氣壓劈裂真空預壓法施工工藝的探討

邵伯賢

摘 要：氣壓劈裂真空預壓法是一種地基處理方法，適用于軟土地基的處理，文章主要闡述氣壓劈裂真空預壓法在實際施工應用中工藝的控制，為新型的軟基處理推廣應用提供成熟的施工工藝和操作方法用于參考。

關鍵詞：工藝流程；氣壓劈裂真空預壓法；施工工藝

1 施工流程

（1）平整場地，調拱（1%～2%）；（2）鋪設砂墊層20cm；（3）打設塑料排水板。按正三角形布置，間距1.2m，板長20m（暫定），塑料排水板在砂墊層面上外露20cm；（4）打設噴氣管。按正三角形布置，間距4.8m，管長12m、14m、16m和18m，外露60cm；（5）埋設真空度測頭；（6）鋪設噴氣管路和抽真空管路；（7）安裝噴氣設備，試噴、檢查，進行抽真空前的氣壓劈裂試施工；（8）鋪設剩余15cm砂墊層，在砂墊層頂部鋪設一層無紡土工布；（9）挖密封溝、鋪密封膜、回填密封溝、安裝噴氣和抽真空設備；（10）安放地表沉降，試抽氣、檢查、正式噴氣和抽真空；（11）真空度達到80kPa負壓，起算預壓時間，達80kPa負壓后7天進行聯合堆載，堆載前在真空膜上鋪一層無紡土工布。維持80kPa至滿足卸載時要求的固結度條件為止；（12）根據監測數據進行加固后效果檢驗。施工工藝流程圖見表1。

2 施工工藝及質量要求

2.1 砂墊層

整平地表調拱（1%～2%）以后鋪設砂墊層。砂墊層采用中、粗砂，泥質等雜質的含量應小于5%，現場干密度≥16kN/m3，嚴禁砂中混有尖石、鐵器等利刃硬物，發現后必須清除。氣壓劈裂真空預壓法砂墊層鋪設厚度為35cm，分兩次鋪設，打設塑料排水板前鋪設20cm，打設塑料排水板、抽真空及注氣管路鋪設完畢后再鋪設剩余的15cm。砂墊層厚度容許偏差分別為3cm，每100m2一個檢測點。砂墊層施工可以采用機械施工法及人工鋪設法。砂墊層采用中、粗砂，其級配良好，無雜質，含泥量小于5%，干密度大于16kN/m3。

2.2 插塑料排水板

氣壓劈裂真空預壓法處理段的塑料排水板均按正三角形布置，間距1.2m。板位偏差不得大于5cm。排水板宜選用濾膜連接為膠粘式槽型塑料排水板，本次地基處理加固選用C型排水板。（見表2）

排水板的外露長度不小于20cm，經監理工程師驗收合格后，將其埋入砂墊層中。塑料排水板接長時需將待接排水板的濾膜完整地剝開，將板芯對插搭接，搭接長度不小于300mm，再將濾膜包好、裹緊后，用大號釘書釘釘接。排水板施插垂直度控制在1.5%以內。施工時回帶長度不可超過0.5m，否則在該板位旁450mm內重新補插一根?；貛潘甯鶖挡粦^打設總根數的5%。打設塑料排水板時，嚴禁出現扭結，斷裂和撕破濾膜等現象。當一個施工段落施工完后，應及時將打設塑料排水板時形成的孔洞用砂填好。

2.3 噴氣系統

注氣孔采用正三角形布置，間距4.8m。噴氣孔深度分別為12m、14m、16m、18m。注氣塑料管選用直徑25.4mm，壁厚3mm，壓力大于1MPa。打設注氣塑料管的設備與打設塑料排水板的設備相同，施工工藝相同。在打設注氣塑料管的期間，要注意不能將已施工完的塑料排水板破壞掉。注氣塑料管打設完畢后，在20cm砂墊層上鋪設注氣系統的支管和干管，施工時，要認真、仔細，確保每個接頭都不能漏氣。在整個注氣系統管路安裝完畢后，要進行試壓，檢查注氣系統是否有漏氣現象。在確保沒有漏氣情況下，先進行氣壓劈裂試施工。注氣的施工順序為：首先對各個區域的深度為18m的注氣管進行噴氣，噴氣時間為10min，然后深度分別是16m、14m、12m，噴氣時間相同。在這一輪噴氣結束后，間隔4h進行下一輪噴氣施工。每一輪的噴氣時間、間隔時間及整個持續時間要根據現場測的監測結果，特別是砂墊層表面出氣和出水情況、孔壓變化等進行調整。噴氣完成后進行預壓系統的設置。

2.4 真空預壓

2.4.1 開挖密封溝

按設計要求在抽真空區域四周開挖密封溝，密封溝采用素粘土，分層壓密。

2.4.2 鋪設抽真空管路

真空傳遞濾管采用PVC塑料管，壁厚≥1.2mm，濾管布置間距不大于6.5m。濾管：采用￠76mm高強度PVC管，在其上鉆￠8mm花孔，然后用80g無紡布加工成￠80mm袋狀，將濾管套上并綁緊。干管：采用￠76mm高強度PVC管。

2.4.3 鋪設密封膜

真空預壓密封膜采用2層聚乙烯（或聚氯乙烯）薄膜，厚度要求大于0.14mm。為防止塑料排水板和砂墊層的硬物將密封膜刺壞，鋪膜前，在砂墊層上鋪設一層針刺無紡布（250kg/m2）。

2.4.4 出膜裝置

按800～1000m2要求安裝1個出膜裝置。

2.4.5 真空射流泵系統

按800～1000m2要求安裝1個真空射流泵。所有管路宜埋于砂墊層頂面下約15cm深，膜下真空度觀測表埋設于具代表性的兩濾管平行距離的中間，按約每800平方米一個點排布，嚴禁將膜下真空度采集端頭埋入濾管或主管內。試抽真空并檢查是否漏氣。試抽時在膜面、密封溝和出膜裝置處仔細檢查有無漏氣處，發現后應及時補好。在布設沉降標時，應在沉降標的底部鋪一塊針刺無紡布，防止將密封膜損壞。在進行氣壓劈裂真空預壓法區域時，抽真空初期每4個小時注氣1次，注氣壓力為0.5MPa，注氣的施工順序為：首先對各個區域的深度為18m的注氣管進行噴氣，噴氣時間為10min，然后深度分別是16m、14m、12m，噴氣時間相同。然后開始抽真空。在抽真空中后期，每一輪的噴氣時間、間隔時間要根據現場測的監測結果，特別是砂墊層表面出氣和出水情況、孔壓變化和真空度等進行調整。

2.5 聯合堆載

氣壓劈裂真空預壓法施工中，膜下真空度穩定時才可以進行路基填筑。一般要求膜下真空度到達600mmHg，相當于80kPa的荷載后，確認膜上無漏氣孔洞后，再進行上層堆載施工。為保護真空膜，堆載前需在真空預壓膜面上鋪一層土工布，材質選用裂膜絲機織土工布，規格類型見表3：

表3

土工布拼接應采用工業縫紉機縫合，縫合尼龍線強度≥150N，采用包縫或丁縫。在填筑前要對沉降標進行一次測量，同時在填筑過程中要將沉降標保護好，以免破壞；第一層填土厚度不宜大于30cm，要進行人工攤鋪，在碾壓時，由輕到重多次碾壓。

2.6 卸載標準

通過實測的地基變形——時間和孔隙水壓力——時間曲線，分別推算地基的最終沉降、不同時間的固結度和孔隙水壓力消散速率（有效應力增長速率）。若滿足加固要求達到的固結度，同時滿足各區的工后殘余沉降要求，即可卸載并停止抽真空。

2.7 監測

為監控施工質量，評價加固效果，設計以下監測內容：表層沉降標監測、孔隙水壓力監測、水位監測、分層沉降監測、深層位移監測、加固前后鉆孔取土、加固前后現場CPT試驗等。

2.7.1 真空度

真空度測頭和真空表由軟管連接。在軟管跨過密封溝時，不要被折，不能絞起，更應防止被回填土弄斷，要保證管子通暢。在每段處理區內均布置了膜下真空度測頭，另外還在每段加固區中央附近布設一組深層真空度測頭，埋深分別為3m、6m、9m、12m、15m、18m。抽氣開始的頭幾天，每隔2h測讀一次，以便能準確地測出真空壓力的上升過程和有利于檢查密封情況；當真空壓力達到設計要求之后，可每4～6h測讀一次，最后繪制成膜下真空度的時間過程線。

2.7.2 表層沉降監測

布設沉降觀測標，沉降標應在插排水板前理設并記錄原始標高。觀測誤差要求不大于2mm。觀測頻率：插板期間和抽真空初期為1次/1～2天，靜壓期和卸載期的觀測次數為1次/3天～7天，并結合具體施工情況進行調整。臨近預壓期后期，應根據實測沉降值，計算固結度，預測沉降趨勢，確定具體預壓卸載時間。

2.7.3 深層沉降

由于沉降板監測結果反映的僅僅是地基面的總沉降，而各地基土層的沉降變形量無法區分開來，為了監測各深度土層的固結、沉降情況，就必須用深層沉降儀來進行觀測。由于該觀測項目具有一定的難度，埋設工作不容易做好，加上所需費用較大，因此在每段試驗區內布置1個分層沉降觀測孔，孔中布置8只沉降（磁環）指示器，磁環埋設深度分別為1.3m、4.2m、7.6m、9.6m、13.6m、16m、18m、20m。在加載期間的觀測頻率為1-2次/天，預壓期的觀測次數為1次/3～7天，并結合具體施工情況進行調整。

2.7.4 孔隙水壓力監測

在每段真空預壓中心布置一組孔隙水壓力傳感器，推薦使用振弦式孔隙水壓力計，在插板后埋設，每組5只傳感器，各層深度傳感器均需滿足不同深度量程需要。觀測頻率：抽真空初期為1次/1～2天，靜壓期和卸載期的觀測次數為1次/3天～7天，并結合具體施工情況進行調整。根據實測的孔隙水壓力的增長和消散過程，計算土體固結度和強度增長情況。

2.7.5 測斜（深處水平位移）

由于淤泥土性極軟弱，隨著抽真空的進行，淤泥層產生朝向加固區的收縮變形，為了解土體側向移動量的大小，判斷側向移動量度對土體垂直變形的影響；抽真空時第一周觀測頻率為1次/天，后期觀測頻率根據施工進展情況及水平位移速率的大小作適當調整。

2.7.6 地下水位觀測

觀測抽真空后的地下水位變化情況，確定靜水應力，校驗孔隙水應力的計算。觀測時先測出觀測井孔口標高，然后用水位計測出地下水位，從而計算出地下水位的標高。試驗區內布置了1個水位觀測孔。加載期間觀測頻率為1次/天，靜壓期間為1次/3天～7天。可根據現場情況進行調整。

2.7.7 取土鉆孔

取土鉆孔試驗的目的是檢查加固軟土層在加固前、后的物理力學指標，查明土體在加固過程中的排水固結和強度增長狀況，以此與其它監測設備所測資料相對比印證。試驗區中心布置了2個取土孔位置，取樣測試含水量和強度等變化規律。

2.7.8 原位強度測試

為了評價整體加固效果，處理完成前后在加固區分別布置了6個點進行CPT試驗，對比加固前后地基土強度變化。

參考文獻

[1]劉松玉，韓文君，章定文，等.劈裂真空法加固軟土地基試驗研究[J].巖土工程學報，2012，4.