王雨同 林濤

摘 要：基于節(jié)約工程造價(jià)、加快施工進(jìn)度的目的，采用真空堆載預(yù)壓的施工，結(jié)合珠海橫琴新區(qū)中北排洪渠工程施工經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要介紹了真空預(yù)壓法的施工控制重點(diǎn)及方法，特別是主要工序的控制措施和處理效果。在經(jīng)濟(jì)效益和工程進(jìn)度上取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：真空預(yù)壓法 深厚淤泥 塑料排水板 密封膜

1.施工原理

真空預(yù)壓的技術(shù)原理是在軟土地基中打設(shè)豎向的塑料排水板或沙井，上覆砂墊層和密封膜，然后利用射流泵使處理區(qū)內(nèi)軟土、排水板等處于真空狀態(tài)，加速土體中的水份，從而達(dá)到排水固結(jié)，減小工后沉降的目的。使用真空預(yù)壓進(jìn)行軟基處理工藝成熟、造價(jià)經(jīng)濟(jì)、工期較短，已廣泛應(yīng)用于軟基加固處理。

2.工程概況

珠海市橫琴中心溝北區(qū)防洪工程1#渠，全長(zhǎng)6.23公里，場(chǎng)地內(nèi)發(fā)育的地層從上至下依次描述如下：①素填土、②第四系海陸交互相沉積淤泥、③淤泥質(zhì)粘土、④粉質(zhì)粘土、⑤陸相粉質(zhì)粘土、⑥粗砂、⑦粉質(zhì)粘土、⑧燕山三期花崗巖。本工程處理后的地基基礎(chǔ)的承載力較市政道路橋梁等要求低，場(chǎng)地范圍內(nèi)淤泥層分布寬廣而且很深，承載力較低，是一個(gè)高度可壓縮的，未固結(jié)的土層，不能直接作為排洪渠主體結(jié)構(gòu)的持力層。該項(xiàng)目范圍內(nèi)的軟土平均深度約為25米，最大為40米，塑料排水板打插深度大于22米。

藝文一道至藝文二道范圍內(nèi)排洪渠基礎(chǔ)處理寬55米，真空預(yù)壓面積22413平方米。塑料排水板按1.0×1.0m的正三角形排列，排水板的有效長(zhǎng)度是22.2m。真空預(yù)壓設(shè)計(jì)邊線處打設(shè)約為8.0米長(zhǎng)的雙排粘土封閉墻，封閉樁直徑70cm，樁距 50cm，套打20cm。設(shè)計(jì)要求真空處理后地基強(qiáng)度大于80Kpa，加固深度范圍內(nèi)的固結(jié)度≥90%。

3.施工工藝

3.1施工工藝流程

主要施工順序如下：清理平整場(chǎng)地→鋪沙墊層→塑料排水板和粘土密封墻施工→鋪設(shè)真空預(yù)壓管道系統(tǒng)→鋪設(shè)保護(hù)性土工布層1層→鋪設(shè)密封膜層2層和密封膜壓入密封槽→試抽，檢查密封→抽真空至膜下80kPa的真空度并保持，觀察→停泵卸載。

3.2關(guān)鍵工序控制

（1）砂墊層

砂墊層可選用海砂，干密度不低于1500kg/m3，滲透系數(shù)不低于0.005cm/s。設(shè)計(jì)沙墊厚度不小于50cm，平面尺寸應(yīng)大于加固區(qū)1米，有效保證水氣通過(guò)墊層排除。

（2）塑料排水板

塑料排水板采用SPB100-C型，排水板在打插過(guò)程中要用定載、振動(dòng)的方法進(jìn)行施工，深度滿足排洪渠設(shè)計(jì)文件要求。

（3）真空濾管的布置

根據(jù)施工圖文件要求，布置單排魚(yú)刺型真空濾管，真空水管的布置要能形成閉合回路。排水管埋在水平排水沙墊層的中間，海砂覆蓋厚度為0.15-0.20米。

（4）密封膜及密封墻的設(shè)置

密封性是真空預(yù)壓施工工藝的關(guān)鍵， 本工程采用聚氯乙烯薄膜作為密封膜。 密封膜采用現(xiàn)場(chǎng)熱合法進(jìn)行拼接，不得出現(xiàn)熱合不緊或熱穿現(xiàn)象。

密封墻頂部應(yīng)設(shè)置不小于2米深的不透水粘土密封溝。 如果存在高度滲透的透水層，則應(yīng)該立即清理后用30-50cm厚的軟粘土進(jìn)行換填。

（5）試抽真空、檢查密封性

全部抽真空設(shè)備安裝驗(yàn)收后，進(jìn)行試抽真空。抽氣初期階段嚴(yán)控加載速度，抽出海砂墊層中的空氣，真空壓力按設(shè)計(jì)要求逐漸升高，隨著抽氣的進(jìn)行空氣的逐漸排出以及孔壓的消散，軟土固結(jié)度逐步提高，壓力表讀數(shù)穩(wěn)定在-80kPa以上。

（6）抽真空

在施工過(guò)程中，射流水箱應(yīng)確保充滿水，真空表讀數(shù)空載條件下應(yīng)超過(guò)90Kpa。

在真空預(yù)壓的過(guò)程中，抽出的水直接排入抽真空區(qū)，即可以起到壓膜，加強(qiáng)密封效果的作用，還可起到堆載預(yù)壓、加速土體的沉降的作用。真空抽氣初期，真空膜上水位變化2.1-3.0cm / d。 隨著真空預(yù)壓時(shí)間的增加，水位上升速度下降到2.1-3.0mm /d，真空預(yù)壓后平均水位達(dá)到1.5m左右，最深處達(dá)1.9m，最淺處約為1.1m。

（7）預(yù)壓卸載

卸載條件：

①真空預(yù)壓滿負(fù)荷（真空表讀數(shù)滿足施工圖要求后）>150d。

②設(shè)計(jì)加固深度范圍內(nèi)的固結(jié)度大于90%。

③連續(xù)5d測(cè)得的平均沉降速度不大于2mm / d。

4.施工監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與布置

4.1現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)測(cè)

為了驗(yàn)證軟土地基的加固效果，在施工前根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇一個(gè)剖面進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)量原狀土的各種物理力學(xué)指標(biāo)和抗剪強(qiáng)度值。真空預(yù)壓卸載完成后，在相同的位置進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行比較分析，并應(yīng)形成分析報(bào)告。

4.2加固效果分析

排洪渠軟基加固總面積22413m2。膜下真空壓力穩(wěn)定在80Kpa以上，恒壓128天后的連續(xù)5天平均沉降速度為1.3mm / d。軟基的平均地表沉降量為1675.8mm，最小為1603.2mm，實(shí)際地表平均沉降量為1639.5mm。

4.3十字板強(qiáng)度變化

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，軟基加固前后的原位十字板剪切強(qiáng)度均有顯著的提高，滿足設(shè)計(jì)及排洪渠承載力要求，具體數(shù)據(jù)如圖1所示。

4.4地表沉降分析

開(kāi)始抽真空約1周后，真空度上升并保持在-80kPa以上，最高不超過(guò)-90kPa。當(dāng)密封膜表面被水覆蓋時(shí)，等效加固載荷可超過(guò)90kPa。此外，從圖2可以看出地表沉降量由加固區(qū)中心至邊緣逐漸減小，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示地表沉降量隨著抽真空時(shí)間的增加成正比例增加。開(kāi)始階段地表沉降速率隨真空度的上升而上升，真空度穩(wěn)定后沉降速率逐漸減小。由此可以分析出，抽真空期間，軟基的固結(jié)速率是一個(gè)逐漸收斂的過(guò)程。典型的沉降曲線如圖2所示。

4.5孔隙水壓力分析

孔壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，開(kāi)始抽真空節(jié)點(diǎn)孔壓呈上升趨勢(shì)，穩(wěn)壓后孔壓開(kāi)始消散，消散速率逐漸減慢。預(yù)壓時(shí)間為120 d時(shí)，各層土體孔隙水壓力的消散程度均達(dá)90%以上，表明通過(guò)抽真空后軟基的排水固結(jié)到達(dá)設(shè)計(jì)要求。

4.6水平位移分析

通過(guò)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)由于埋設(shè)的傾角儀的水平位移不同，埋設(shè)在傾斜儀邊緣的傾角儀的水平位移大于填埋傾斜儀的水平位移。對(duì)典型的水平位移- 深度曲線的分析，粘土層表面以下6～10.5米的最大水平位移。整個(gè)抽真空過(guò)程中橫向水平位移率大部分在范圍內(nèi) 為0.4-1.7mm /天，最大水平位移率為4.6mm /d，停泵后后位移速率<1mm /d。

5.總結(jié)

（1）經(jīng)過(guò)場(chǎng)地周圍密封壁處理后，加固區(qū)的排水效果非常明顯。開(kāi)始抽真空后的一周，真空表讀數(shù)即可滿足設(shè)計(jì)要求，加快了軟基的沉降速率。

（2）軟土在塑料排水板形成的豎向排水通道和海砂墊層橫向排水通道的作用下，孔隙水應(yīng)力作用下隨孔隙水的抽離而逐漸消散，處理區(qū)域軟土基地極速沉降480mm約占平均總沉降量（1640）的30%.

（3）真空預(yù)壓過(guò)程中，在孔隙水壓力的左右下，土體中的水隨著孔壓的的消散而排出，隨著孔壓的消散排水速度降低，直至空隙壓力消散達(dá)到圖紙要求，達(dá)到新的固結(jié)后的應(yīng)力穩(wěn)定狀態(tài)，淤泥土的強(qiáng)度逐漸增大，基礎(chǔ)承載力在固化板結(jié)完畢后能夠達(dá)235kPa以上。

（4）通過(guò)檢測(cè)分析，抽真空區(qū)域內(nèi)各土層的固化板結(jié)程度滿足設(shè)計(jì)要求，抽真空處理后土體的物理力學(xué)指標(biāo)大幅提高，處理效果顯著，預(yù)加載后的實(shí)際平均固結(jié)度為98.8%。

（5）采用真空預(yù)壓法可以在初期滿載預(yù)壓，減少了傳統(tǒng)軟基方法分級(jí)分層回填的時(shí)間，可在縮減工期節(jié)約費(fèi)用的情況下實(shí)現(xiàn)超載預(yù)壓，在施工期內(nèi)（4個(gè)月）完成了95%以上的沉降，可顯著降低剛性結(jié)構(gòu)與半剛性結(jié)構(gòu)的不均勻沉降差。

（6）真空預(yù)壓工藝在軟土地基排水固結(jié)的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生向內(nèi)的收縮變形，有利于路堤穩(wěn)定性的提高。

（7）真空預(yù)壓工藝造價(jià)比傳統(tǒng)攪拌樁、碎石樁等處理方法可節(jié)省45%～55%，資源投入少、功效高、經(jīng)濟(jì)性好，具有較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTS 147-2-2009.真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程.

[2]龔曉南，地基處理手冊(cè)（第三版），中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[3]于建海，豆文朋.直排式真空預(yù)壓法在高滲透軟黏土地基中的應(yīng)用[J].水運(yùn)工程. 2012（07）.

[4]婁炎.真空排水預(yù)壓法加固軟土技術(shù)[M].人民交通出版社，2002.

[5]陳二明.中小企業(yè)管理與科技，2010.