高真空击密工法

2.2-高真空击密法与其它强夯工法 的关系
（1）传统强夯法与工艺改进: a 常规强夯法 b 强夯加塑料排水板 c 低能量强夯法 d 强夯置换法 e 降水强夯法 f 高真空击密法

a常规强夯法 从应用效果来看，对于粗颗粒土、低含 水量的非饱和土较为成功；沿江沿海地 区，由于地下水位较高，应用效果较差， 特别是有灵敏度较高的软粘土时，容易 出现失败。软粘土含水量高，渗透性低， 强夯产生的超孔隙水压力短时间内难以 消散，强夯后，土的强度不但不易提高， 反而可能下降，出现橡皮土

如：粘性土受取土扰动的影响较小，其物理指 标的变化能说明一定问题，根据确认的△e可 以反算出处理后土层中增加的有效应力， △’=△e/a=Es△e/(1+e0)。根据上述公式推算， 某工程的粉质粘土、淤泥质粉质粘土夹粉砂增 加的有效应力△’分别为397kPa、118kPa， 表明相对120kPa使用荷载，加固后浅层粉质粘 土处于超固结状态，稍深一些的淤泥质粉质粘 土夹粉砂也将近达到了的100%固结度。砂性土 取不到原状土，为工前总沉降和粘性土沉降之 差，△’=△s Es /h。如果△’大于设计荷 载，即工前压缩量大于设计荷载下的压缩量， 工后沉降的减小量最多按后者计算，即认为该 层土在设计荷载作用下的沉降提前完成，其实 际压缩量为超固结土的压缩量，其变形指标为 用回弹再压缩指标。


击密：夯击能量，包含单击能量大小、击数、 夯点击数，遍数，与加固要求，土层分布情况 有关。主要根据经验、小区加固和单点夯击试 验确定。如果降水效果较好，夯击的停夯标准 参照地基处理规范，可以取得较好的击密效果。 如果通过检测局部区域加固效果较差或局部区 域需要达到更高的承载力要求，可通过增加一 遍高真空击密达到设计要求。 由于地基土的复杂性，在施工中常会遇到意想 不到的问题和困难，这些问题往往主要依赖施 工人员的敬业精神和现有经验想方设法加以解 决。

2.4施工参数的设计问题


通过对加固前的地基承载力与沉降验算，并与设计要 求比较。可大致明确通过高真空击密，地基承载力的 提高幅度和工前要完成的沉降目标。根据加固目标确 定施工参数是本工法的难点，这是由于夯击对土层影 响很复杂的因素决定的。目前主要依靠经验确定，一 些主要经验如下： 高真空排水：对于粗颗粒土要降低地下水位，对于细 颗粒土排水对地下水位影响不明显，排水主要是局部 降低土层的含水量。由于允许的排水时间、降水范围 不同，布管的方式与基坑降水不同，本工法主要采用 大排气量的密集布管方式。渗透系数不同的土层采用 不同的管距，排水效果主要以水位观测、含水量测试 判断。
（3） 高真空击密法与其它地基处理方法 的组合 加固前的地基承载力与沉降，如果与设 计要求相比差距很大，根据经验，很难 单纯通过高真空击密法达到设计要求， 可利用工程条件结合其它地基处理方法， 如冲水预压、堆载预压和真空预压。如 利用高真空击密解决稳定性问题，而工 后沉降问题借助预压解决；如利用高真 空击密解决稳定性问题还有差距，后期 堆载要控制加载速度。


高真空击密法对有效加固深度范围内的土层， 均要进行高真空排水，目的是调整含水量和饱 和度使“饱和细粒土不宜强夯”成为过去。 高真空击密法不但夯前要排水，夯时或夯后还 要继续排水。夯前排水不充分，夯后部分弱结 合水会变为自由水，夯坑周围土产生细裂缝， 使进一步排水成为必要的工序；从而加快超孔 隙水压力消散，缩短间歇时间，提高施工速度， 同时进一步降低细粒土的含水量，加大夯击效 率。排水的办法是密集的高真空井点。

b强夯加袋装砂井或塑料排水板 通过在地基中加竖向排水通道，减小、 加快消散超孔隙水压力，使加固效果有 所发展[1]；但通过在地基中加竖向排水通 道，毕竟是被动排水，排出的水量不会 很大，对含水量很高软土，性能改变有 限，使夯击能量不能太高，限制了加固 效果。

c低能量强夯

在加竖向排水通道基础上，郑颖人，陆 新等进一步提出了软粘土地基强夯加固 的新工艺方法，其基本原则是：先轻后 重、轻重适度、少击多遍，以保证软粘 土不会出现橡皮土现象。
2 高真空击密工法的若干问题
2.1
高真空击密法的简介来自2.2高真空击密法与其它强夯工法的关系 2.3加固处理的设计方法问题 2.4施工参数的设计问题
2.1-高真空击密法的施工工艺



高真空击密法的施工工艺：高真空强排水—— 击密——高真空强排水——击密…。 高真空强排水是由改进后的高真空井点对加固 范围内的地基进行强排水，这种设备功率比常 用轻型井点大很多，可产生较好的排水效果； 击密主要有两种方式，一是锤击击密，即通常 的强夯法，二是振动击密，主要由大功率、大 能量的冲击或振动碾压设备最后实施。
3.3主要加固效果
A区加固前后静力触探对比
B区加固前后静力触探对比
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
加固后标贯击数

0 2 4 6 8 10
N63.5(击)
8
16
回弹试验曲线

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 p(kPa) 40 80 120 160

对于本工程场地，吹填粉煤灰沉积时间 最早只有3个月，初始强度低，人行走也 有下陷的危险，施工机械更无法通行； 大部分为边吹填、边施工，初始强度为 零。如果采用复合地基法，重锤夯实法 或强夯法，必须要有较厚的砂石垫层， 从海上吹砂被禁止，用毛片石又影响到 后续的打桩或插塑料排水板的施工，而 且费用高。因此尝试采用专利技术—— 高真空击密工法。
3 填砂及淤泥质土加固施工实例
3.1土层分布 常熟兴华港表层吹填粉细砂，层厚为 1~3m；第二层粘土及粉质粘土，平均层 厚1~2m；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，该层一 般呈中密状，是较好的持力层，再往下 为淤泥质土与砂土互层。
d强夯置换法

对夯坑填粗骨料，继续夯击，直至形成较深、 较粗的砂墩、石柱，起到复合地基的效果。


e降水强夯法
如果地下水位较高，一般工程手册的强夯法中 建议先井点降水，地下水位适当降低后再进行 强夯
（2）各种强夯工法的关系 每种工法都是在特定工程背景下提出来的，有 其合理性，但这些工法并不是相互割裂的，而 是你中有我，我中有你。如：地基中粘土含量 较高时，采用低能量强夯法、强夯置换法时， 一般设塑料排水板。高真空击密法也参考了其 它工法的原理。如针对精矿料场荷载重，对沉 降不敏感时，设塑料排水板可利用堆料进行加 载预压，击密时对下卧软土层进行置换，以最 大限度提高加固后的地基承载力；对吹填粉煤 灰、砂下有较厚的淤泥质土，又无法长期预压， 且承载要求不高时，就不设塑料排水板，可减 小工后沉降速率，击密时能量要控制适当，甚 至采用低能量强夯，防止软弱下卧层被破坏。

交通部三航局科研所叶伯荣等，为降低加固成 本，对镇海港区的吹填粉煤灰进行了5种加固 方法的比较，这5种方法分别是振动碾压，简 易排水，重锤夯实，堆载预压，自然固结；其 中除了堆载预压法造价较高外，其它方法加固 成本均较低。从加固效果看，振动碾压加固深 度浅；简易排水和自然固结由于外力作用小， 地基性状不可能有大的改变；堆载预压的效果 取决于堆载强度，在经济可承受的范围内，地 基加固效果有限；用落距6m，6.2吨重的锤夯 击三遍的重锤夯实最好，其承载力可达180kPa， 而且施工费用相对较低。
2.1-高真空击密法特点



一是夯击前采用高真空排水，可减小被处理土体的含 水量和饱和度，使地基在受击后，产生较大的压缩变 形，减小土体中的超孔隙水压力； 二是夯击后采用高真空排水，可加快超孔隙水压力消 散，结合每遍击密的间隔时间，可尽量避免“弹簧土” 的形成； 三是通过调整击振频率、击振力等参数，使浅层地基 达到较高的密实度； 四是大面积加固，对地基有一定的降水预压作用。
2.3加固处理的设计方法问题
根据加固对象的使用要求进行承载力、沉降计算，是 高真空击密法基本前提，验算方法与常规方法相同。 （1）承载力或稳定性计算 高真空击密法对吹填砂或粉煤灰等粗颗粒土的加固效 果要大于软粘土等细颗粒土，加固后浅部土层承载力 较高而下部较低，浅部土通常即为持力层，下部土即 为软弱下卧层，地基形成硬壳层。应分别进行持力层 与软弱下卧层承载力验算，对于堆料场、油罐等基础 还要对持力层、软弱下卧层进行整体稳定性分析。 加固后的承载力对于持力层可以通过原位测试直接得 到，对于软弱下卧层根据实测的强度增长推算得到。

（4）高真空击密法与降水强夯法的
比较

一些地基处理和建筑施工手册关于强夯法的施 工要点中提出：如果表层土为细粒土，且地下 水位较高，有时需先人工降低地下水位，目的 是“防止夯坑积水或夯击效率降低”。人工降 低地下水位的主要是降低浅层自由水位，如外 围设排水沟、集水井或轻型井点，轻型井点根 据漏斗曲线确定降水深度。


（3）塑料板排水与高真空排水的比较地层分 布情况
塑料板排水 优点：竖向排水通道铰密，可较长时间发挥作用。 缺点：被动排水，浅部排水不畅，影响浅部加固效果； 增加工后沉降速率；排水通道容易在施工期间损坏。 高真空排水 优点：主动排水，浅部排水效果好，能改善施工条件 和加固效果，施工后不留排水通道；排水通道不易在 施工期间损坏。 缺点：竖向排水通道较疏，否则增加造价。管内真空 度，可在一定程度上弥补这一缺点。
1-1
冲填土
1-1
4.30
粉土 3-1 6.70
3 7.50
冲填土
粉质粘土
-5.80 7.30
3
粉质粘土
3 -5.92
粉质粘土 9.00
4
4
粉质粘土混砂
4
粉质粘土混砂
粉质粘土混砂
4、吹填粉煤灰及淤泥质土加固实例
4.1、加固方法的比较选择 4.2、施工过程 4.3、加固效果

4.1加固方法选择
加固松软土地基的高真空击密法
楼晓明

同济大学地下建筑与工程系
1

前言
高真空击密法的形成与发展已超过5年。该工法因造价 低廉、施工速度快、加固效果好的特点，在沿江沿海 的大面积处理松软地基工程中得到了迅速的推广应用， 处理对象包括除了淤泥外的各种松软土层。虽然这过 程中积累了一定的经验，但缺乏系统的总结；由于夯 击问题的复杂性，理论落后于实践的现象依然存在。 要进一步发展完善该工法，还需要更多科研、设计、 施工人员的继续协作努力。在此，作者就高真空击密 工法的加固原理与设计方法谈一些体会，并介绍该工 法在吹填砂和粉煤灰工程中的应用实例。在座的各位 专家，都从不同角度接触过该工法，也都有自己独特 的经验与认识，希望大家能就该工法设计施工的标准 化、规范化提出建议。报告内容难免有不妥之处，也 希望批评指正。

3.2施工工艺




第一遍高真空强排水时间为10~15天，真空管点间距 3.54.0m；第一遍锤击能量控制在3000kNm左右，夯 距7.07.0m正方形布置，每点击数8击。 第二遍高真空强排水，强排水方案基本类同第一遍， 高真空时间8~12天，然后进行第二遍锤击，夯击点间 距为2.5~3.5m，梅花形布置，夯击能量1800 kNm，每 点6击。 第三遍“高真空击密法”，采用真空管控制浅层土的 含水量，真空管点间距3m，排距12m，然后用大功率 调频、调幅振动压路机，击振密实土体。 大面积加固时夯点间距改为5.05.0m
局部加固效果较差区域重新固前后
Ps(MPa) 0 2 4 6 8 10 12 14 4.00 8.00 12.00
钢厂料场加固前后对比（满夯前中间测试）
1.38 -1.22 -3.62
1
粉质粘土 1.70
1.26 0.46 -0.54 -2.74 -4.54
1.70 2.50 3.50 5.70






（2）沉降计算 根据使用荷载的实际分布范围，按分层总和法 计算沉降；按大面积荷载计算沉降时，应考虑 荷载的面积系数。对于堆场荷载，还可适当考 虑一些循环荷载与恒载的区别。 工后沉降不等于计算总沉降与工前沉降之差。 具体应该根据加固后土的受力状态进行计算， 如考虑土的应力历史的方法进行计算。加固后 土层的应力历史很难通过试验直接评价，但可 以通过处理后的场地平均沉降和物理力学指标 变化评价。