水板的制作加工、加热成本高的难题。     

考虑变荷载和土体非线性的真空预压竖井地基固结解

针对真空预压竖井地基固结问题,考虑地基土体的非线性、涂抹区土体水平向渗透系数呈抛物线变化和荷载随时间变化的影响,推导出真空预压条件下竖井地基固结的一般解。通过退化研究和对比分析,验证了解析解的合理性。基于一般解,得出瞬间加载和线性加载两种特殊加载模式的相应特解。针对特解,编制计算程序,绘制出真空预压竖井地基固结过程曲线。结果表明,土体非线性对固结特性有较大影响,压缩指数与水平向渗透指数比值越大,地基固结速率越慢;初始应力值越大,土体的固结速率越快;线性加载下竖井地基孔压消散速率较瞬时加载慢。     

不同加载方式下真空加固吹填软土的现场试验与数值模拟*

吹填软土在真空负压作用下发生排水固结时,其强度和变形特性与真空负压的加载方式关系密切。首先对吹填软土进行了真空预压现场加固试验,通过对地表沉降、真空度跟踪监测,研究并比较不同负压加载方式下地基沉降规律及加固效果;然后采用FLAC3D建立三维弹塑性数值模型,对软土地基采用不同加载方式进行数值模拟,并与现场试验的实测数据进行对比,深入探讨加载方式对软土地基固结影响的细观机理。研究结果表明：采用真空预压法加固吹填软土地基时,慢速加载方式比瞬时加载方式更有利于土体的加固,建议在实际工程中采用分级加载方式施加真空荷载。     

直排式真空预压法在天津港地基处理工程中的应用

真空预压法是目前沿海地区新近吹填土地基加固处理的主要方法,但近年来因资源紧张,用作水平排水通道的中粗砂价格不断上涨,致使工程投资大幅增加,甚至导致被迫停工,造成很大损失。直排式真空预压法在对传统真空预压法施工工艺优化的基础上,将排水板直接与滤管相连,通过缩短真空压力的传递路径以降低能耗,已取得预期的加固效果。相关理论计算和工程实践均表明,直排式真空预压法不受砂垫层的制约,造价低、能效高、工期短,前期沉降速率大,固结度、沉降速率和十字板抗剪强度等检测指标均满足要求。     

真空-电渗联合作用下的软基固结计算研究

考虑了电渗水流与压力水流的叠加作用及井阻对真空度衰减的影响,在此基础上结合Hansbo砂井地基固结理论和真空-电渗边界条件,建立了轴对称真空-电渗联合作用软基固结方程,给出了地基中平均孔压和径向固结度的解析解,并进行了退化验证。最后通过算例分析,研究了不同荷载组合情况对平均孔压消散和径向固结度的影响。结果表明:真空-电渗联合作用下平均孔压是真空预压与电渗分别作用下孔压的叠加;在真空度不足情况下,可通过调节电渗电压大小,保证土体加固效果;在真空度一定的情况下,电源电压越大加固效果越好。     

真空预压下考虑排水板淤堵行为的修正砂井固结理论

从准三维固结理论出发,根据排水板在地基排水固结中的空间性及特殊荷载条件,推导出真空预压条件下的砂井固结理论。考虑到实际工程中排水板的淤堵行为对地基固结存在影响,分别进行梯度比试验及单井模型试验,结合试验结果建立考虑淤堵行为影响的修正砂井固结理论。通过对比理论计算值与模型试验实测值,验证土体的超孔压实测变化曲线与理论曲线有良好的吻合度,理论计算公式能有效反映排水板在不同淤堵程度下对地基固结发展的影响。提出的修正砂井固结理论可为相关真空预压软基处理工程推广使用,做出更贴近实际的理论计算。