软基处理新工法“高真空击密法”

浅谈软基处理新工法“高真空击密法”

摘要：针对江苏吴江地区新建道路软土地基地质情况与处理要求，采用“高真空击密法”进行了加固试验研究。对试验过程中场地的静力触探、静荷载试验处理效果以及沉降、超孔隙水压力的监测结果进行了分析。试验研究结果表明，经过“高真空击密法”处理后的地基强度有了大幅度的提高，对于浅层土体（1.5m之内）而言，处理效果更加明显，处理后地基承载力满足一般路基的承载力和刚度使用要求。

关键词：高真空击密法施工工艺计算理论特点创新设计原理

“高真空击密法”（hvdm工法）是一种新型的快速动力排水固结法，它综合了塑料板排水固结、强夯、真空预压、动力排水等多种饱和软土加固方法的优点，是一种工期短、质量可控、适应面宽、成本低的软土加固新工艺。这一施工工艺已经在许多大型机场、港口的软基处理工程中得到应用，取得了良好的效果。但由于该技术研发应用时间较短，还没有形成一套成熟、完善的分析理论和设计计算方法，在机理研究、工程应用与质量控制各方面均需进行更深入的探讨，尤其在道路工程中的应用实例还较少，需要结合典型工程的实施过程进行深入研究。通过研究“高真空击密法”在道路工程软土地基的加固效果、影响因素、质量控制指标与监测检测标准等，明确“高真空击密法”道路工程软基处理中的适应性，并建立一套完善的“高真空击密法”路基处理的质量评价体系。

一、“高真空击密法”的施工工艺流程

第一步，在详细研究即有地质资料的基础上，对施工现场需处理土体，进行详细勘察，取得土体的岩性、粒度、含水量、渗透系数等基础资料，分析场地饱和软土的分布规律及其在竖向的变化，为确定施工参数提供依据；

第二步，按快速动力排水固结法原理确定施工参数与控制工后沉降量；

第三步，进行第一遍高真空击密；

第四步，实施第一遍处理后的效果现场检测；

第五步，按第四步的资料调整施工参数，进行第二遍高真空击密施工；

第六步，进行第二遍处理后的效果检测；

第七步，进一步调整参数，进行第三遍高真空击密施工。

“高真空击密法”作为一种快速加固软土地基的新工法，经过近年来的应用与探索，在其理论分析和技术参数等方面的研究取得了进展，初步形成了地基承载力计算、工后沉降估算与压力差排水固结计算等理论，积累了一定的设计施工经验。

1、地基承载力设计计算：通过高真空击密法处理，在地表形成一层一定厚度的硬壳层，上部荷载通过硬壳层扩散后的应力小于下部软弱层地基承载力，可通过确定硬壳层厚度来满足地基承载力要求。

2、工后沉降估算：按照高真空击密法的“工后沉降工前完成”原理，合理调整击密参数（不同步序与能量等），使得部分工后沉降在施工过程中得以完成，加之不留排水通道，最终达到控制工后沉降的要求。

3、压力差排水理：即利用强夯击密产生的超孔隙水正压力和高真排水负压力形成较高的压力差，使渗透性较差的土体也能排出水，压力差排水原理如下图1-1所示。

图1-1 压力差排水图

二、“高真空击密法”的三大计算理论

1、压力差（高真空）：人为将击密形成的超空隙水压力作为“正压力”，插入的真空为“负压力”，形成超过一个大气压的“压力差”，使不易排水的地渗透性软土中的水得以排出。

2、超固结硬壳层：人为多遍制造“压力差”，使软土表层6~8

米形成“超固结硬壳层”，根据不同的硬壳层的“硬度”、“厚度”、“扩散角”来计算应力扩散。

3、超固结硬壳层作用下，不留排水通道工后的估算：由于本工法采用的真空管不同于塑料排水板，施工后不留排水通道，并在表层形成“硬壳层”为此工后沉降计算得以比较大修正。

三、“高真空击密法”的四大显著特点

1、工期短：单位面积施工工期为10~25天，是常规工法工期的

1/3~1/2。

2、造价低：hvdm工法，在快速的同时，工程造价是常规工法的40%~80%。

3、质量可控：有效控制软土含水量、密实度、工后沉降和差异沉降，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存在工后沉降较大的缺陷；表层形成6~8米超固结硬表层（相当堆土30米），提高地基抗变形能力。

4、施工环保零排放：hvdm属纯物理变化，无需添加剂。

四、“高真空击密法”的五大创新

1、采用高真空系统，合理控制施工系数，分级减少饱和土的饱和度防止了弹簧土的形成，使规范“饱和软土不易强夯”成为过去。

2、高真空结合适当能量击密，扩大了规范真空井点在低渗透性土中排水的适量范围。

3、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。

4、通过高真空击密，使浅层地基6~8米形成超固结硬表层，改善地基的受力性能，以及深层软土不形成排水通道，改变了传统的工后沉降计算。

5、大面积加固，对地基有一定的沉降预压作用。

五、“高真空击密法”的六大设计原理

1、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；

2、在需处理土体分遍降低含水量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；

3、根据处理土体的自振频率，调整击振频率；

4、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；

5、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；

6、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。

六、结束语

作为一种高效、环保与低成本的软土地基处理方法，“高真空击密法”很具有推广价值。由于地区地质条件的特殊性，“高真空击密法”在不同地区还需要充分的工程实践验证，尤其缺乏在公路工程这种大面积软土地基中应用的经验。因此，在不同地区要进行适用性研究，从而提出更加适合该地区的软土地基处理设计参数、施工控制标准以及检测技术，建立针对性的地基加固质量评价体系。这对于加快该地区道路工程建设，提高工程质量，降低后期运营成本均具有十分重要的意义。