真空預壓法處理軟土地基技術之我見

摘要：本文結合多年的工作經驗，就真空預壓法處理軟土地基技術為話題進行簡要的分析。供同行參考，不妥之處，敬祈斧正。

關鍵詞：真空預壓；加固機理；軟土地基

真空預壓法作為一種近年來興起的軟土地基處理方法，在國內外得到了大力的推廣應用.很多學者在真空預壓室內試驗和現場試驗、真空預壓加固機理、真空預壓計算理論等諸多方面開展了很多工作。

在沿海廣泛分布著一層近代海相沉積物，該土層含水量高、壓縮性大、滲透性小、承載能力差、在天然條件下很難固結。因此，在上部荷載作用下，其變形與承載力無法滿足使用要求。目前，對此類飽和軟土的加固方法很多，如：強夯法、堆載預壓法、真空預壓法、碎石樁法等。其中真空預壓法就是一種簡便有效的方法。

1 真空預壓法加固機理與特點

真空預壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設砂墊層，然后埋設垂直排水管道如塑料排水板或砂井，再用不透氣的密封膜使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過砂墊層內設的吸水管道，用真空裝置進行抽氣，使其形成真空，在地表砂墊層及豎向排水通道內逐步形成負壓，使土體內部與排水通道、墊層之間形成壓差。在此壓差作用下，土體中的空隙水不斷由排水通道排出，從而使土體固結。

真空預壓被廣泛應用于大型填海造地工程是因為該技術具有下述特點：

（1）不需要大量的堆載材料。真空預壓利用真空在土體內形成壓力差，利用大氣壓進行壓載，不僅解決了預壓材料供應困難的問題，還可避免材料運入、運出而造成的運輸緊張、周轉困難與施工干擾，而且降低了工程成本。

（2）固結快、工期短。由于在真空壓力作用下土體除了產生豎向壓縮外，還伴隨側向收縮，不會造成側向擠出，因此在加載過程中不會產生地基失穩的情況。施工時無須控制加荷速率，荷載可一次快速施加，加固速度快，工期短。

（3）加固效果好。真空預壓一般摸下真空度可達600mmHg，等效荷重為80kPa，約相當于4.5m堆土荷載；當需要大于80kPa的預壓加固荷重時，可與堆載預壓法同時使用，超出80kPa的預壓荷重由堆載預壓補足。經過真空預壓處理的軟土固結度可達90%以上，可以消除軟土的絕大部分沉降。

2 真空預壓法的技術要點

2.1 預壓區平面分塊

受到當前真空預壓密封技術的限制，預壓面積是不可能無限制的。單塊處理面積越大，工期越短、造價越低。因此，分塊是否合理將直接影響工期和造價。目前單塊面積已經可以達到5×104m2，但根據實際經驗，一般按每塊3×104m2進行分塊較為合適。各區之間實行流水作業，以重復利用抽真空設備，減少工程投入。

2.2 排水砂墊層鋪設

排水砂墊層材料應選用中、粗砂，含泥量要求小于5%。砂墊層的厚度視施工工藝而定，一般為50~100cm。

2.3 加固區密封

要確保真空預壓的加固效果，加固區密封性能的好壞至關重要。如果密封性能不好，則不可能形成較高的真空度，甚至難以形成真空度。

一般情況下采用密封膜即可達到加固區密封的要求，若在加固的軟土層中夾有水平向透水性較好的粉砂或細砂夾層，則一方面將真空能量主要消耗在抽取大量砂層中的孔隙水導致真空度不能沿豎向排水系統傳遞；另一方面，砂層中的孔隙起著連通大氣的作用，引起真空度的逐漸降低。因此，應在加固區的四周采用密封墻或密封溝進行密封處理，切斷加固區與外界的水、氣聯系。

2.4 抽真空系統不好擴濾管、濾管出膜裝置和真空泵等。

濾管采用UPVC塑料管，濾管布置間距不宜大于6.5cm，濾管周圍需用砂固定，埋砂厚度以5cm左右為宜。膜下真空度測頭布置在兩條濾管之間。

密封膜采用2層聚乙烯（或聚氯乙烯）薄膜。施工中應保證密封膜不破損，相鄰區塊流水施工應保證在抽真空期間密封墻處不會產生漏氣現象。

一臺真空設備的加固面積一般為1000~1500㎡。設備各連接處用橡皮墊、玻璃膠等進行密封，出膜口和水箱進水口保持在同一水平面。

2.5 覆水

當膜下真空度達到600mmHg后，可在膜上進行覆水，不僅可以避免密封膜老化破裂，還可使加固區密封性得到進一步加強。一般情況下覆水深度不超過0.5m。

3 真空預壓法加固效果

目前，真空預壓法軟基加固已在國內各個工程領域廣泛采用，如廣州港南沙區一期工程、天津新港東突堤加固工程、山東省濟南遙墻機場跑道加固工程等。從真空預壓加固前后十字版剪切試驗情況看來，被加固土層的十字版平均抗剪強度可由加固前得15kPa提高到加固后的40~50kPa；而從加固前后的土工試驗結果的對比來看，淤泥含水量由加固前的70%以上下降到加固后的40%以下；孔隙比則由加固前的1.5以上下降到加固后的1.0以下；其他各項指標也反映出真空預壓加固后的土體有較大幅度的改良。這些數據證明了真空預壓對于軟土地基的加固效果是明顯的。與堆載預壓法相比，采用真空預壓法加固可達到相當于80kPa堆載預壓的加固效果，一般可降低造價1／3、縮短工期1／5、節約成本1／3.

4 真空預壓法應注意的問題

真空預壓工地加固后期周邊容易出現裂縫，這是由于真空預壓使土地受到各向相等的固結壓力并產生整體收縮現象，在發生沉降的同時野產生向里的水平位移。因此，加強影響范圍的預測和監測，對加固區周圍建筑物采取適當的防護措施具有重要的意義。

5 結語

（1）真空預壓法是通過降低土體中的孔壓來達到加固土體的目的，真空預壓使土體產生等向固結，不會產生剪應力，因此更適合于工期較緊的超軟地基加固。

（2）真空預壓時，加固區內的地下水位并沒有降低，降低的只是孔隙水壓力中的大氣壓力部分，因此，加固區中的土體可以按飽和土體考慮。

（3）真空預壓的有效加固深度取決于砂井或塑料排水板的阻力和土體的滲透系數，對于一般的軟土地基且井阻較大時，可以認為其加固深度與縱向排水體的打設長度基本一致。

（4）在加固區周圍，土體中的水位可能會降低，對加固區和周圍的土體產生一定的影響，應重視真空預壓與邊界的相互影響關系，邊界的密封與否是真空預壓成敗的關鍵因素。

（5）真空預壓使土體受到各向相等的固結壓力并產生整體收縮現象，在發生沉降的同時也產生向里的水平位移。加強影響范圍(距離)的預測和監測，對加固區周圍建筑物采取適當的防護措施具有重要的意義。