动态案例
排水固结法通过改善地基排水条件,同时采取加压、抽气、抽水等措施,加速软土固结沉降,从而有效提高软土地基承载力。根据加压方式的不同,排水固结法可分为堆载预压法、超载预压法、真空预压法、降水预压法等多种方法。近年来,随着深厚软土地基处理和大面积吹填地基处理的需要,排水固结技术取得了突破性进展,尤其是在真空预压技术方面涌现出以下多种新型技术,如增压式真空预压技术、真空降水强夯技术、劈裂真空预压技术、絮凝真空预压技术、电渗联合真空预压技术,并在多个实体工程中得到成功应用。
图1 公路软土地基表质特征
增压式真空预压技术是通过增设密闭排水系统及增压系统,综合应用封闭式、增压式、分级式真空预压技术,对吹填流泥地基进行预压固结的一种新型软基处理方法,工艺形式简单、高效。与传统真空预压方法相比,增压式真空预压技术采用整体式塑料排水板代替传统分体式塑料排水板,能够防止排水固结过程中的淤堵,增强排水能力;采用PVC钢丝软管取代水平滤管作为水平排水系统,采用密闭式连接取代绑扎方式,能够缩短真空压力传递路径;采用竖向增压板、增压管路和空气压缩泵形成增压系统,能够有效提高固结压力,加速排水固结。
图2 增压式真空预压技术应用
真空降水强夯技术是基于饱和软土的动力特性和动力固结机理,将真空井点降水技术和强夯技术结合起来的一种新型复合式动力排水固结法。该法通过两种加固技术相联合,可以充分发挥强夯和真空降水的技术优势,使其共同发挥作用;利用真空降水来加速强夯产生的超静孔压消散和孔隙水排出,从而可以迅速提高软土的固结度,有效避免强夯过程中出现的“橡皮土”现象,使得加固作用合理有效。依托湖州市某软土地基,开展了真空降水联合不同强夯工艺加固处理应用研究,阐述了相关设计、施工工艺和加固效果,为类似工程提供施工参考;通过大面积软基工程现场试验研究,发现真空降水强夯技术能够加速超孔隙水压力消散,从而达到提高软基加固效果的目的。
图3 真空降水强夯技术原理
劈裂真空预压技术是首先通过注入高压气体使土体内部产生劈裂裂隙,快速形成固结排水通道,然后进行真空预压的一种新型软基处理方法,其加固深度可达30m以上。通过对该法进行一系列试验和理论研究,分析相关影响因素,经实际施工应用与监测,进一步细化施工工艺和质量控制措施,为其推广应用提供了施工技术借鉴与参考。
图4 气压劈裂真空预压技术原理
絮凝真空预压技术是首先通过掺入絮凝剂对吹填流泥进行絮凝化处理,然后进行真空预压的一种新型软基处理方法。与传统真空预压方法相比,絮凝真空预压方法中掺入絮凝主要是为了解决预压过程中排水板淤堵和排水条件受限问题,但地基处理仍以真空预压为主。相关研究通过不同絮凝剂掺量下真空预压室内模型试验,发现采用该法处理吹填土,其加固效果能够得到大幅度提升;通过设计不同电渗介入时间情况下的絮凝-真空-电渗联合加固试验,发现当固结度为80%时介入电渗,能够有效地控制排水速率减小的趋势,使孔压消散更加均匀。
电渗联合真空预压技术是将电渗固结技术和真空预压技术有机结合的一种新型软基处理方法,即首先进行真空预压处理,当土体排水固结至一定程度时,再通过对电渗排水板或金属电极通电,利用电动效应促进真空预压的排水固结,以达到更好的软基处理效果。将电渗固结技术和真空预压技术联合使用,一方面可以有效发挥电渗法将阳极区水分向阴极汇集的作用,另一方面能利用真空预压排出靠近塑料排水板区域土体中水分的作用,从而一定程度上改善塑料排水板淤堵问题。
图5 电渗塑料排水板真空预压降水
无可否认,目前我国公路软基处理技术尚存在诸多技术瓶颈,仍难以满足极端复杂环境下重大基础设施建设需求,例如施工机械水平限制发展,技术建造与监测不够智能化,服役韧性有待提高,安全性、环保性和经济性不够。此外,部分新技术还未经过工程实践充分检验,尚在不断发展和完善过程中,其加固机理、设计方法、施工工艺、质量检测还有待进一步深入探究。因此,系统总结现阶段公路软土地基处理技术发展趋势,对于明确我国公路软土地基处理技术今后努力的方向至关重要。