淺談軟基處理中的真空預壓施工技術

章立華

（廈門象嶼工程咨詢管理有限公司，福建 廈門 361012）

一、前言

真空預壓是在加固區的軟土地基內打設排水板作為豎向排水通道、鋪設水平管網作為水平排水通道，然后表面鋪設密封膜，邊界采用淤泥攪拌樁密封墻與外界隔水、隔氣，形成一個密封的排水系統；通過真空泵將膜內氣體和水抽出,形成真空負壓，該負壓通過真空管道及垂直排水通道逐漸向深度方向延伸，并向四周土體擴散；在真空負壓作用下，土體中的孔隙水排出，隨著時間的增長，土體中的孔壓力逐漸降低，降低的孔壓轉變為土體的有效應力，從而達到加固軟基的目的。真空預壓工藝適用于淤泥、淤泥質土和其他能夠排水固結且能形成負超靜水壓力邊界條件的軟基處理。

二、工程概況：

廈門翔安歐厝吹填造地工程主要是利用現有灘涂條件進行吹填，并采用真空預壓處理軟基形成造地。工程地質條件為新近吹填淤泥層、海相沉積淤泥層、粘土或砂層下臥層，其中部分新近吹填淤泥含砂量較大；需處理的新近吹填淤泥層、海相沉積淤泥層總體深度為7-10 m，局部深度12 m；土體性能表現為：含水量大、壓縮性高、滲透性差、觸變性強、抗剪強度低。根據設計文件：采用真空預壓工藝，要求膜下真空度不小于80kpa的恒壓時間120 d以上，施工完成后要求場地工后沉降小于30cm，地基承載力不小于60kpa。

三、軟基處理過程：

1、砂墊層施工：

砂墊層施工采用人工分層鋪設、平整，由于預壓區為新近吹填淤泥，晾曬時間較短（30 d-45d），強度低，因此現場砂墊層施工采用了在承載力較低的淤泥層上鋪設加筋材料（加鋪竹片籬笆和350 g／m2短纖針刺非織造土工布）的做法，土工布與竹片籬笆采用細鐵絲綁扎連接。

2、塑料排水板和泥漿攪拌樁施工：

塑料排水板型號為SPB-B型，采用了門架式震動插板機進行施打，自動記錄儀記錄深度，排水板按正三角形梅花布置，間距1.0 m，施打深度至持力層以下0-0.5 m。

泥漿攪拌樁施工主要是通過在加固區周邊施打一定深度和厚度的相互搭接的泥漿樁而形成一道分隔帷幕，切斷透水、透氣層，保證加固區的氣密性。因為加固場地臨近海邊，考慮到潮汐水位的沖刷作用，淤泥攪拌樁設計成雙排，直徑為700mm，相鄰攪拌樁相疊寬度為200mm（即樁距為500mm），泥漿攪拌機型號為SJB-2型，采用的泥漿比重≥1.35 t/m3，摻入比指標≥20%，攪拌機四噴四攪方式進行施工，通過觀察設備電流表讀數變化（在下臥層與淤泥層交界處電流表讀數會有明顯變化）并結合設計樁長、現場地質情況等控制樁長。

3、水平管網及真空膜的鋪設：

水平管網采用主管、支管相連，網格形布置的方式，主管間距為25～30m，支管間距為5～6m。管路間連接應用硬質膠管套接，主管采用直徑為60 mm的PVC硬塑管制作，支管采用直徑為60 mm的滲水型PVC波紋軟管外包一層90g/m2的無紡土工布形成濾管，按設計尺寸將管路連接好，接頭用鐵絲綁扎牢固，埋入砂墊層管溝中。

真空膜鋪設采用"兩膜一布"的方式，密封膜為聚氯乙烯薄膜,在工廠加工熱合成型；鋪膜前，先鋪設一層土工布以免密封膜被刺破；鋪膜過程中,隨鋪隨壓膜,隨后進行密封溝踩膜，將密封膜周邊踩入攪拌墻淤泥深度超過1m，并緊貼加固區內側壁。

4、真空設備安裝及真空抽氣：

根據工程地質條件及抽真空設備能力，選用真空射流泵，其功率應不小于7.5kw，可形成96kPa真空度的能力，每臺真空泵的有效處理范圍為800m2左右，各區應配置備用泵2-3套，安裝完畢后應檢查真空設備及各連接口，確保氣密性。然后空載調試真空泵，當真空度達到98kPa以上，試抽真空，試抽階段應進行地毯式的巡查，對破膜處及時粘補，作業時逐漸增加工作臺數。當真空度達到80kPa以上后，維持120 d的連續抽真空；并派專人每日按時對真空度、設備運轉狀況、供電情況及其他真空預壓施工情況均要進行詳細記錄。

5、施工監測

施工監測系統包括真空度監測（膜下、豎向排水體及淤泥中）、孔隙水壓力監測、地面沉降觀測、深層沉降和水平位移監測等。而真空度、沉降監測是真空預壓工程監測的重要內容，可為工程的過程分析和施工指導提供第一手的資料，施工監測的圖形見附圖（附圖2-1，附圖2-2，附圖2-3）。

現場監測結果表明：加固區累計抽真空歷時130 d，膜下真空度維持在80kPa以上的時間超過120 d。抽真空期間實測地表沉降量平均值達85cm，實測地面沉降量連續10 d不大于2 mm／d，根據實測沉降推求最終沉降量平均值為109cm，沉降速率漸趨穩定，實測沉降曲線推算的地基固結度大于80%，，在現有荷載作用下，工后沉降小于30cm，靜荷載試驗達到設計要求。

四、施工總結及監測分析：

1、施工過程中膜下真空度均穩定地達到設計要求的80 kPa，事實表明，采用含泥量小于5%、1 m厚的中粗砂墊層，可以保證真空度順利傳遞到水平及豎向排水體系；采用2層厚度大于0.12 mm的聚氯乙烯密封膜，在周邊打設雙排泥漿攪拌樁，并輔以人工踩膜(深度超過1 m)的真空預壓施工工藝(包括相應的施工機械)能夠很好地保證密封效果，提高膜下真空度。

2、砂墊層施工過程中加筋材料的采用，能有效地擴散上部荷載，提高吹填淤泥的地基承載力，滿足后續塑料排水板、泥漿攪拌樁施工機具的安全作業要求，是一種對晾曬時間不夠的吹填淤泥表面進行處理的有效措施。

3、真空預壓的實際效果主要取決于加固區的密封程度，而泥漿攪拌樁的施工質量關系重大，在實際施工過程中一分區曾出現真空預壓一個多月時，膜下真空度由維持在80Kpa突然下降至50Kpa的現象；開啟備用泵一周后真空度仍無法回升、出水量持續加大，排除密封膜漏氣（重新檢查）、踩膜深度不夠（重新踩膜）的原因，經分析可能是由于分區吹填淤泥中含砂量較大，攪拌過程中泥漿與砂混合所形成的樁體在真空負壓的作用下，泥漿逐漸干結，砂粒之間產生孔隙形成透水通道所致，隨后在補打過程中，調整了泥漿稠度、加大了出漿量，在原有四噴四攪的基礎上再按二噴二攪重新施打后，真空預壓順利實施。由此可見吹填泥中含砂量的多少對泥漿攪拌墻的密封性有一定影響，可以通過對泥漿性能、攪拌速率、攪拌次數，攪拌樁寬度等要素的調整提高密封效果。

4、真空預壓的實際效果還取決于真空泵的工作性能，目前真空設備的實際工作性能可達到80-90kPa左右，難以繼續提高，施工中根據吹填泥中含砂量情況，按800 m2/臺、1000m2/臺、1200 m2/臺對布泵臺數進行了分區實驗，結果表明，對于全淤泥質加固區，按800-1000 m2/臺布置真空泵，對于含砂量較大的淤泥加固區，按1000-1100 m2/臺布置真空泵，可達到預定的真空預壓效果。

4、在真空作業前期（0-20d）時，膜下真空度隨著真空泵臺數的增加明顯提高；在真空作業中后期（20-100d），膜下真空度已較為穩定，真空泵臺數的增加相對難以改變真空度的大小。但是從滲流的角度來考慮，維持足夠的真空泵，可繼續排除孔隙水,加強加固效果；在真空作業末期（100-120d），適當減少真空泵臺數（不少于泵體總數的80%），對真空預壓的效果影響不大。目前，在施工過程中，真空泵的增減具有隨意性，因此在真空預壓的前期和中后期，維持90%-100%左右的開泵數對真空預壓十分關鍵，在真空預壓末期，適當減少真空泵臺數，維持80%左右的開泵數也可保持真空預壓的效果，并可節省部分施工費用。

5、真空度在向地基深部傳遞的過程中，隨著深度的增加，在排水板和淤泥中均呈現遞減趨勢，且真空度傳遞在排水板和淤泥中所受到的阻力不同，在塑料排水板中所受的阻力小，真空度相對較容易傳遞，真空能量損失較小；在淤泥中所受的阻力大，隨著抽氣時間的增加土層發生固結，真空度的傳遞能力有所下降，真空能量損失較大；淤泥處真空度變化較之排水板處真空度變化有一個相對滯后的過程。

6、在真空預壓地基中，孔隙水壓力的量測主要是為了了解真空度在淤泥中的傳遞情況。抽真空開始后，各區的超靜孔壓隨著時間緩慢下降，最大值達到-60 KPa～-80 KPa。超靜孔壓的升降與真空度有良好的對應關系。

7、本工程塑料排水板施打深度大部分為9-10m，局部達到12m，真空度的影響深度基本可達到豎向排水體末端，同深度淤泥層中也都有真空度。但是在深度9-10m的地方基本真空度已經很小了，真空預壓的效果較為明顯區域的大致在淤泥面以下深度0-7m范圍，本工程的加固效果表明單純的真空排水預壓處理深度10m左右的淺層地基，效果較為明顯。

8、為提高軟土的整體固結的效果，可加大排水板的埋深、采用高滲透性、高排水能力的豎向排水體以減小真空度的損失，也可以采用真空聯合堆載的方式。

五、結語

真空預壓在翔安歐厝造地工程的應用表明，相對于常規的堆載預壓，真空預壓加荷速度快，無需堆載材料、加荷中不會出現地基失穩現象，且預壓效果明顯；解決了工期要求緊、堆載材料缺乏和卸載后堆載材料的處理問題，對于淺層地基處理是較為理想的方式；但是，真空預壓軟基處理工藝影響因素多，比較復雜，施工技術要求較高，對每一工序進行嚴格控制是預壓處理成功的保障，如此才能獲得理想的軟土地基處理效果。

[1]鮑鳳霞，李宗鋒.真空預壓施工技術.山西建筑，2007年34期.

附圖2-1：

附圖2-2

附圖2-3