淺談軟土堤防加高加固中低位真空預(yù)壓法的應(yīng)用

孫立升

【摘 要】低位真空預(yù)壓法具備施工簡便、工期合理、固結(jié)效果好、環(huán)保無污染的特點，是一種新的較好的加固加高軟土堤防的方法。

【關(guān)鍵詞】低位真空預(yù)壓；堤防；加固

1.低位真空預(yù)壓法及其加固機理

傳統(tǒng)的真空預(yù)壓法是在建筑物建造前，在建筑場地進行真空荷載預(yù)壓，使地基在真空荷載壓力下基本完成固結(jié)沉降和提高地基土強度的方法。該方法是需要在被加固的軟粘土地基內(nèi)設(shè)置砂井或塑料排沙沙水板，然后在地面鋪設(shè)砂墊層，其上覆蓋不透氣的密封塑料膜使之與大氣隔絕，通過埋設(shè)于砂墊層中的吸水管道，用真空裝置進行抽氣，將膜內(nèi)空氣排出，從而在膜的內(nèi)外產(chǎn)生一個氣壓差，這部分氣壓差即變成作用于地基上的荷載，地基隨著等向壓力的增加而固結(jié)。

低位真空預(yù)壓法則是采用吹填泥漿取代塑料膜作為真空系統(tǒng)密封層的一種新的真空預(yù)壓加固軟土地基的方法。該方法區(qū)別于傳統(tǒng)的真空預(yù)壓法是其水平真空管網(wǎng)布置在吹填淤泥的下部、真空系統(tǒng)將對其上的吹填泥層和其下的軟土地基同時作用、所以對于加固后位于其上的吹填土而言、水平真空管網(wǎng)是位于下部的、故稱該真空預(yù)壓法為低位真空預(yù)壓法。

2.施工工藝程序

現(xiàn)以某堤防為例、該段堤防在實施河道拓浚、利用疏浚土方加高加固堤身過程中發(fā)生滑坡、此后經(jīng)綜合比選、決定采用低位真空預(yù)壓法加以處理。經(jīng)過幾年的試運行、加固效果良好。

（1）場地平整。利用推土機將需加固區(qū)域內(nèi)土體推平、把雜物清除干凈。（2）臨時圍堰填筑。待場地平整完工后、開挖一條隔離溝、并在需加固區(qū)域 兩側(cè)各填筑—道圍堰、圍堰要求分層碾壓密實、自身穩(wěn)定、不漏氣，不透水，確保加固區(qū)四周形成封閉圈。（3）羽冰加固系統(tǒng)。包括垂直水體和水平 排水體。垂直水體主要有塑料排水板，水平排水體包括水平管網(wǎng)、真空集水井及真空排水機組組成。上層加固系統(tǒng)對圍堰內(nèi)填筑的清淤土進行加 固，也由垂直和水平排水系統(tǒng)組成。

a.垂直排水體。地基加固系統(tǒng)的塑糊冰板選用SPA-1型，規(guī)格為100×4mm。設(shè)板間距0.9m，行距0.78m，插長15m，板寬方向與加固區(qū)長度方向平行，采用履帶式插板機完成打插作業(yè)。打插順序為：定位；安裝塑料排水板；打插塑料排水板，拔導(dǎo)向管；切斷排水板；移位開始下—作業(yè)。塑料排水板平均打插深度為15.5m，打插完成后露出地面不得少于0.5m。b.水平排水體。水平管網(wǎng)系統(tǒng)包括支管的施工和干管的安裝。支管選用Φ60PVC雙波紋管，沿塑料排水管縱向展開，并與塑料排水板復(fù)式搭接，在干管兩側(cè)布設(shè)，管道坡降1/1000。間距0.78m，支管—端與干管垂直嵌接，另—端封閉。干管選用Φ200PVC雙壁波紋管，一端封閉，另一端通過膠管嵌人真空集水井，干管之間采用承接口連接，內(nèi)置橡膠圈，單根長25m，坡降1/600。C.真空集水井修建在加固區(qū)域的中部，呈圓臺型，井底為鋼筋混凝土現(xiàn)澆底板，井壁為磚結(jié)構(gòu)，作防水處理。下口內(nèi)徑1.6m，上口內(nèi)徑0.5m，井高3m。井口上部接Φ400鋼管，其長度要求高于最高吹填泥面，井內(nèi)布設(shè)潛水泵機組。

（4）觀測系統(tǒng)。在塑料排水板和支管施工完成后，即可開始埋設(shè)觀測系統(tǒng)。此項工程的觀測設(shè)備為埋設(shè)（沉降標(biāo)，S個孔隙水壓計平均布設(shè)在加固地層中，即深度分別為15m、12m，gm，6m，3m），以及安裝在真空泵上及水平支管尾端的3個真空壓力表，1個安裝在真空泵上，另2個分別安裝在干管兩側(cè)某一支管尾端。其埋設(shè)時間不能晚于真空管網(wǎng)系統(tǒng)的竣工時間。

（5）吹填工程。上述工程完工后，即可向圍堰內(nèi)吹人泥漿進行密封。吹填之前，最好在圍堰內(nèi)部鋪設(shè)塑料膜至堰頂，以防止加固過程中產(chǎn)生漏氣。吹填時應(yīng)保持連續(xù)性，并根據(jù)泥面變化隨時移動吹填口位置和溢流口位置，以保證泥面子整度。

（6）真空預(yù)壓加固。當(dāng)泥封層吹填完成后，即可開動機泵系統(tǒng)，用真空泵在吹填土層中造成持續(xù)的負(fù)壓，使土層中孔隙水在負(fù)壓下脫出，并用潛水泵排出，達(dá)到加固土層的目的。真空操作要求有水必排，吊管傳壓。隨著壓力的逐漸上升，排水量越來越少，排水過程中應(yīng)根據(jù)排出水量的多少適當(dāng)安排機組的運行。實施真空預(yù)壓后，吹填土層固結(jié)度不低于80%。

（7）后期整形。真空操作完成后，將圍堰土方回填排水溝，同時用挖掘機將隔離溝內(nèi)淤泥挖出，并用圍堰土方碾壓整平，整個加固加高過程完成。

3.施工質(zhì)量控制要點

（1）選材控制。按照塑料排水板質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)（JTJ/T）規(guī)定，檢查采用的塑料排水板、波紋管等原材料的外觀品質(zhì)、質(zhì)量保證資料等，重點檢查材料的縱向通水量、復(fù)合體抗拉強度及延伸率、濾膜抗拉強度及延伸率、濾膜滲透系數(shù)、濾膜等效孔徑等主要性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計要求。加強取樣檢測，并控制塑糊冰板從生產(chǎn)至打設(shè)的儲存期，以保證良好效果。（2）插板控制。插板機定位時，控制管靴與插板板位標(biāo)記的偏差在±70mm范圍內(nèi)。插板過程中隨時注意檢查管套垂直度，其偏差不應(yīng)大于±15%?？刂撇灏寤貛чL度不得超過500mm，且回帶的根數(shù)不宜超過打設(shè)總根數(shù)的5%。在插板過程中隨時對塑料排水板進行外觀檢查，嚴(yán)禁出現(xiàn)扭結(jié)、撕裂和濾膜破損等現(xiàn)象。（3）記錄資料控制。建立反映工程質(zhì)量狀況的工作日志，真實記載工程施工過程中質(zhì)量的動態(tài)情況和影響工程質(zhì)量的材料機械環(huán)境和方法等。特別是按時做好塑料排水板施工記錄，包括打設(shè)深度、回帶長度、回帶板根數(shù)、補打根數(shù)和位置、板位、垂直度、外露長度以及接長板接板悄況。（4）真空壓力控制。開始真空預(yù)壓時，—定要確保壓力的強度和連續(xù)性。真空負(fù)壓加荷要求達(dá)到80kPa以上，當(dāng)周圍電力不能滿足施工要求時，最好能夠配好自備電源。同時，控制好抽水速度，避免不均勻沉降。（5）泥封層等外部條件控制。由于吹填泥層既起—個對軟土地基層的密封作用，又要得到固結(jié)，故為保證其密封性能，選擇合適的吹填泥層厚度，使其固結(jié)略滯后于軟土地基的固結(jié)，就顯得尤為重要。一般而言，選擇吹填泥層厚度為0.8～l.2m。作為密割層的吹填土不能含有大量石屑等雜質(zhì)，地基也不能存在較厚的透氣砂層，否則也會影響真空預(yù)壓效果。

4.加固效果檢測

通過原位取樣、檢測分析、公式驗算等方法，可以得知加固后固結(jié)深度平均可達(dá)15m，其中上部10m以上加固效果提高明顯。加固區(qū)地基承載力可從原先的流質(zhì)淤泥土難以施工操作提高到6tm2以上，抗剪強度則可提高40%以上，加固后堤防具備良好的抗渭穩(wěn)定條件。

5.經(jīng)濟社會效益

（1）茄江后總體沉降較小。真空荷載對上下土體同時作用，在下部軟土地基得到加固的同時，上部吹填泥土也得到了加固，加固后的吹填土可直接用作地基或道路（堤防），有效彌補因地基沉降（不均勻沉降）造成的高程不足。（2）用吹填泥漿取代塑料膜作密割層，克服了塑料膜易破損的缺點，而且具有施工簡便、不受施工場地的限制。（3）工期合理，后續(xù)缺陷少。隨著施工的完成，其固結(jié)也已大部分完成，無需等待時間。（4）經(jīng)濟效益顯著，相比采用深層攪拌樁、灌注樁等施工工藝，具有造價低的優(yōu)點。（5）在堤防加高加固過程中，結(jié)合河道疏浚，解決吹填土堆放的問題，具有明顯的環(huán)保效益。

6.結(jié)論

（1）低位真空預(yù)壓法加固軟土地基技術(shù)，可在泥封層下連續(xù)獲得80kPa以上的高真空度、孔隙水壓力，據(jù)沉降觀和原位強度檢測結(jié)果表明，該方法對軟土地基及軟土堤防加固具有較明顯的效果。（2）用吹填淤泥取代塑料膜，可以簡化施工，加固后的吹填泥封層可彌補基加固時的沉降損失，使清淤、造地、地基加固同時進行，節(jié)省工程投資。（3）工程施工中需進—步解決好由于加固區(qū)與非加固區(qū)邊界之間的劇烈沉降差異，而引起的水平真空管路彎曲變形和真空損失，以提高真空加固效果。 [科]

【參考文獻】

[1]葉書麟.地基處理工程實例應(yīng)用手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版杜，2000.

[2]《地基處理手冊》編委會.地基處理手冊[M]北京：中國建筑工業(yè)出版杜，2001.