1、 软地基处理专利新技术 低位高真空分层预压击密法上海港湾软地基处理设计研究院上海港湾软地基处理工程（集团）有限公司汪 文 彬针对深厚淤泥层，即能满足工后沉降要求，又能满足承载力要求，开发了该项技术：利用低位预压，控制消除深层土体的适量沉降；利用高真空击密法，在浅层形成一定厚度的超固结硬壳层；采用分层预压击密的方法来达到设计承载力、工后沉降、差异沉降的要求。该工法具有以下优点：处理深度深 质量可控 造价低 工期短 施工工艺示意图第一第一步步第二第二步步砂垫层砂垫层-插排水插排水板板插排水板及铺设真空插排水板及铺设真空膜膜高真空击密高真空击密运行运行运行运行拆除真空膜拆除真空膜快速快速“低位高真空
2、分层预压击密法低位高真空分层预压击密法”高真空击密法施工流程示意图安装垂直真空管安装垂直真空管安装水平真空管安装水平真空管运行高真空系统运行高真空系统高真空击密高真空击密多遍高真空击密多遍高真空击密快速“高真空击密法（HVDM）”软地基处理工法是一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，分步降低含水量，提高密实度、承载力，减少工后沉降和差异沉降。1、“高真空击密法”简介 国内外重大项目成功应用超8000万，得到社会高度认可，并做到：环保零污染 造价节约30%工期节省50%质量可控“高真空击密法高真空击密法”三大理论创新三大理论创新p“压
3、差压差”主动排水主动排水p超固结硬壳层超固结硬壳层p超固结硬壳层作用下不留排水通道的工后超固结硬壳层作用下不留排水通道的工后沉降估算沉降估算v“压差压差”主动排水主动排水 利用击密产生的超孔隙水压力为利用击密产生的超孔隙水压力为“正压正压”，抽真空产，抽真空产生的力为生的力为“负压负压”，人为制造，人为制造“压差压差”，其数值能超，其数值能超过一个大气压。过一个大气压。“压差”作用带来三点规范的突破高真空排水结合数遍变能量击密，人为多遍制造超过一高真空排水结合数遍变能量击密，人为多遍制造超过一个大气压的个大气压的“压差压差”，扩大了规范中真空井点在低渗透，扩大了规范中真空井点在低渗透性软土排水
4、的应用范围。性软土排水的应用范围。采用高真空击密，扩大了强夯的应用范围，使采用高真空击密，扩大了强夯的应用范围，使“饱和软饱和软土不宜强夯土不宜强夯”成为过去。成为过去。通过通过“压差压差”作用，加快孔隙水压力的消散，缩短了软作用，加快孔隙水压力的消散，缩短了软土二遍击密间隙时间，间隙时间从规范的土二遍击密间隙时间，间隙时间从规范的“不小于不小于3-43-4周周”缩短为缩短为 “5-105-10天天”，大大缩短了工期。，大大缩短了工期。“压差”的作用，饱和软土夯成“弹簧土”的可能降低e1e0e2e3e从e-log曲线可以看出：经过多遍击密后，土体孔隙比逐步减小，达到了地基加固的目的。“压差”主
5、动排水的目的就是增加超孔隙水压力的消散率。e-log 曲线分析曲线分析冲击荷载作用下塑性区的分布分析（饱和土）冲击荷载作用下塑性区的分布分析（饱和度=0.8）随着饱和度的降低，塑性区的面积逐渐减小，降低形成“弹簧土”的风险，提高击密的效率。v超固结硬壳层超固结硬壳层厚度的确定超固结硬壳层厚度的确定:应力扩散角应力扩散角a a的计算的计算 承载力的计算承载力的计算 上部荷载及硬壳层自重经硬壳层扩散后的附上部荷载及硬壳层自重经硬壳层扩散后的附加应力加应力 f f 需小于需小于1.11.1倍的下卧层的地基承载倍的下卧层的地基承载力力f fakak，即，即 f f (h(hx x)1.1)1.1f f
6、akak通过数遍通过数遍“压差压差”作用，土体经过高能量动应作用，土体经过高能量动应力的作用，有效应力大大增加，使表层形成一力的作用，有效应力大大增加，使表层形成一定厚度的超固结硬壳层。定厚度的超固结硬壳层。硬壳层应力扩散示意图硬壳层应力扩散示意图Pffakhx硬壳层软弱下卧层Pffakhx硬壳层软弱下卧层aP超固结硬壳层作用下不留排水通道的工后沉降v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，从而大大减缓沉降速率、减小沉降量。渗径短留排水通道硬壳层软弱下卧层渗径长不留排水通道硬壳层软弱下卧层名称一区(50万)二区(46万)处理方法塑
7、料排水板+强夯置换高真空击密法施工沉降约44cm约60cm施工工期10个月4个月两年工后总沉降量31cm14cm工后沉降估算成功实例（宁波港三期）工后沉降估算成功实例（宁波港三期）“高真空击密法高真空击密法”工艺流程工艺流程“高真空击密法高真空击密法”的施工照片的施工照片液压插管液压插管真空系统布置真空系统布置高真空泵系统高真空泵系统击密设备击密设备“高真空击密法高真空击密法”的信息化施工的信息化施工施工过程中各项指标检测并调整施工参数施工过程中各项指标检测并调整施工参数含水量含水量静力触探等原位测试静力触探等原位测试击振频率击振频率击振能量击振能量真空度真空度超孔隙水压力消散时间超孔隙水压力
8、消散时间在避免土体形成在避免土体形成“弹簧土弹簧土”的基础的基础上，对地基土进行上，对地基土进行有效击密有效击密2 2、造价低、造价低 造价较常规方法节约造价较常规方法节约30%30%左右（仅上海地左右（仅上海地区，近年节约超区，近年节约超2020亿元）。亿元）。“高真空击密法高真空击密法”的优点的优点1 1、环保零污染、环保零污染高真空击密法是纯物理方法，施工过程中无需向土高真空击密法是纯物理方法，施工过程中无需向土体中掺入任何固化剂或外加剂，真正做到了对体中掺入任何固化剂或外加剂，真正做到了对环境的零污染环境的零污染 3 3、工期短、工期短 通过人为制造一个通过人为制造一个“压差压差”，使
9、得传统，使得传统方法中的软土孔隙水压力自然消散时间从方法中的软土孔隙水压力自然消散时间从3-43-4周缩短为周缩短为5-105-10天。因此，采用该工法工期较天。因此，采用该工法工期较常规方法节约常规方法节约50%50%左右。左右。4 4、质量可控、质量可控承载力控制：对于不同承载力要求，通过调整承载力控制：对于不同承载力要求，通过调整硬壳层的硬度和厚度，有效控制地基承载力。硬壳层的硬度和厚度，有效控制地基承载力。工后沉降、差异沉降的控制：划分不同的施工工后沉降、差异沉降的控制：划分不同的施工小区通过调整施工参数，有效控制每一施工小小区通过调整施工参数，有效控制每一施工小区的施工沉降，从而使工
10、后沉降、差异沉降满区的施工沉降，从而使工后沉降、差异沉降满足设计要求。足设计要求。典型工程案例 珠海情侣北路南段（32万）（06、07年）吴江市鲈乡南路南延伸段（20万）（09年）印度尼西亚龙湾3315MW燃煤电厂工程（80万）（07、08年）珠海情侣北路珠海情侣北路(南段南段)()(石坑山段，约石坑山段，约5km)5km)，已建成，已建成 珠海市情侣珠海市情侣北路北路(南段）道南段）道路软基处理路软基处理（处理面积约（处理面积约3232万平方米）万平方米）场地地质条件复杂，淤泥层厚度差异大，厚度022m；地基承载力低，淤泥呈流塑状。土性指标淤泥1亚粘土2砾质粘性土含水率w63.130.724
11、.9孔隙比e01.740.860.81塑性指数Ip22.4614.713.50液性指数IL1.430.58-0.07压缩系数a1-2MPa-11.5130.3710.4压缩模量ES1-2MPa1.855.065.09固结系数CV10-4cm2/s16.9CH22.6渗透系数KV10-8cm/s8.23处理前场地淤泥包处理前场地淤泥包处理淤泥包处理淤泥包处理前场地淤泥包场地处理后开挖后淤泥处理效果n地基承载力地基承载力130KP130KP、n回弹模量回弹模量30MP30MP、n工后沉降工后沉降30CM30CM；n并可满足市政工程管线施工开挖、敷设要并可满足市政工程管线施工开挖、敷设要求。求。地基
12、处理效果地基处理效果静探指标静探指标 在表层在表层4m4m内形成硬壳内形成硬壳层，表层吹填砂提高层，表层吹填砂提高100%-150%100%-150%左右。左右。淤泥质土、淤泥层、淤泥质土、淤泥层、亚粘土层等的亚粘土层等的Ps Ps 值比值比施工前提高施工前提高100100左右。左右。地基处理效果地基处理效果 回弹模量指标：地基处理完成后，场地土基的回弹模回弹模量指标：地基处理完成后，场地土基的回弹模量平均值量平均值45.7MPa45.7MPa，远超设计要求。，远超设计要求。地基承载力指标：现场载荷板试验结果表明，场地地地基承载力指标：现场载荷板试验结果表明，场地地基承载力等于或超过基承载力等
13、于或超过130kPa130kPa，满足设计要求。，满足设计要求。地基处理效果计算分析预测平均最终沉降为计算分析预测平均最终沉降为1184mm 1184mm，施工中平均完成沉降，施工中平均完成沉降1007mm1007mm，固结，固结度平均达到度平均达到85%85%。处理后排污管线开挖现场处理后排污管线开挖现场情侣北路（南段）市政道路软基处理工程处理质量检测情侣北路（南段）市政道路软基处理工程处理质量检测处理前后土的物理力学性质对比测试处理前后土的物理力学性质对比测试(长勘院长勘院)本次检测在软基处理路段钻探了6个钻孔（与原勘探点相同），进行室内土的物理力学性质及标准贯入试验、静力触探试验、十字板
14、剪切试验等原位测试。将软基处理前后的试验指标进行对比。路基在进行软基加固处理后其上部地层（填筑土、吹填砂及淤泥质粘土）的承载能力有较大程度提高，而其下部地层的承载能力变化不大或基本无变化。结论：软基加固处理对地基承载能力有改善，影响深度大致为软基加固处理对地基承载能力有改善，影响深度大致为0 01212米左右。米左右。路基路基软土工程特性有明显改善，处理效果明显。软土工程特性有明显改善，处理效果明显。.土基回弹模量检测土基回弹模量检测(长勘院长勘院)结论：结论：通过通过249249个检测点可知，道路土基回弹模量范围植个检测点可知，道路土基回弹模量范围植30.530.570.1Mpa,70.1M
15、pa,平均值平均值47.547.5，标准值，标准值46.746.7。均满足回弹模量不小于。均满足回弹模量不小于30Mpa30Mpa的道路设计要求。的道路设计要求。.平板载荷试验平板载荷试验(市质检站市质检站)结论：结论：通过通过4242个检测点可知，均满足地基承载力不小于个检测点可知，均满足地基承载力不小于130Kpa130Kpa的设计要求。的设计要求。.施工过程沉降监测施工过程沉降监测(市质检站市质检站)v结论：结论：通过对通过对1111个分区连续检测，均满足设计要求。个分区连续检测，均满足设计要求。主要的土层至上而下为：1淤泥：灰黑色，流塑，夹腐植物及有机质，有淤臭味，为近代河道淤积浮泥，
16、层厚0.50.8m。2素填土：灰褐灰黄色，松软，以粘性土为主，夹有植物根茎，厚度0.51.6m。工程性质极差，承载力60kPa。亚粘土：灰黄色，软塑为主，局部粉质含量较高，流塑。含铁锰质氧化斑点。层顶标高0.822.31m，厚度0.82.2m。工程性能偏差，承载力80kPa。淤泥质亚粘土：灰色，流塑。含少量有机质（含量为1.091.25%，平均为1.17%），局部夹有薄层泥炭。层顶标高-0.400.44m，厚度9.014.2m，工程性能差，承载力50kPa。亚砂土：灰黄色，中密，饱和，薄层理发育，夹有薄层状亚粘土，层顶标高-12.74-12.26m，厚度0.91.00m。该土层拟建道路局部的分
17、布。系中等压缩性，中低强度土层，工程性能一般。吴江市鲈乡南路南延伸段吴江市鲈乡南路南延伸段土层号土的名称含水量W孔隙比饱和度液限塑限塑性指数液性指数压缩系数压缩模量比贯入阻力PS（%）e（%）（%）（%）（）（）（Mpa-1）（MPa）（MPa）1素填土29.50.8399532.720.212.50.760.2816.350.832亚粘土34.30.93510032.221.410.81.210.3715.110.913淤泥质亚粘土46.21.2839736.522.813.81.720.8052.640.434亚砂土5.16处理要求：工后沉降不大于2030cm。土基顶面的回弹模量不小于30
18、40MPa。土基顶面承载力不小于110kPa。沉降观测点位平面布置图K2+145 3m深度-100-80-60-40-200010203040506070时间/天孔隙水压力变化值/kPaK2+145处3m深度孔隙水压力变化-时间曲线K2+145处7m深度孔隙水压力变化-时间曲线K2+145处9m深度孔隙水压力变化-时间曲线静力触探曲线 印尼龙湾电厂软基处理工程印度尼西亚龙湾3315MW燃煤电厂工程（PLTU 3 BANTEN 3315MW）是印度尼西亚共和国国家重点工程，地基处理面积80万m2。l 层：淤泥质土（流塑 软塑）：全场分布，厚度928m。l 层：可塑状粘性土夹稍密粉砂（可塑硬塑）：
19、一般厚度为710m，少数为1618m。l 层：粉砂层（密实）：可以作为桩端持力层，桩进入该层应有足够的深度。l 层坚硬粘性土和很密粉砂：可作为良好的桩端持力层或桩端下卧层。设计要求（1）层土地基承载力不小于100kPa；（2）场地土体的固结度达到90%以上；地质情况分层代号天然含水量重力密度比重孔隙比饱和度液限塑限塑性指数液性指数湿干dGseSrLpIPIL%kN/m3kN/m3/%/185157.52.572.43959530650.93268158.52.601.943959330620.615516102.601.5958530500.544717122.621.2959029600.2
20、3粘性土层的物理力学参数，典型钻孔柱状图。从图可以看出，真空运行3个月后，沉降趋于稳定，总沉降在6070cm；而膜下真空度基本保持在80kPa以上，说明真空运行情况良好。1沉降曲线沉降曲线主场区膜下真空度运行情况主场区膜下真空度运行情况静力触探曲线。深度(m)处理前勘测点SDC06（kg/cm2）处理后勘测点CPT-30（kg/cm2）处理前后对比增加值(%)125748233610034371064536129563715067381807832155689325779910535573111222121323131431141556CPT 实验结果对比主厂区地基处理深度(m)处理前勘测点SDC07（kg/cm2）处理后勘测点CPT-1（kg/cm2）处理前后对比增加值(%)0121227512381432338147343815345310138565152676713143127814134828919164439102321153101127351281112344439管廊区地基处理上海港湾软地基设计研究院上海港湾软地基处理工程（集团）有限公司
