真空预压软基处理室内模拟实验探究

宁峥嵘+周炜

摘 要：真空预压法作为一种近年来兴起的软基处理手段，已成为排水固结法中的重要组成，真空预压正式施工前需根据软土特性确定工程施工依据，室内模拟实验在前期软土勘测的基础上，根据实验过程中的排水量、沉降量等监测数据及实验后的含水率、十字板剪切等检测数据，判断实验排水板是否发生於堵、优化排水板布置间距及验证初步方案下真空预压效果，为正式厂区真空预压地基处理工作提供理论依据。该文以某项目软基处理为例，通过真空预压软基处理室内模拟实验研究排水板淤堵模式并进行优化选型，优化排水板的布置间距，验证预处理的效果，确保地基预处理的顺利实施。

关键词：真空预压 室内模拟 实验探究

中图分类号：U415 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（a）-0036-02

拟建厂址位于爪哇岛西部滨海平原区，地貌成因类型为冲积平原，地貌类型为滨海倾斜平地和潮间带，主要为大面积水塘、水沟。拟建场地地基表面土层20 m以内主要为高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度的淤泥和淤泥质土，为火山灰土，工程地质条件极差。该试验方案的目的是通过室内实验，研究排水板淤堵模式并进行优化选型，优化排水板的布置间距，验证预处理的效果，确保地基预处理的顺利实施。

1 室内试验

室内试验采用不同规格的排水板进行真空预压试验，此次试验采用等效孔径为120 μm的排水板，及直径为0.8 m、1.0 m和1.2 m的試验桶。

1.1 试验装置及过程

模型试验装置由模型桶、内置钢架、排水体系、真空泵和量测系统组成。该试验采用整体式板，排水体系由塑料排水板、手型密封接头和无孔真空管组成；量测系统由安装在模型箱内土样表面的沉降标和孔压传感器组成。

此次试验土样装填高度为0.85 m。滩涂淤泥样装入模型桶后，将孔压探头和排水板固定在内置钢架上，首先将内置钢架缓缓压入土中，在土样表面铺设一层土工编织布；其次采用单手板接头将塑料排水板与无孔真空管连接横向排水体系表面铺设一层土工布并铺设两层塑料薄膜密封；最后利用塑料泡沫薄板在土体表面布置一块沉降标。每个模型桶的排水主管通过气水分离瓶连接于流通总接头，六个气水分离瓶，引出的排水软管通过一个六通总接头连接至同一个真空泵。试验安装完成后，开启真空泵抽真空，检查塑料薄膜密封是否严密，试验连续抽真空时间预设为15 d。每组进行平行试验两次，合计6个模型桶，取指标平均值作为考量值。抽真空结束后对土体进行含水率和十字板剪切强度检测。

1.2 试验数据测量

实验过程中监测记录沉降量、排水量及孔隙水压力变化值，实验后对土体进行含水率和十字板剪切强度检测。

2 试验结果分析

2.1 含水量

根据实验后检测数据，土样的平均含水量从试验前的121.95%减小到104.375%。

2.2 沉降量

根据实验结果，各桶的沉降量比温州吹填淤泥的要大较多，并没有出现沉降稳定的趋势。由于②层土的含水量极高，在排水情况良好的情况下将可能发生较大沉降，将对土方的回填产生较大影响。

2.3 排水量

实验过程中总体排水量在开始较长时间并没有温州地区吹填土大，从整体趋势来说，排水板没有出现明显的淤堵现象，采用该型号的排水板进行真空预压完全可行。

2.4 孔隙水压力

在抽水后200～240 h后，孔隙水压力都可以达到设计的最大值并稳定。由此可知，②层土的渗透系数要比温州吹填土大，这也印证了②层土为粉土，而温州吹填土为黏土的事实。

2.5 十字板剪切强度

真空预压处理后，对土体进行十字板试验和含水率测试，经过14 d真空预压后，十字板抗剪强度从5.3 kPa增加到最大12.1 kPa。由于试验后土样含水量仍然为100%以上，大于液限WL=93.5%，因此，进一步的排水将会对土体的剪切强度提高更大。

2.6 渗透系数与固结系数试验

由于②层土粉粒含量高，原渗透系数取值为8×10-8 cm/s，根据试验结果可知平均值可达1×10-5 cm/s。径向固结系数原为1.2×10-3 cm2/s，实测可达4×10-3 cm2/s，考虑到在真空预压过程中土将被压缩，渗透系数、固结系数将会降低，因此，取2.1×10-3 cm2/s。

2.7 塑料排水板间距调整

根据各种室内试验结果，该土属黏质粉土，虽然性质较差，但固结系数和渗透系数尚可，因此，将排水板间距调整为100 cm，其井径比为15.7，仍属于规范规定的较保守取值范围。

3 结语

通过室内试验，对②层土进行了颗分试验及真空预压模型桶试验，试验结果表明如以下几点。

（1）②层土粉粒含量高，属高液限粉土，其渗透系数可由原方案的8×10-8 cm/s提高到1.4×10-7 cm/s。径向固结系数可由1.2×10-3 cm2/s提高到2.1×10-3 cm2/s。

（2）排水板没有出现明显的淤堵现象，采用该型号的排水板进行真空预压完全可行。

（3）由于②层土含水量较高，真空预压可能会发生较大的沉降。

（4）调整真空预压的排水板间距至1 m，相应的真空预压时间也应按最新的固结系数进行重新计算。

参考文献

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