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板体地基稳定和高真空击密技术在曹妃甸工业区吹填砂路基处理中的应用比较马茂军（唐山市交通勘察设计院有限公司，河北唐山063000）摘要：板体稳定和高真空击密技术是改善地基土质应力和承载力的新型处理方法，本文通过对曹妃甸工业区吹填砂路基处理的工程实例，对该两种处理方式的适用范围、处理效果进行了应用比较。关键词：板体稳定技术；高真空击密技术；吹填砂处理；应用比较曹妃甸工业区位于唐山地区南部海域，紧贴渤海湾深槽，位居环渤海经济圈的中心位置，是渤海湾内条件最好的一段岸线资源。曹妃甸工业区大都由吹填砂形成，其物理组成为粉土、粉砂和细砂，基本未经天然沉降和压实，含水量较高，难以满足抗液化要求，在地震作用下，吹填砂极易发生地震液化并导致上部结构产生过大沉降及不均匀沉降，影响结构安全和使用功能。故须进行密实加固，消除液化，才能满足陆域正常使用要求。对于吹填砂路基的传统处理方法为换填法及强夯法，因其工期长、造价高等原因难以得到大规模使用，而高真空击密和板体稳定技术为近年来出现的新型方法，以其施工速度快、加固效果明显、可最大限度利用吹填砂料等优点正不断受到建设单位的青睐，但两者又存在明显的区别，本文结合曹妃甸工业区内的工程实例对此两种方法的施工过程、加固效果、适用范围等进行应用对比。一、板块地基稳定技术1、工程概况曹妃甸工业区钢厂北路是一号港区与工业区东侧联系的重要通道，是加快首钢整体搬迁进度的前提。该项目设计行车速度60Km/h，双向八车道。2、吹填砂物理力学性质本项目场区内吹填砂呈松散状态；动力触探数据离散性较大，吹填砂土在竖向上分布不均匀；静载荷试验表明，各测点的容许承载力值差异较大（75～120Kpa），吹填砂平面分布上不均匀。原状路堤物理力学指标表岩土名称容许承载力σ0（KPa）天然含水量ω（％）天然孔隙比e重力密度γKN/m3压缩系数重型动探N63..5击/10cmα0.1～0.2（1/MPa）吹填砂9020.11.015.10.2112.03、处理方案与施工工艺本工程设计采用板体稳定技术对路床80cm内的地基进行处理，掺加介质采用普通水泥及北京中永基研究开发的复合固化剂。设计强度要求为7天无侧限抗压强度不小于0.4MPa。根据实验室试验，曹妃甸吹填细砂掺加复合固化剂试样的干密度为1.62～1.67g/cm3，掺加3％水泥和0.06％复合固化剂，具体施工工艺如下：①、ALLUPM强力搅拌头安装至现场挖掘机上；②、将掺加介质加入ALLUPF压力输料机内；③、确定掺加介质的传输速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷入量；④、检测搅拌的均匀性及搅拌深度；⑤、整平并碾压密实ALLU稳定系统设备配置图4、处理后弯沉检测结果吹填砂路堤通过对路线左右两侧10个点的检测，得出各点的代表弯沉值与设计弯沉值之间的关系：二、高真空击密技术1、工程概况曹妃甸通岛公路路线全长18.447公里，双向六车道，设计速度80公里/小时，路基宽32.5米，公路等级为一级公路。2、吹填砂物理力学性质经检测，本项目吹填料采用砂质粉土，粘粒含量小于10%，其物理力学性质指标如下表：原状路堤物理力学指标表岩土名称容许承载力σ0（KPa）天然含水量ω（％）天然孔隙比e重力密度γKN/m3压缩系数重型动探N63..5击/10cmα0.1～0.2（1/MPa）吹填砂9029.21.0114.80.2383.03、处理方案与施工工艺设计采用高真空击密法进行地基处理，处理后要求地基承载力设计值≥150kpa，工后沉降≤30cm，其具体施工工艺如下：第一步，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。……最后，进行处理后的主要指标检测，包括工法实施产生的沉降量的测定，用静力触探试验、标贯试验及荷载试验、瑞利波法等测定加固土体的Ps、N63.5、fak等指标。工程实例图片及施工控制参数如下：工程实例照片地基处理参数道路路基面积(m2)142685点夯能量点夯2400加固深度(m)8真空井点间距(m)3×3m真空管深度(m)10夯击遍数2遍点夯夯点布置梅花形夯点间距(m)梅花形3.5×4m夯点击数(击)8振动碾压4~6遍高真空击密法工程量及参数一览表4、处理后检测结果各路段路基顶面弯沉值及回弹模量值项目桩号K0~K2K2~K8K8~K18+447路基结构吹填砂堤心山皮石斜坡堤吹填砂堤心代表弯沉值（0.01mm）127.2346.13145.79回弹模量（Mpa）55.4152.748.3各段路基实测情况三、应用对比分析1、加固原理：板体地基稳定原理是通过将一定比例的添加剂和松软地基混合形成具有一定厚度的硬壳层而提高地基承载力。高真空击密技术是采用重锤强夯饱和软土地基表层，并通过特制的高真空排水设备进行排水，迅速在土体范围内产生高真空，促使孔隙水和孔隙气体快速排出而导致土体固结。由于每遍的高能强夯是在高真空排水及已对土体产生一定的排水固结的基础上叠加进行的，此时土的含水量大为降低，密实度已有所提高。因此施加强夯后夯击效应得以迅速提高，土的密实度得以快速增大，使饱和软土体在短时间内迅速形成低含水量、高密实度的硬壳层，满足建筑物对地基土的荷载与沉降要求。2、应用比较：从工程造价上看，板体地基稳定技术稍高，曹妃甸地区平均价格约为80元/m3（80cm厚），而高真空击密平均价格约为85元/m2（处理深度5～6m），但考虑高真空击密后路基弯沉值较大，须增设过渡层或底基层，综合造价须再增加40%-50%左右。从适用范围上看，板体地基稳定可广泛使用于粘土、泥炭、淤泥和其他类型的软土地基处理，但处理深度不宜过厚，否则会导致工程造价过高。高真空击密技术可使用于粉土、砂土等类型的软土地基处理，处理深度范围较大，可达到6m左右，但曹妃甸地区的吹砂含量不均匀，局部含黏土量较高，导致该处理方式工期延长，且效果不十分理想。从施工进度上看，由于高真空击密技术的核心工作为排水固结，其工期要求时间一般较长，尤其在含一定黏土的吹填砂地区应谨慎使用。而板体地基稳定主要依靠添加剂与原状土体的固结来提高地基承载力，在施工机械充足的情况下，一般进度很快，同时还可以通过适当增加添加剂的含量来进行小幅调整。从处理效果上看，经板体地基稳定处理后的路基平均弯沉值为22～25(0.01mm),其顶面可直接铺筑路面结构层；而经高真空击密处理后的路基平均弯沉值一般在120～200(0.01mm)之间，其顶面一般采用粒料类填料进行过渡后，再铺筑路面结构层。综合来看，两种方法均能有效进行吹填砂地区的加固处理，具有较好的技术效果和经济效果，可大力推广，本文仅根据曹妃甸地区吹填砂处理使用经验加以对比、以供参考，广大设计人员应根据工程的实际地质情况区别对待、准确选择，以最大发挥其工艺的先进性。参考文献[1]人民交通出版社《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）[2]人民交通出版社《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）[3]人民交通出版社《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96）作者简介：马茂军（1977-），男，辽宁营口人，毕业于吉林大学，学士，唐山市交通勘察设计院有限公司工程师，主要从事道路、桥梁的设计工作。