真空預壓工藝處理超軟基冬季施工

任燚，米東強，苑放

（1.天津臨港工業區建設開發有限責任公司，天津 300452；2.華北水利水電工程集團有限公司，天津 300452）

0 引言

天津港圍海造陸工程一般采用真空預壓法加固軟土地基[1]，該方法在天津港的多年工程應用中積累了經驗，取得了較好的效果。但是近年，隨著工程量的增大，冬季施工工期也逐步增長，天津沿海地區冬季最高風力可達11級，最低氣溫-5～-15℃左右，并伴隨積雪嚴重。

本文對天津地區超軟基真空預壓工藝冬季施工的優劣勢進行了分析，并提出冬季施工危害的防治措施，可為該地區類似工程冬季施工提供參考。

1 天津地區超軟基真空預壓冬季施工優劣勢分析

1.1 天津地區常用真空預壓工藝

目前天津地區所采用的真空預壓工藝大致分為3種，即：黃砂墊層法、黑砂墊層二次處理法、無砂二次處理法。各工藝施工流程及各工序常用操作方法如圖1～圖3所示。

1.2 優勢

3種常用工藝均涉及大量的土工織物、荊芭、砂料的鋪設、填筑施工，在超軟基上一般需單獨修建施工通道，且施工通道的質量直接影響施工進度及成本投入。

圖1 黃砂墊層法

圖2 黑砂墊層二次處理法

圖3 無砂二次處理法

天津地區的冬季低溫會將表層土體凍結，形成凍土層，一般情況下可以承載人員荷載，為人工施工形成天然通道，且強度高、覆蓋面廣，可以大幅提高施工進度；同時由于土層的凍結，土體表面等同干場地，也利于土工織物的展鋪，減少褶皺，從而可在相同投入下得到較高的施工進度和較低的成本投入。

這一潛在優勢在臨港工業區真空預壓某工程施工中得到了充分的證實，在同樣條件下采取冬季鋪設施工的標段施工進度和成本節約顯示出明顯的優勢。

1.3 劣勢

1）低溫、大風影響砂墊層的施工。天津地區真空預壓所用砂料幾乎全部依賴海上運輸，海水的含鹽率一般在3.5%左右，冰點一般為-2℃左右，在低于海水冰點的氣溫下沿海開始出現浮冰，影響砂料的運輸；且冬季海上大風頻發，船只砂料供應不足影響施工進度。同時由于吹填黑砂施工為利用海水水利沖填施工，在低于海水冰點以下施工時，黑砂未及充分淋水就已結冰，且尾水在匯流過程中也不停地結冰留滯，造成冬季施工黑砂墊層含水率超高且混亂夾雜冰層，嚴重影響黑砂墊層的均勻度，一般在來年冰融后均高低不平、薄厚不均，甚至不能滿足施工質量要求。

2）低溫引起土體凍結降低排水板打設施工效率。受冬季低溫影響天津地區冬天的最大凍土深度可達0.5 m左右，根據施工現場統計，在凍土深度超過0.3 m時，排水板打設過程中發生回帶現象的幾率達到50%左右。發生回帶的主要原因為：在樁桿下插夾持嘴與凍土層接觸的瞬間，凍土層將夾持嘴外露的排水板撞斷，造成夾持嘴在設計深度放開時，排水板無法被土體所壓制進而隨樁桿的提升而返回造成回帶。

3）低溫凍結砂層影響濾管埋設作業。由于砂層本身含水，加之排水板打設后底層超靜孔隙水壓力的排除，致使砂墊層幾乎處于飽和狀態，低溫引起砂層凍結，在凍結情況下人工開挖砂溝困難，更無法保證回填砂料不含凍土塊。極易造成砂層空洞，致使密封膜被抽破，造成抽真空效果下降。

4）低溫凍結濾管及排水板影響抽真空效果。天津地區最大凍土深度可達0.5 m左右。如無覆水，砂墊層幾乎全部被凍透，其中所埋設濾管、排水板也大部分處于受凍區域。雖然在抽真空過程中隨著4℃左右的地下水的流出可補充一部分熱量避免砂層的凍結，但一旦發生故障停抽或在抽真空末期出水量很小的情況下，砂墊層中的濾管及排水板極易被凍結，造成抽真空膜下壓力呈現虛高、出水很小、土體得到改善很慢的狀態，從而影響抽真空的施工質量。

5）大風損壞密封膜。受冬季低溫的影響，密封膜的韌性明顯降低，密封膜表面的小塊薄冰層極易在大風作用下反復起落，將密封膜砸破、劃破，形成密封膜孔洞繼而逐步演化為鼓包并被大風吹破、剝離，造成密封膜的大面積損壞，致使大范圍漏氣，真空系統癱瘓。

2 危害的預防措施

1）盡量避免安排在冬季進行吹填黑砂作業。對于冬季吹填黑砂作業時，黑砂淋水不充分、尾水結冰現象，目前尚無較好的策略，建議盡量避免冬季進行該項工藝施工。如必須采用該項工藝冬季施工時，可考慮單獨制備水利沖填用水，并循環使用，采用添加食鹽調整水冰點的方法制備。

2）改進樁機排水板夾持嘴，提高施工效率。目前排水板打設樁機通常采用的夾持嘴及排水板夾持方式如圖4所示。

由于夾持銷凸出，與凍土碰撞時極易將排水板瞬間夾斷，引起回帶。所以建議采用改進的裝置，見圖5。

圖4 常用排水板打設樁機

圖5 改進的排水板打設樁機

3）避免冬季濾管埋設作業。應盡量避免安排在冬季低溫期進行濾管埋設作業，必須進行冬季施工時，應選擇干砂換填砂溝。

4）保溫、防凍保證抽真空效果。抽真空冬季施工時應盡量保證試抽期處于無冰期，且設計方案中應采用3層密封膜加1層土工布保護層的密封系統設計，保證進入正式計時后密封系統處于穩定工作狀態。且應在結凍之前完成覆水工作，覆水深度最小不少于40 cm，依靠覆水的表面結冰層阻止熱量向大氣的傳導，保證冰層下水體溫度高于冰點，從而避免濾管、排水板、砂層凍結。表面高差較大難以覆水的區域可采用草簾覆蓋保溫，但面積不宜過大。

5）覆水或聯合堆載保護密封膜。保證覆水達到一定深度或采用吹填黑砂聯合堆載，保證密封膜處于保護狀態，避免大風破壞。

3 結語

由于環渤海經濟區的快速發展，沿海城市圍海造陸工程規模不斷擴大，建設速度不斷提升，全年都處于施工建設中。真空預壓工程也無法避免冬季施工。通過實際工程不斷積累經驗，并針對冬季施工總結優化工藝，做好各項冬季保證措施，以適應我國建設快速發展的要求。

[1]李衛，白金勇，楊京方，等.淺層真空預壓法在加固新吹填粉土及粉質黏土地基中的應用[J].中國港灣建設，2010（4）：12-14.

[2]周云龍，談斌海.塑料排水板真空預壓地基加固技術的施工[J].山西建筑，2009，35（2）：116-118.

[3]潘金.振動打樁機打設塑料排水板加固大面積軟土地基工程實踐[J].建筑技術，2003，34（3）：205-206.

[4]安志信.天津市冬季氣候特點和發展節能型日光溫室的技術對策[J].中國蔬菜，2001（1）：37-39.