直排式真空預壓法在天津南港地區的應用

李曉輝++何馮斌

摘 要：同傳統的真空預壓法相比，直排式真空預壓法地基處理技術省去了傳統方法中的作為排水通道的中粗砂、粉細砂等資源，通過在天津南港地區具體項目中應用實例的分析證明，該方法加固效果明顯優于傳統真空預壓法，并且在縮減工期的同時也減少了投入成本。

關鍵詞：直排式真空預壓法 排水通道 資源 工期 成本

中圖分類號：TU11 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0059-02

真空預壓法作為沿海港口地區加固處理流塑狀淤泥和淤泥質土的一種常規軟基加固方法，在天津濱海新區已經使用了二三十年的時間。

傳統的真空預壓工藝一般來說是先在欲加固的軟土地基上鋪設一定厚度的中粗砂墊層（天津地區主要為黃砂），并按一定間距打設塑料排水板或袋裝砂井（即垂直排水通道）后，在砂墊層中布設排水管道，然后將不透氣的薄膜鋪設在砂墊層上。砂墊層在真空預壓中主要起水平向排水和傳遞真空度的雙重作用，但是這種方式鋪設的砂墊層在真空度傳遞過程中易產生較大的阻力，而影響真空度的傳遞效率。另外，目前全國沿海吹填造地的面積很大，對砂資源的需求量和需求強度都很大。而現有的砂資源是有限的，政府從國土資源和環保的宏觀角度需對海砂、河砂的開采在進行調控。目前吹填造地和地基處理所需的砂資源處于嚴重的供求不平衡狀態，勢必造成一些地基處理項目停工等砂或無法進行。因此，必須對地基處理的方法進行創新，少用或不用砂。

直排式真空預壓法加固軟土地基用造價低的吹填粉細砂（黑砂）取代黃砂，取消了水平排水砂墊層，把土體中的豎向排水通道（即塑料排水板）與水平排水通道（即排水濾管）直接相連，使真空度更直接地傳入到塑料排水板內，以獲得較高水平的真空度，由于節省電力能耗和中粗砂資源，故而降低了工程造價。

1 工程實例

本實例選自天津南港工業區某地基處理項目，該項目地基處理面積較大，故將其細分為若干個小區，該文選取其中一個小區進行分析對比。該小區面積為28000 m2，區域范圍內自上而下20 m內為淤泥及淤泥質粉質粘土，采取直排式真空預壓進行地基處理，針對軟基吹填形成的時間短、壓縮性大、表層強度極低等特點，首先對吹填土進行淺層處理，施工流程是先鋪一層編織布，再鋪一層土工布，人工打設排水板（間距0.8 m），排水板與濾管連接，鋪設土工合成材料和密封膜，進行淺層抽真空。待淺層抽水估計完成后，此時表層土質已具備塑料排水板打設設備進場條件，再進行深層直排式真空預壓地基處理施工。

2 設計技術要求

深層處理的排水板間距0.8 m，正方形布置，底標高-12.0 m，膜下真空度不小于80 kPa，抽真空有效時間約100 d。卸載時要求按實測沉降曲線推算的固結度大于85%，連續7 d地表實測沉降速率不大于2.5 mm/d。

3 主要施工程序及要求

3.1 淺層處理

①在原泥面上依次鋪設1層編織布（150 g/m2）、3層荊笆（或其它工作墊層）、1層土工布。②人工打設塑料排水板（平面間距加密至0.6 m，深度2.0～4.0 m）。③鋪設濾管、排水板與濾管連接。④鋪設土工合成材料（1層土工布、1層編織布）、2層密封膜；⑤安裝射流泵，連接抽真空設備，試抽氣、檢查，真空泵分三批開啟，每批各為1/3，間隔5 d。然后正式抽氣，實施淺層抽真空的時間約45 d。

3.2 深層處理

①揭去淺層密封膜，鋪設1層土工布。②機械打設塑料排水板。③埋設監測儀器。④鋪設濾管、排水板與濾管連接。⑤挖密封壓膜溝，區內鋪設1層三維土工網、1層土工布、1層編織布、2～3層密封膜；⑥安裝射流泵，連接抽真空設備，試抽氣、檢查，真空泵分三批開啟，每批各為1/3，間隔5 d。然后正式抽氣，時間約90 d。⑦卸載及加固效果檢驗：滿足卸載標準后停止抽氣，進行加固效果檢驗。

4 加固效果分析

4.1 地基土的沉降量分析

本實驗區插板期間沉降507 mm，抽真空期間沉降1290 mm累計沉降1797 mm，根據南港地區相鄰區域歷史經驗對比，此沉降較大，效果較為明顯。

4.2 固結度及沉降速率分析

卸載后，根據沉降觀測資料推算得到的固結度達到了93%，且連續七天沉降速率達到0.7 mm/d，均滿足設計要求的卸載標準。

4.3 土層物理力學性質指標變化

在真空預壓加固前進行了原狀取土孔、十字板試驗孔；加固后又進行了原狀取土孔、十字板試驗孔。根據真空預壓加固前后鉆孔揭露的地層情況和室內土工試驗結果，分別對原狀取土孔各土層的物理力學指標進行了統計。

加固前后主要土層的物理力學指標統計平均值的對比情況見表1。

從表1可以看出：真空預壓預壓加固處理后，該實驗區第3.0～4.0 m、7.0～8.0 m和11.0～12.0 m淤泥的含水量W、孔隙比e、液性指數IL、壓縮系數a1-2等指標均變小；而干密度、濕密度等指標有所增大，說明其壓縮性降低，而土體強度增加，土質已經得到明顯改善。

4.4 十字板強度值變化

該區域真空預壓加固前后土層的原位十字板剪切試驗變化曲線見圖1。

從曲線可以看出，同一高程處的土體經直排式真空預壓處理后，土體的十字板強度值有了較大幅度的增長。這說明，新技術方案能夠使土體的強度得到很大程度的改善，從而取得了較好的效果。

4.5 工期與費用對比

根據該項目與鄰近相同工程地質條件項目的工期與費用進行對比后的結果分析，在滿足相同的卸載條件下，采用直排式真空預壓法比傳統的真空預壓法工期縮短10～15 d，每平米節約費用5～7元，這對于天津濱海新區正在進行的大面積軟基處理將有很大的經濟價值。

5 結語

通過對上述應用實例的分析表明，直排式真空預壓地基處理技術省去了傳統方法中的作為排水通道的中粗砂、粉細砂等資源，利用場區資源即可解決施工問題，并且加固效果明顯，同傳統的真空預壓法相比，不但縮短了施工工期，而且減少了投入成本，具有明顯的經濟效益。

參考文獻

[1] 胡珩.真空預壓法加固機理和加固效果試驗研究[D].南京：河海大學，2007.

[2] 譚再坤，王東方.真空預壓軟基加固新工藝應用探討[J].港工技術，2009（1）.

[3] 中交第一航務工程勘察設計院有限公司.直排式真空預壓法加固軟土地基結構：中國，200820075002[P]，2008-12-17.endprint

摘 要：同傳統的真空預壓法相比，直排式真空預壓法地基處理技術省去了傳統方法中的作為排水通道的中粗砂、粉細砂等資源，通過在天津南港地區具體項目中應用實例的分析證明，該方法加固效果明顯優于傳統真空預壓法，并且在縮減工期的同時也減少了投入成本。

關鍵詞：直排式真空預壓法 排水通道 資源 工期 成本

中圖分類號：TU11 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0059-02

真空預壓法作為沿海港口地區加固處理流塑狀淤泥和淤泥質土的一種常規軟基加固方法，在天津濱海新區已經使用了二三十年的時間。

傳統的真空預壓工藝一般來說是先在欲加固的軟土地基上鋪設一定厚度的中粗砂墊層（天津地區主要為黃砂），并按一定間距打設塑料排水板或袋裝砂井（即垂直排水通道）后，在砂墊層中布設排水管道，然后將不透氣的薄膜鋪設在砂墊層上。砂墊層在真空預壓中主要起水平向排水和傳遞真空度的雙重作用，但是這種方式鋪設的砂墊層在真空度傳遞過程中易產生較大的阻力，而影響真空度的傳遞效率。另外，目前全國沿海吹填造地的面積很大，對砂資源的需求量和需求強度都很大。而現有的砂資源是有限的，政府從國土資源和環保的宏觀角度需對海砂、河砂的開采在進行調控。目前吹填造地和地基處理所需的砂資源處于嚴重的供求不平衡狀態，勢必造成一些地基處理項目停工等砂或無法進行。因此，必須對地基處理的方法進行創新，少用或不用砂。

直排式真空預壓法加固軟土地基用造價低的吹填粉細砂（黑砂）取代黃砂，取消了水平排水砂墊層，把土體中的豎向排水通道（即塑料排水板）與水平排水通道（即排水濾管）直接相連，使真空度更直接地傳入到塑料排水板內，以獲得較高水平的真空度，由于節省電力能耗和中粗砂資源，故而降低了工程造價。

1 工程實例

本實例選自天津南港工業區某地基處理項目，該項目地基處理面積較大，故將其細分為若干個小區，該文選取其中一個小區進行分析對比。該小區面積為28000 m2，區域范圍內自上而下20 m內為淤泥及淤泥質粉質粘土，采取直排式真空預壓進行地基處理，針對軟基吹填形成的時間短、壓縮性大、表層強度極低等特點，首先對吹填土進行淺層處理，施工流程是先鋪一層編織布，再鋪一層土工布，人工打設排水板（間距0.8 m），排水板與濾管連接，鋪設土工合成材料和密封膜，進行淺層抽真空。待淺層抽水估計完成后，此時表層土質已具備塑料排水板打設設備進場條件，再進行深層直排式真空預壓地基處理施工。

2 設計技術要求

深層處理的排水板間距0.8 m，正方形布置，底標高-12.0 m，膜下真空度不小于80 kPa，抽真空有效時間約100 d。卸載時要求按實測沉降曲線推算的固結度大于85%，連續7 d地表實測沉降速率不大于2.5 mm/d。

3 主要施工程序及要求

3.1 淺層處理

①在原泥面上依次鋪設1層編織布（150 g/m2）、3層荊笆（或其它工作墊層）、1層土工布。②人工打設塑料排水板（平面間距加密至0.6 m，深度2.0～4.0 m）。③鋪設濾管、排水板與濾管連接。④鋪設土工合成材料（1層土工布、1層編織布）、2層密封膜；⑤安裝射流泵，連接抽真空設備，試抽氣、檢查，真空泵分三批開啟，每批各為1/3，間隔5 d。然后正式抽氣，實施淺層抽真空的時間約45 d。

3.2 深層處理

①揭去淺層密封膜，鋪設1層土工布。②機械打設塑料排水板。③埋設監測儀器。④鋪設濾管、排水板與濾管連接。⑤挖密封壓膜溝，區內鋪設1層三維土工網、1層土工布、1層編織布、2～3層密封膜；⑥安裝射流泵，連接抽真空設備，試抽氣、檢查，真空泵分三批開啟，每批各為1/3，間隔5 d。然后正式抽氣，時間約90 d。⑦卸載及加固效果檢驗：滿足卸載標準后停止抽氣，進行加固效果檢驗。

4 加固效果分析

4.1 地基土的沉降量分析

本實驗區插板期間沉降507 mm，抽真空期間沉降1290 mm累計沉降1797 mm，根據南港地區相鄰區域歷史經驗對比，此沉降較大，效果較為明顯。

4.2 固結度及沉降速率分析

卸載后，根據沉降觀測資料推算得到的固結度達到了93%，且連續七天沉降速率達到0.7 mm/d，均滿足設計要求的卸載標準。

4.3 土層物理力學性質指標變化

在真空預壓加固前進行了原狀取土孔、十字板試驗孔；加固后又進行了原狀取土孔、十字板試驗孔。根據真空預壓加固前后鉆孔揭露的地層情況和室內土工試驗結果，分別對原狀取土孔各土層的物理力學指標進行了統計。

加固前后主要土層的物理力學指標統計平均值的對比情況見表1。

從表1可以看出：真空預壓預壓加固處理后，該實驗區第3.0～4.0 m、7.0～8.0 m和11.0～12.0 m淤泥的含水量W、孔隙比e、液性指數IL、壓縮系數a1-2等指標均變小；而干密度、濕密度等指標有所增大，說明其壓縮性降低，而土體強度增加，土質已經得到明顯改善。

4.4 十字板強度值變化

該區域真空預壓加固前后土層的原位十字板剪切試驗變化曲線見圖1。

從曲線可以看出，同一高程處的土體經直排式真空預壓處理后，土體的十字板強度值有了較大幅度的增長。這說明，新技術方案能夠使土體的強度得到很大程度的改善，從而取得了較好的效果。

4.5 工期與費用對比

根據該項目與鄰近相同工程地質條件項目的工期與費用進行對比后的結果分析，在滿足相同的卸載條件下，采用直排式真空預壓法比傳統的真空預壓法工期縮短10～15 d，每平米節約費用5～7元，這對于天津濱海新區正在進行的大面積軟基處理將有很大的經濟價值。

5 結語

通過對上述應用實例的分析表明，直排式真空預壓地基處理技術省去了傳統方法中的作為排水通道的中粗砂、粉細砂等資源，利用場區資源即可解決施工問題，并且加固效果明顯，同傳統的真空預壓法相比，不但縮短了施工工期，而且減少了投入成本，具有明顯的經濟效益。

參考文獻

[1] 胡珩.真空預壓法加固機理和加固效果試驗研究[D].南京：河海大學，2007.

[2] 譚再坤，王東方.真空預壓軟基加固新工藝應用探討[J].港工技術，2009（1）.

[3] 中交第一航務工程勘察設計院有限公司.直排式真空預壓法加固軟土地基結構：中國，200820075002[P]，2008-12-17.endprint

摘 要：同傳統的真空預壓法相比，直排式真空預壓法地基處理技術省去了傳統方法中的作為排水通道的中粗砂、粉細砂等資源，通過在天津南港地區具體項目中應用實例的分析證明，該方法加固效果明顯優于傳統真空預壓法，并且在縮減工期的同時也減少了投入成本。

關鍵詞：直排式真空預壓法 排水通道 資源 工期 成本

中圖分類號：TU11 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0059-02

真空預壓法作為沿海港口地區加固處理流塑狀淤泥和淤泥質土的一種常規軟基加固方法，在天津濱海新區已經使用了二三十年的時間。

傳統的真空預壓工藝一般來說是先在欲加固的軟土地基上鋪設一定厚度的中粗砂墊層（天津地區主要為黃砂），并按一定間距打設塑料排水板或袋裝砂井（即垂直排水通道）后，在砂墊層中布設排水管道，然后將不透氣的薄膜鋪設在砂墊層上。砂墊層在真空預壓中主要起水平向排水和傳遞真空度的雙重作用，但是這種方式鋪設的砂墊層在真空度傳遞過程中易產生較大的阻力，而影響真空度的傳遞效率。另外，目前全國沿海吹填造地的面積很大，對砂資源的需求量和需求強度都很大。而現有的砂資源是有限的，政府從國土資源和環保的宏觀角度需對海砂、河砂的開采在進行調控。目前吹填造地和地基處理所需的砂資源處于嚴重的供求不平衡狀態，勢必造成一些地基處理項目停工等砂或無法進行。因此，必須對地基處理的方法進行創新，少用或不用砂。

直排式真空預壓法加固軟土地基用造價低的吹填粉細砂（黑砂）取代黃砂，取消了水平排水砂墊層，把土體中的豎向排水通道（即塑料排水板）與水平排水通道（即排水濾管）直接相連，使真空度更直接地傳入到塑料排水板內，以獲得較高水平的真空度，由于節省電力能耗和中粗砂資源，故而降低了工程造價。

1 工程實例

本實例選自天津南港工業區某地基處理項目，該項目地基處理面積較大，故將其細分為若干個小區，該文選取其中一個小區進行分析對比。該小區面積為28000 m2，區域范圍內自上而下20 m內為淤泥及淤泥質粉質粘土，采取直排式真空預壓進行地基處理，針對軟基吹填形成的時間短、壓縮性大、表層強度極低等特點，首先對吹填土進行淺層處理，施工流程是先鋪一層編織布，再鋪一層土工布，人工打設排水板（間距0.8 m），排水板與濾管連接，鋪設土工合成材料和密封膜，進行淺層抽真空。待淺層抽水估計完成后，此時表層土質已具備塑料排水板打設設備進場條件，再進行深層直排式真空預壓地基處理施工。

2 設計技術要求

深層處理的排水板間距0.8 m，正方形布置，底標高-12.0 m，膜下真空度不小于80 kPa，抽真空有效時間約100 d。卸載時要求按實測沉降曲線推算的固結度大于85%，連續7 d地表實測沉降速率不大于2.5 mm/d。

3 主要施工程序及要求

3.1 淺層處理

①在原泥面上依次鋪設1層編織布（150 g/m2）、3層荊笆（或其它工作墊層）、1層土工布。②人工打設塑料排水板（平面間距加密至0.6 m，深度2.0～4.0 m）。③鋪設濾管、排水板與濾管連接。④鋪設土工合成材料（1層土工布、1層編織布）、2層密封膜；⑤安裝射流泵，連接抽真空設備，試抽氣、檢查，真空泵分三批開啟，每批各為1/3，間隔5 d。然后正式抽氣，實施淺層抽真空的時間約45 d。

3.2 深層處理

①揭去淺層密封膜，鋪設1層土工布。②機械打設塑料排水板。③埋設監測儀器。④鋪設濾管、排水板與濾管連接。⑤挖密封壓膜溝，區內鋪設1層三維土工網、1層土工布、1層編織布、2～3層密封膜；⑥安裝射流泵，連接抽真空設備，試抽氣、檢查，真空泵分三批開啟，每批各為1/3，間隔5 d。然后正式抽氣，時間約90 d。⑦卸載及加固效果檢驗：滿足卸載標準后停止抽氣，進行加固效果檢驗。

4 加固效果分析

4.1 地基土的沉降量分析

本實驗區插板期間沉降507 mm，抽真空期間沉降1290 mm累計沉降1797 mm，根據南港地區相鄰區域歷史經驗對比，此沉降較大，效果較為明顯。

4.2 固結度及沉降速率分析

卸載后，根據沉降觀測資料推算得到的固結度達到了93%，且連續七天沉降速率達到0.7 mm/d，均滿足設計要求的卸載標準。

4.3 土層物理力學性質指標變化

在真空預壓加固前進行了原狀取土孔、十字板試驗孔；加固后又進行了原狀取土孔、十字板試驗孔。根據真空預壓加固前后鉆孔揭露的地層情況和室內土工試驗結果，分別對原狀取土孔各土層的物理力學指標進行了統計。

加固前后主要土層的物理力學指標統計平均值的對比情況見表1。

從表1可以看出：真空預壓預壓加固處理后，該實驗區第3.0～4.0 m、7.0～8.0 m和11.0～12.0 m淤泥的含水量W、孔隙比e、液性指數IL、壓縮系數a1-2等指標均變小；而干密度、濕密度等指標有所增大，說明其壓縮性降低，而土體強度增加，土質已經得到明顯改善。

4.4 十字板強度值變化

該區域真空預壓加固前后土層的原位十字板剪切試驗變化曲線見圖1。

從曲線可以看出，同一高程處的土體經直排式真空預壓處理后，土體的十字板強度值有了較大幅度的增長。這說明，新技術方案能夠使土體的強度得到很大程度的改善，從而取得了較好的效果。

4.5 工期與費用對比

根據該項目與鄰近相同工程地質條件項目的工期與費用進行對比后的結果分析，在滿足相同的卸載條件下，采用直排式真空預壓法比傳統的真空預壓法工期縮短10～15 d，每平米節約費用5～7元，這對于天津濱海新區正在進行的大面積軟基處理將有很大的經濟價值。

5 結語

通過對上述應用實例的分析表明，直排式真空預壓地基處理技術省去了傳統方法中的作為排水通道的中粗砂、粉細砂等資源，利用場區資源即可解決施工問題，并且加固效果明顯，同傳統的真空預壓法相比，不但縮短了施工工期，而且減少了投入成本，具有明顯的經濟效益。

參考文獻

[1] 胡珩.真空預壓法加固機理和加固效果試驗研究[D].南京：河海大學，2007.

[2] 譚再坤，王東方.真空預壓軟基加固新工藝應用探討[J].港工技術，2009（1）.

[3] 中交第一航務工程勘察設計院有限公司.直排式真空預壓法加固軟土地基結構：中國，200820075002[P]，2008-12-17.endprint