真空預壓法軟基處理工程的施工技術和管理研究

韓彥豐 寇磊

摘 要：該文基于筆者多年從事真空預壓軟基工程項目的管理經驗，以天津某項目為工程背景，詳細探討了施工準備、施工質量控制、施工管理的思路方法，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：真空預壓 軟基處理 施工技術 管理

中圖分類號：TU471 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-01

1 工程概況

1.1 地理位置

本項目位于天津某工業區內，主要施工工藝采用“淺層抽水固結與深層真空預壓聯合處理”，淺層直排式真空預壓：膜下真空度不小于60 kPa，豎向排水通道采用塑料排水板，插入淤泥4.5 m，間距0.8 m，露出地表0.6 m，正方形布置；深層直排式真空預壓：膜下真空度不小于85 kPa，加固場地區域吹黑砂墊層，豎向排水通道采用塑料排水板，打設底標高-14.5 m，露出地表0.6 m，間距0.8 m，正方形布置。

1.2 工程地質、水文條件

根據地質勘察資料，施工區內土層分布較有規律，原狀灘面以上為新吹填土層，原狀灘面自上而下主要分為四大層：第一層為海相沉積的淤泥質粉土和淤泥質粘土；第二層為海陸交互沉積的粉質粘土混貝殼和粉質粘土；第三層為河口三角洲相沉積的粉質粘土；第四層為河口三角洲相沉積的粉沙。現對原狀土體各相土層按自上而下的順序描述。

2 施工準備

在施工準備階段，通過對現場和圖紙的仔細察看，我們對主要的工藝流程進行分析，找出對施工質量起關鍵作用的流程—土工布、砂墊層、塑料排水板，確定作為重點管理對象。同時落實機械、設備材料的進場計劃。根據各工序特點對進場人員進行調配。加固區地表以下有約19 m 厚的淤泥和淤泥質土，其上覆新近港池航道疏浚時吹填的淤泥質土，呈流塑狀，是典型的深厚軟土地基。要作為堆場地基或道路路基必須進行加固處理。

3 工程技術要點

3.1 加固機理

本工程采用用直排式真空預壓法加固軟土地基，本工法遵循常規真空預壓法的加固機理，在地基上施加的不是實際重物，而是把大氣壓作為荷載。膜下架構層中形成的真空度通過垂直排水通道逐漸向下延伸，同時真空度又由垂直排水通道向其四周的土體傳遞與擴展，引起土體中孔隙水壓力下降，形成負的超孔隙水壓力。從而使土體中孔隙中的氣體和水向垂直排水通道滲流，最后由排水通道匯集至地表被真空泵抽出。直排式真空預壓法引起土體中發生滲流是在不施加外荷載的前提下，以降低排水通道中的孔隙水壓力，使之小于土體中原有孔隙水壓力，形成滲流所需的水力梯度。

分布

從太沙基的有效應力原理來看，直排式真空預壓法的加固過程中是在總應力沒有增加，即（）的情況下發生的。加固過程中降低的孔隙水壓力就等于增加的有效應力，土體就是在該有效應力的作用下得到加固的。

從以上分析可以看出，垂直排水通道在直排式真空預壓法中，不僅起著排水通道、減少排水距離，加速土體固結的作用，而且起著傳遞真空度的作用。“預壓荷載”在這里是通過垂直排水通道向土體施加的，垂直排水通道在這里起著雙重作用。

3.2 關于側向變形

對直排式真空預壓法來說，被加固土體中A、B、C、D四點各點在加固前都處于k0應力狀態，位于k0線上。加固過程中產生的附加有效應力，也即，它們的有效應力路徑是一條平行于軸的平行線，都位于k0線下方，說明土體加固過程中發生了側向收縮變形，沒有側向擠出的變形。因而，加固區周圍出現收縮裂縫，地面沒有隆起現象。

3.3 直排式真空預壓法的特點

（1）直排式真空預壓法與傳統真空預壓法相比，因其不再需要黃砂墊層，可以大量減少砂用量。這是該法與傳統真空預壓法相比最為突出的特點。

（2）由于直排式真空預壓法加固土體的過程中，作用于土體的總應力并沒有增加，降低的僅僅是土體中的孔隙水壓力，而孔隙水壓力是中性應力，是球壓力。所以不會發生剪切變形，發生的是側向收縮變形，不會產生側向擠出情況，僅是側向收縮。

（3）直排式真空預壓法在加固土體的過程中，在真空吸力的作用下可以使土體中的封閉氣泡排出，從而使土體的滲透性提高，加快固結速度。

4 施工質量控制與管理

除深厚淤泥、淤泥質土層外，場地西側還有原三期圍埝，北側有四期圍埝，均為拋石埝體，真空預壓施工周邊的邊界條件較差，施工難度較大。加強管理不只是物質設備的合理調配，更主要是從業人員應具備較好的技術素質，為此我們組織參加地基處理的施工人員進行了復雜地質與工況條件下的詳細技術交底，班前培訓，使施工人員明確到要高質量、高標準地完成地基處理工作，必須因地制宜，有針對性地制定相應措施，把握好以下幾個關鍵施工工序，同時要具有高度負責的精神，投入到工作中。現分述如下：

4.1 加強施工管理嚴把塑料排水板打設深度關

采用塑料排水板加固地基，排水板在這里起排水通道作用，塑料排水板的設計打設深度通常要穿透軟土層，以便在真空預壓作用下軟土中的水能通過排水板排出地面，達到地基處理的目的。但該區西側及北側一定埋深有圍埝拋石體，如果塑料排水板在圍埝范圍內打穿軟土層直接與圍埝體相連，則整個真空預壓施工將遭到致命失敗。為此，需詳細探摸，探明圍埝準確位置范圍、頂標高和坡角范圍，其具體做法如下。

（1）制定詳細的探摸方案，探摸圍埝的范圍；（2）組織施工人員進行技術交底，熟悉、掌握打設塑料排水板（尤其是圍埝范圍）的重要性；（3）根據不同板長，組織測量人員對加固區進行詳細的小區劃分，并做好明顯標識。

結果表明，打設高程符合設計要求的占99.5%，因不合格而補打的占0.5%。通過嚴格的質量控制，優質高效地完成打設任務。

4.2 塑料排水板打設間距的控制

塑料排水板的排水效果與排水間距的平方成正比，排水板間距大小是根據要求的地基加固時間、固結度及工程造價等方面綜合考慮確定的，間距偏差超過允許范圍，同一區域地基的加固效果不一樣，會產生均勻沉降。必須嚴格控制間距偏差。

4.3 真空預壓工作中的密封質量控制

設計要求80～90 kPa的真空壓力，必須在密封條件下才能達到。因此必須做好以下工序的質量控制：

4.3.1 密封膜

采用聚乙烯或聚氯乙烯塑料膜，厚0.12～0.14 mm，場地整平后，選擇在無風天氣鋪膜，每鋪一層檢查是否有破損或漏洞，若發現問題，及時進行人工粘補，謹防漏氣。

4.3.2 密封溝（壓膜溝）

密封溝的開挖應沿加固區邊界進行，其深度應切斷透水層，內外坡應平滑無砂料存在。溝底寬應在0.4 m以上，以保證密封膜與溝底粘土充分接觸，滿足密封要求。密封溝回填料應為純粘土，不含雜質，回填時應避免回填料直接撞擊密封膜，以免擊破

漏氣。

4.3.3 加固區內覆水

此舉有利于增加加固區密封性能，微小孔隙在負壓作用下，因水的滲入而得到充灌，使膜下密封性進一步增強。因此，在鋪膜完成后，在加固區四周填筑覆水圍埝。施工時要專人負責，防止施工過程中硬物將膜刺破。至此，加固區密封問題已經解決，通過加壓后濾管內的氣體連同水排出地面，膜下產生負壓，使膜上、下形成壓力差，同時排出的水又做為一種荷載加到密封膜上，使膜下真空度得到保障。

4.4 真空預壓施工質量控制及效果分析

通過以上真空預壓關鍵工序的嚴格控制，施工工藝的合理利用，使地基處理取得了滿意的加固效果，工期得到了有力的保證。

4.4.1 施工工期和真空壓力

試抽真空同時仔細檢查每臺射流泵的運轉情況及薄膜的密封性，發現問題及時處理。試抽氣時要求先分3批循環開啟真空泵，每批只開啟1/3的泵數量，每批持續時間為3 d。開啟全部真空泵，然后實施深層真空預壓處理（膜下真空壓力不小于85 kPa）的抽真空有效時間為115 d。并在滿載預壓施工期間膜下真空壓力始終保持在90 kPa以上。工期提前7 d完成，真空壓力超出設計要求5～10 kPa 以上。

4.4.2 加固效果分析

為了監測和檢驗地基的加固效果，加固區布置了表層沉降盤、深層分層沉降儀、側斜儀、孔隙水壓力儀、水位儀、加固前后原狀土試驗、原位十字板測試等多種測試儀器和手段。從效果檢驗結論可知，地基加固效果明顯，土的物理力學性質均有較大程度的改善。通過現場十字板剪切試驗，軟土的抗剪強度從25.4 kPa增長到29.5 kPa。根據十字板強度推算的地基承載力標準值為92.6 kPa，超過了設計要求的80 kPa。真空預壓各項指標均滿足并超過設計要求值，取得了滿意的加固效果。

5 結語

（1）對于深厚的超軟土地基，采用淺層抽水固結與深層真空預壓聯合處理的工藝進行加固處理是最佳選擇，可獲得事半功倍的效果。（2）本工程由于嚴格的施工管理，強化了科學技術意識，把握了關鍵工序的施工質量，達到了加固效果優良可靠，縮短工期和節省成本的目的。（3）本工程開創了在真空預壓施工區內鋪設臨時道路作為施工便道的先河，事實證明這種方法是可行的。（4）在地下存在石壩或其他透氣性較強地層時，只要加強施工科學管理，采取必要的施工措施，也可采用真空預壓法進行軟基加固的方法處理。

參考文獻

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