软基处理新技术_低位高真空分层预压击密法

2、造价低 造价较常规方法节约30%左右（仅上海地区 ，近年节约超20亿元）。
3、工期短
通过人为制造一个“压差”，使得传统方 法中的软土孔隙水压力自然消散时间从3-4周 缩短为5-10天。因此，采用该工法工期较常 规方法节约50%左右。
4、质量可控
• 承载力控制：对于不同承载力要求，通过调整 硬壳层的硬度和厚度，有效控制地基承载力。
荷载(KPa)
50
100 150 200 250 300
地基处理
效果
07.1.3 07.1.10 07.1.18 0
07.1.28
07.2.5
日期 07.2.15 07.2.23 07.3.4
07.3.11 07.3.19 07.3.27
07.4.4
07.4.11
200
400
沉降量(mm)
600
800
塑限 塑指性数 液指性数
ω
γ
γd
Gs e Sr ωL ωp IP
wk.baidu.comIL
% kN/m3 kN/m3 / / % % % % /
①1
85
15 7.5 2.57 2.43 95 95 30 65 0.93
➢ 国内外重大项目成功应用超8000万㎡，得到社会高 度认可，并做到：
环保零污染 造价节约30% 工期节省50% 质量可控
“高真空击密法”三大理论创新
“压差”主动排水 超固结硬壳层 超固结硬壳层作用下不留排水通道的工后
沉降估算
❖“压差”主动排水
利用击密产生的超孔隙水压力为“正压”，抽真空产 生的力为“负压”，人为制造“压差”，其数值能超 过一个大气压。
HVDM 计算， 确定施工参数
第一遍高真空 击密施工
现场fa、Ps、含水 量、标贯等自检
第三遍高真空 击密施工
现场检测，计算 分析，优化参数
第二遍高真空 击密施工
根据检测结果，HVDM 计算分析，调整参数
满夯
地基效果检 测
“高真空击密法”的施工照片
液压插管
真空系统布置
高真空泵系统
击密设备
“高真空击密法”的信息化施工
物理力学性质及标准贯入试验、静力触探试验、十字板剪切试验等原位测试。将 软基处理前后的试验指标进行对比。路基在进行软基加固处理后其上部地层（填 筑土①、吹填砂②及淤泥质粘土③）的承载能力有较大程度提高，而其下部地层 的承载能力变化不大或基本无变化。 结论：软基加固处理对地基承载能力有改善，影响深度大致为0～12米左右。路基 软土工程特性有明显改善，处理效果明显。
土层 号 1 2
3
4
土 的 名 称
含水 量
W
孔隙 比
饱和 度
液限
塑限
塑 性 指 数
（%） e （%）（%）（%） （）
液性指 数
压缩系 数
压缩模 量
比贯入 阻力
PS
（） （Mpa-1）（MPa）（MPa）
素 填 29.5 0.839 95 土
32.7
20.2
12. 5
0.76
0.281 6.35
㈡. 土基回弹模量检测(长勘院) 结论：通过249个检测点可知，道路土基回弹模量范围植30.5～70.1Mpa,平均值 47.5，标准值46.7。均满足回弹模量不小于30Mpa的道路设计要求。
㈢. 平板载荷试验(市质检站) 结论：通过42个检测点可知，均满足地基承载力不小于130Kpa的设计要求。
㈣. 施工过程沉降监测(市质检站) ❖ 结论：通过对11个分区连续检测，均满足设计要求。
• 工后沉降、差异沉降的控制：划分不同的施工 小区通过调整施工参数，有效控制每一施工小 区的施工沉降，从而使工后沉降、差异沉降满 足设计要求。
典型工程案例
• 珠海情侣北路南段（32万㎡）（06、07年） •吴江市鲈乡南路南延伸段（20万㎡）（09年） •印度尼西亚龙湾3×315MW燃煤电厂工程（80万 ㎡）（07、08年）
“压差”的作用，饱和软土夯成“弹簧土”的可能降低
e
从e- log’曲线
可以看出：经过
e0
多遍击密后，土
e1
体孔隙比逐步减
e2
小，达到了地基
e3
加固的目的。
“压差”主动排
水的目的就是增
加超孔隙水压力
的消散率。
e-log ’曲线分析
冲击荷载作用下塑性区的分布分析（饱和土）
随着饱和度的降低，塑性 区的面积逐渐减小，降低 形成“弹簧土”的风险，
1000
1200
1号
2号
3号
4号
5号
6号
7号
平均沉降
计算分析预测平均最终沉降为1184mm ，施工中平均完成沉降1007mm，固结 度平均达到85%。
处理后排污管线开挖现场
情侣北路（南段）市政道路软基处理工程处理质量检测
㈠处理前后土的物理力学性质对比测试(长勘院) 本次检测在软基处理路段钻探了6个钻孔（与原勘探点相同），进行室内土的
印度尼西亚龙湾3×315MW燃煤电厂工程（PLTU 3 BANTEN 3×315MW） 是印度尼西亚共和国国家重 点工程，地基处理面积80万m2。
地质情况
①层：淤泥质土（流塑 软塑）：全场分布，厚度 9~28m。
②层：可塑状粘性土夹稍密粉砂（可塑硬塑）：一般 厚度为7~10m，少数为16~18m。
砂垫层---插排水 板
插排水板及铺设真空 膜
运行
高真空击密
拆除真空膜
运行
高真空击密法施工流程示意图
安装垂直真空管 安装水平真空管
运行高真空系统
高真空＋击密
多遍高真空＋击密
1、“高真空击密法”简介
➢ 快速“高真空击密法（HVDM）”软地基处理工法 是一种新型快速真空动力排水固结法，它是通过数 遍高真空击密制造“压差” 排水，并结合数遍合适 的变能量击密，分步降低含水量，提高密实度、承 载力，减少工后沉降和差异沉降。
采用分层预压击密的方法来达到设计承载力、工后沉降、差异沉降的要 求。
➢ 该工法具有以下优点：
处理深度深
质量可控
造价低
工期短
施工工艺示意图
低位预压
高真空击密形成的硬 壳层
塑料排水板 低位预压，解决深层沉降
第一步
塑料排水板
表层高真空击密，解决承载力和 差异沉降问题
第二步
快速“低位高真空分层预压击密法”
硬壳层
渗径短
软弱下卧层
硬壳层 渗径长 软弱下卧层
留排水通道
不留排水通道
工后沉降估算成功实例（宁波港三期）
名称 处理方法 施工沉降
一区(50万㎡)
塑料排水板+强夯置 换
约44cm
二区(46万㎡) 高真空击密法
约60cm
施工工期
10个月
4个月
两年工后总沉降量
31cm
14cm
“高真空击密法”工艺流程
现场详勘 划分施工小区
z/m
Ps/MPa
0
1
2
3
4
0
5
10
15
20
25
原始土层
处理后
地基处理效果
➢ 回弹模量指标：地基处理完成后，场地土基的回弹模 量平均值45.7MPa，远超设计要求。
➢ 地基承载力指标：现场载荷板试验结果表明，场地地 基承载力等于或超过130kPa，满足设计要求。
累计沉降(mm)
0
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
⊕Ө ⊕ ⊕Ө ⊕ ⊕Ө ⊕
⊕ Ө⊕ ⊕ Ө⊕ ⊕ Ө⊕
“压差”作用带来三点规范的突破
✓ 高真空排水结合数遍变能量击密，人为多遍制造超过一 个大气压的“压差”，扩大了规范中真空井点在低渗透 性软土排水的应用范围。
✓ 采用高真空击密，扩大了强夯的应用范围，使“饱和软 土不宜强夯”成为过去。
✓ 通过“压差”作用，加快孔隙水压力的消散，缩短了软 土二遍击密间隙时间，间隙时间从规范的“不小于3-4 周” 缩短为 “5-10天” ，大大缩短了工期。
吴江市鲈乡南路南延伸段
主要的土层至上而下为： ① 淤泥：灰黑色，流塑，夹腐植物及有机质，有淤臭味，为近代河
1
道淤积浮泥，层厚0.5~0.8m。 ①2素填土：灰褐~灰黄色，松软，以粘性土为主，夹有植物根茎，
厚度0.5~1.6m。工程性质极差，承载力60kPa。 ②亚粘土：灰黄色，软塑为主，局部粉质含量较高，流塑。含铁锰
③层：粉砂层（密实）：可以作为桩端持力层，桩进入 该层应有足够的深度。
④层－坚硬粘性土和很密粉砂：可作为良好的桩端持力 层或桩端下卧层。
设计要求
（1） ①层土地基承载力不小于100kPa ； （2）场地土体的固结度达到90%以上；
粘性土层的物理力学参数，
天水然量含 分层代号
重力密度
湿
干
比重 孔 隙 比 饱 和 度 液 限
沉降观测点位平面布置图
孔隙水压力变化值/kPa
0 0 -20 -40 -60 -80 -100
K2+145 3m深度
时间/天
10
20
30
40
50
60
70
K2+145处3m深度孔隙水压力变化-时间曲线
孔隙水压力变化值/kPa
0 0 -20 -40 -60 -80 -100
K2+145 7m深度
时间/天
10
20
30
40
50
60
70
K2+145处7m深度孔隙水压力变化-时间曲线
孔隙水压力变化值/kPa
0 0 -20 -40 -60 -80 -100
K2+145 9m深度
时间/天
10
20
30
40
50
60
70
K2+145处9m深度孔隙水压力变化-时间曲线
静力触探曲线
印尼龙湾电厂软基处理工程
质氧化斑点。层顶标高0.82~2.31m，厚度0.8~2.2m。工程性能偏差，承 载力80kPa。
③淤泥质亚粘土：灰色，流塑。含少量有机质（含量为1.09~1.25% ，平均为1.17%），局部夹有薄层泥炭。层顶标高-0.40~0.44m，厚度 9.0~14.2m，工程性能差，承载力50kPa。
④亚砂土：灰黄色，中密，饱和，薄层理发育，夹有薄层状亚粘土 ，层顶标高-12.74~-12.26m，厚度0.9~1.00m。该土层拟建道路局部的分 布。系中等压缩性，中低强度土层，工程性能一般。
应力 f 需小于1.1倍的下卧层的地基承载力fak，
即
f (hx)< 1.1fak
硬壳层应力扩散示意图
P
硬壳层
软弱下 卧层
fa
hx
P ffaakk
超固结硬壳层作用下不留排水通道的工后沉降
❖ 采用“高真空击密法”施工，用真空管取代 塑料排水板。由于施工结束时拔除真空管， 所以施工结束后不留排水通道，从而大大减 缓沉降速率、减小沉降量。
0.83
亚 粘 土
34.3 0.935 100
32.2
21.4
10. 8
1.21
0.371
5.11
0.91
淤
泥
质 亚 46.2 1.283 97
36.5
22.8
13. 8
1.72
0.805
2.64
0.43
粘
土
亚
砂
5.16
土
处理要求： •工后沉降不大于20~30cm。 •土基顶面的回弹模量不小于30~40MPa。 •土基顶面承载力不小于110kPa。
软地基处理专利新技术
——低位高真空分层预压击密法
汪 文彬
上海港湾软地基处理设计研究院 上海港湾软地基处理工程（集团）有限公司
➢ 针对深厚淤泥层，即能满足工后沉降要求，又能满足承载力要求，开发 了该项技术：
利用低位预压，控制消除深层土体的适量沉降；
利用高真空击密法，在浅层形成一定厚度的超固结硬壳层；
提高击密的效率。
冲击荷载作用下塑性区的分布分析（饱和度=0.8）
❖超固结硬壳层
➢ 通过数遍“压差”作用，土体经过高能量动应 力的作用，有效应力大大增加，使表层形成一 定厚度的超固结硬壳层。
➢ 超固结硬壳层厚度的确定: • 应力扩散角a的计算 • 承载力的计算 上部荷载及硬壳层自重经硬壳层扩散后的附加
施工过程中各项指标检测并调整施工参数
含水量 静力触探等原位测试 击振频率 击振能量 真空度 超孔隙水压力消散时间
在避免土体形成 “弹簧土”的基础 上，对地基土进行 有效击密
“高真空击密法”的优点
1、环保零污染 高真空击密法是纯物理方法，施工过程中无需向土
体中掺入任何固化剂或外加剂，真正做到了对 环境的零污染
处理前场地淤泥包
处理淤泥包
处理前场地淤泥包
场地处理后－开挖后淤泥处理效果
地基承载力≧130KP、 回弹模量≧30MP、 工后沉降≦30CM； 并可满足市政工程管线施工开挖、敷设要
地基处理效果
➢ 静探指标
• 在表层4m内形成硬 壳层，表层吹填砂提 高100%-150%左右。
• 淤泥质土、淤泥层、 亚粘土层等的Ps 值比 施工前提高100％左右。
％
IL
a1-2
MPa-1
ES1-2
MPa
CV 10-4cm2/s CH
KV 10-8cm/s
淤泥 ②
1
63.1 1.74 22.46 1.43 1.513 1.85 16.9 22.6 8.23
亚粘土 ③2 30.7 0.86 14.7 0.58 0.371 5.06
砾质粘性 土④
24.9 0.81 13.50 -0.07 0.4 5.09
珠海情侣北路(南段)(石坑山段，约5km)，已建成
珠海市情侣 北路(南段）道 路软基处理 （处理面积约 32万平方米）
场地地质条件复杂， 淤泥层厚度差异大，
厚度0～22m； 地基承载力低， 淤泥呈流塑状。
土性指标
含水率 孔隙比 塑性指数 液性指数 压缩系数 压缩模量
固结系数
渗透系数
w
％
e0
Ip