高真空击密法软基处理

青岛大炼油工程 检测结论
本场地在最大检测揭露深度8.2m范围内的地层，
表层为素填土，上部为第四系全新统海相沉积的 粉土层及上更新统花岗岩残坡积土，下部为燕山 期花岗岩。 经过高真空击密预处理后，场地第①层素填土承 载力特征值达到150kPa,第②层粉土承载力特征值 为120kPa;压缩模量建议值Es为8.0MPa. 如本场地按7度进行抗震设防，设计基本地震加速 度值按0.1g，设计地震分组按第一组考虑，地基 经“高真空击密”预处理后，本场地第②层粉土 不具有液化潜势，场地为非液化场地。
4.4
青岛大炼油工程
青岛大炼油工程 地质情况
①-1素填土：主要回填粘性土、砂；层厚
1.5m-3.2m； ②-1细砂：深灰色-灰色，松散。饱和，含 有较多淤泥质；厚度0.4-2.3m； ②粉土：灰色，松散-稍密，饱和，层厚4.47.9m ③-1粉质粘土：可塑-硬塑，层厚2.6-9.4米
2.2 快速“高真空击密法”的设计 要素
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； 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； 根据处理土体的自振频率，调整击振频率； 正确计算被处理土体超空隙水压力的消散时间，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 根据不同土体的渗透系数、含水量，分层多遍强制调整各层 的真空度、真空气、平衡参数； 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。
上海浦东国际机场二号跑道 七种方法处理前后对比
实验 分区 加固前数据 竞标方案一 竞标方案二 竞标方案三 竞标方案四 竞标方案五 竞标方案六 竞标方案七 6m内标准贯 入击数(击) 6m内静力触 探Ps(MPa) CBR (MPa) 地基反应模量 K(MPa/m3) 地基回弹模量 E0(MPa/m3) 施工总沉降 (cm)
浦东国际机场跑道地基处理国内首次采用高真空降水＋强 夯，大大超过了设计要求，节约资金1.2亿元
Leabharlann Baidu
4.2
宁波北仑港三期
宁波北仑港三期 地质情况
宁波北仑港区三期国际集装箱码头(二区)地
基处理工程约46万㎡ 0 - 2米为新吹填的粉煤灰，为浆糊状，承载 力接近于零，人无法在上面行走 2 - 10米为淤泥质粘土，Ps值约0.10MPa 设计要求
一、现有的软地基处理技术
排水固结法：真空或堆载预
优点：技术成熟；影响深度大 缺点：工期长
采用真空预压的，承载力<80kPa,且施工 中容易漏气造成质量问题 采用堆载预压的，造价高
快速“高真空击密法”软地基处理工法是一
二、快速“高真空击密法”软地 基处理工法
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，逐步达到降低土体 的含水量，提高密实度、承载力，减少地基 工后沉降和差异沉降。
青岛大炼油工程 处理要求
由于本场地①层素填土和②层粉土属软弱土层，且 在抗震设防烈度为7度的情况下属液化土层，不能 直接做为待力层，为了满足设计要求，本场地采用 快速“高真空击密法”进行地基预处路，地基处理 要求如下：
1．①层素填土地基承载力特征值≥150kPa， Es>10MPa；②层粉土地基承载力特征值≥120kPa， Es>8MPa。 2．地基处理后①层或②层消除液化。
s /mm
03年宁波北仑港三期二种地基处 理方法主要成果对比
一区(50万㎡) 处理方法 施工沉降 施工工期 两年内工后总沉降量 二区(46万㎡)
快速“高真空击密法” 塑料排水板+堆载预压 约60cm 4个月 14cm 约44cm 10个月 31cm
宁波北仑港 反馈
宁波港网站(04年7月23日）视频和文字报道：
四、工程实例
① 上海浦东国际机场二号跑道
② 宁波北仑港三期 ③ 常熟兴华港二、三期
④ 青岛大炼油工程
⑤ 上海化工区（粉土）“高真空击密”与振冲
碎石桩效果比较
4.1
上海浦东国际机场二号跑道
上海浦东国际机场二号跑道 地质情况
1. 2. 3. 4. 5. 6.
吹填砂：层厚2m左右，砂质相对密实，含泥量较高 褐黄色粉质粘土：层厚0.25～2.70 m，呈可塑～软塑状态， 含铁锰结核及侵染锈点，属中压缩性土。 灰色粘质粉土：层厚0.60～5.90 m，呈饱和、稍密状态， 土质极不均匀，属中压缩性土。 灰色砂质粉土：层厚1.00～9.10 m，呈饱和、稍密状态， 土质极不均匀，夹杂粘土，属中压缩性土。 灰色淤泥质粉质粘土：一般层厚5.0m左右，呈饱和、流塑 状态，土质分布不均，夹有砂质粉土，属高压缩性土。 灰色淤泥质粘土：一般层厚11.0m左右，呈饱和、流塑状 态，夹有薄层粉细砂。土质比较均匀，粘性大，孔隙比大， 含水量高，属高压缩性土。
常熟兴华港 局部加固效果较差区域重新加固 前后
常熟兴华港 “高真空击密”二遍、三遍加固效果 前后对比
常熟兴华港 高真空击密处理后标贯试验
常熟兴华港 业主评价
一期工程：
粉喷桩复合地基
质量无法保证 造价高
二期工程
高真空击密法
施工质量好 造价比一期节约100 元/㎡
！三期工程继续使用高真空击密法，效果良 好
对分部流程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 真空度调整 超孔隙水压力消散时间
在避免土体发 生破坏的基础 上，对地基土 进行有效击密
三、快速“高真空击密法”技术 介绍
3.1压力差排水 适能量击密产生的孔隙水压力为“正压”， 高真空通过插入的真空管产生“负压”，从 而产生“压差”（可达1.2-1.5个大气压）； “压差”的形成使得低渗透系数软土孔隙水 排出； 通过人为多次制造“压差”，使得软土含水 量逐步降低，承载力逐步提高。
“宁波北仑港三期二阶段工程地基处理采用了先进 的 高真空击密法，具有投资省、工期短、质量可靠等 特点”。 宁波北仑港软地基高真空击密法处理工程被评为宁 波港第三届科技进步一等奖。
！宁波北仑港四期、五期、煤码头继续采用 快速“高真空击密法”
4.3
常熟兴华港二、三期
常熟兴华港 地质情况
表层吹填粉细砂，层厚为1~3m；
工后沉降10cm
比一号跑道节约
十二个月
1.2亿元 工期：四个月
上海浦东国际机场二号跑道施工 现场 （111万㎡）
上海浦东国际机场二号跑道 反馈
上海机场网站(05年3月17日）：
报道本工程建设创造了国内“七个第一”，其中之一国内 第一条成功采用高真空击密法
新闻晨报网站(05年3月18日）：
6 12 11 9 13 12 10 13
2.33 3.60 4.24 5.58 4.99 3.81 3.90 3.85
0.89 6.71 8.19 7.35 8.68 8.38 8.55 8.83
20.80 38.82 46.50 45.50 56.93 45.90 47.80 61.32
43.03 59.80 64.77 62.66 66.25 65.26 65.75 71.73
3.2 “快速”的机理
通过调整真空管的间距、真空度、时间等，
控制软土中的孔隙水消散时间，使得原规范 中的软土孔隙水自然消散时间从3-4周缩短为 5-7天。 一般工程设计中采用3-4遍“高真空击密法”， 施工总时间仅为21-28天。
3.3 施工参数的控制
工后沉降的控制： 通过调整地基处理深度，“高真空击密”处理遍数 等施工参数，有效控制每一区域的施工沉降，从而 使工后沉降满足设计要求 差异沉降的控制： 将施工区域按差异沉降的精度要求划分若干施工小 区，不同地质的小区通过控制采用不同施工参数， 控制处理范围内软土的差异沉降，使得工后的差异 沉降满足设计要求
3.4 超固结硬壳层
在“高真空击密”作用下，通过控制“高真
空”施工遍数，逐步增大击密的能量，使软 土表层形成一个超固结的“硬壳层”，大幅 度增加应力扩散角，大大增加地基的抗变形 能力。
3.7 硬壳层作用下无排水通道工后 沉降估算
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。不留排水通 道的工后沉降与排水固结法工后沉降的修正 系数为α （0.3< α <0.8）
2.3 快速“高真空击密法”的优点
1、造价低： 造价较常规方法节约30%左右； 2、工期短： 工期较常规方法节约50%左右； 3、质量可控： 通过施加不同的夯击能量控制地基承载力，通过控制施工沉 降而有效控制工后沉降；通过采用不同的施工参数，区域差 异沉降工前有效控制进而可以减小工后差异沉降； 4、施工环保： 地基处理过程中不加入任何添加剂，无泥浆等废弃物排出。
承载力要求fak = 120kPa 工前沉降 ≥ 600mm
处理前地面状况
处理后地面状况
处理后开挖沟槽情况
北仑港 粉煤灰加固前后的ps曲线
Ps/MPa 4.00 加固前 加一遍高能量 加固后 8.00
2 4 6 8 10
z/m
大面积加固后的静载试验
p /kPa 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 100 200 300 1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 5＃ 6＃ 7＃ 8＃
软地基处理新技术
上海港湾软地基处理设计研究所 同济大学地下建筑与工程系
一、现有的软地基处理技术
复合地基法：水泥土搅拌桩、粉喷桩、碎石
桩等；
优点：承载力高、变形小、稳定快
缺点：造价高
强夯法；
优点：设备简易、施工方便、工期相对较短、节
省材料、造价较低 缺点：饱和软土质量不可控，易形成弹簧土
– 30.2 35.7 45.1 17.8 25.6 23.6 55.1
综上所述，竞标方案七（快速“高真空击密法”)综合指标最佳
上海浦东国际机场二号跑道 与一号跑道处理效果对比
一号跑道：加道碴强 夯法 二号跑道：高真空击 密法
施工沉降35cm
施工沉降55.7cm
工后沉降30cm
造价高 工期
2.1 快速“高真空击密法”的理论 创新
“压力差主动排水”：人为多次制造“压差”，即利用适当
的能量击密产生的超静孔隙水压力为“正压”，然后同步插 入高真空管产生“负压”，“正压”和“负压”形成可大于 一个大气压的“压差”，进而可以达到低渗透软土含水量逐 步降低的目的。 “超固结硬壳层”： 由于“高真空＋大能量击密”多次相互 作用（等效静压力可达300-500MPa），使软土表层形成“超 固结硬壳层”，经应力扩散能较好的增大地基的抗变形能力。 “硬壳层作用下不留排水通道工后沉降估算”：通过大量的 科研和实践证明，由于高真空击密施工后不留排水通道，工 后沉降的速率和工后沉降量将明显小于常规计算。
3.1-1 高真空+多遍击密下土应力 的变化
1500kNm冲击荷载下饱和土的塑 性区
1500kNm冲击荷载下非完全饱和 土的塑性区
3.1.2 结论
如上可见，多遍冲击过程中孔压消散率越高，
强度增长也越明显，同时减轻了冲击荷载对 土的结构破坏，大大降低了夯击过程中地基 土出现“橡皮土”的风险。 高真空击密法就是通过增加多遍高真空排水 工序，来达到提高强夯击密效果的目的。但 高真空排水不是强夯法的辅助手段，而至少 是与强夯法同等重要的工序。
2.4 快速“高真空击密法”施工流 程
小螺钻详勘 地下水观测 划分施工小区 开挖集排水沟 第一遍击密 静探检验 调整施工参数
第一遍高真空
第二遍高真空
第二遍击密 静探检验 调整施工参数
第三遍高真空
表层满夯或 振动碾压
处理效果检验
2.5 快速“高真空击密法”施工工 艺
以上三种方案结合使用
2.6 快速“高真空击密法”的信息 化施工
第二层粘土及粉质粘土，平均层厚~2m； 第三层为淤泥及淤泥质土，该层分布较不均
匀，层厚变化较大，层厚在0~6m之间变化， 夹有粉砂层，属高压缩性的软土； 第四层为粉细砂。
常熟兴华港 吹填砂加固前后的地基承载力
p /kPa 0 0 150 300 450 600
s /mm
-20 -40 -60 加固前 加固后