真空預壓技術在華師二附工程軟弱基礎實踐分析

朱廣滔

【摘 要】目前在處理軟弱基礎施工方法中，真空預壓技術是常用的方法之一，本文通過對華師二附工程實踐，詳細介紹了此技術的施工工藝及質量控制措施，并提出要注意的問題，實踐表明，通過真空預壓技術處理軟基，有較好的技術經濟效果。

【關鍵詞】真空預壓；軟基；施工；加固效果分析

0.引言

真空預壓技術當前已廣泛應用于建筑、公路、水工等工程中，與堆載預壓法相比，此技術具有加載大、加固效果明顯，經濟效果好，提升了軟基的加固效率，加載速度快并一次加載完成。本文用真空預壓技術處理華師附二工程軟基處理實踐，取得滿意效果，經施工經驗，可給同類工程借鑒。

1.真空預壓軟基加固技術

該技術主要原理：

通過在需要加固的軟土地基內放置豎向排水通道（如塑料排水板或砂井），再鋪上砂作為墊層，墊層內放設透水管，以作平層排水之用，墊層上蓋上密封膜，讓墊層與外部大氣隔離，通過豎向排水通道和水平排水層，利用抽真空裝置進行抽真空，把密封膜內的軟基體內的空氣和水抽出，密封膜內外形成大氣壓差，大氣壓差成為加在需要加固的軟基上的荷載。通過連續抽真空作業，不斷抽出密封膜內軟基體內的空氣和水，軟基土體和外界大氣的壓力差逐漸增大，軟基體隨空氣和水的不斷排出而固結，實現加固處基的目的。

2.工程應用

2.1工程概況

華南師范大學第二附屬中學項目用地平整及軟基處理工程位于廣州市南沙區蕉門河段旁，占地面積為200001m2，本次填砂標高為7.10m，主要建設內容包括：清表、圍堰、車載填砂、軟基處理及排水明渠等，其中軟基處理面積200001m2。

2.2工程所在地質條件分析

工程地理位置為珠三角沖積平原，場地內多為魚塘、農地、灌木叢及荊棘雜草，地勢較為平坦。

本場地地質狀況不良，為淤泥質居多，根據地勘報告揭示，擬建場地第四系土層有：填土，海陸交互相海沖（淤）積成因的淤泥，沖積成因的粉質粘土、淤泥質土、中粗砂（礫砂），殘積成因的砂質粘性土；下伏基巖為燕山期的花崗巖，按風化程度分為：全風化層、強風化層、中風化層和微風化層。

按原有地質條件，不能滿足工程施工要求，需要對軟基部分進行加固處理。本工程采用真空預壓施工技術處理軟基。為保證真空預壓效果，在預壓區頂部及四周需設置隔離及密封系統。其中，在水平排水墊層頂部設置密封膜，在預壓區四周設置密封溝和水泥粘土密封墻。（見圖1）

2.3真空預壓軟基處理的施工順序

本工程真空預壓軟基處理的施工順序：清表（暫按原地面以下0.15m算）——回填平整至原地面標高——施打粘土密封墻——填筑50cm厚砂墊層——施打塑料排水板——鋪設排水主管濾管——鋪設密封膜——安裝真空泵和出膜裝置——沉降觀測——回填至設計標高7.10m。

2.4主要施工工序

2.4.1塑料排水板的施工

本項目采用SPB-B型塑料排水板，按正方形布置，塑料排水板樁心距為1.0m。排水板施工平面位置偏差不大于7cm，垂直度偏差不大于1.5%。

（1）進行塑料排水板施工前進行試打試驗，確保設備和工藝符合施工要求，同時確定回帶長度。

（2）打設塑料排水板時，保證機械豎直度，偏差不能超過1.5%，通過吊錘校驗檢測，保證平面板距誤差控制在3cm以內。

（3）回帶長度要控制在50cm以內，否則要進行補打。

（4）保證導管管靴和樁尖緊密結合，避免淤泥進入導管內，造成塑料排水板阻力增大，出現回帶。

（5）剪斷塑料排水板時，其外露長度應保證滿足設計要求的200mm；打入的塑料排水板應為整板，長度不足需要接長時，必須采用濾膜內板芯對插搭接的連接方式，搭接長度不小于200mm。

（6）拔導管帶出的淤泥及管內清理出來的淤泥要及時清理，保持砂礫墊層的清潔。

2.4.2鋪設主管和濾管

加固區全部所料排水板打設完畢后，開始鋪設濾管。先將濾管擺設好并連接好，接頭處用鐵絲綁扎牢固，濾管埋設深度約為30cm，并用中粗砂填平，管間連接應用鋼絲橡膠軟管套接，套接長度不小于100mm，并用鉛絲綁扎以確保牢固，為防止鉛絲接頭刺破密封膜，在鋪設過程中鉛絲頭應朝下買入砂層，同時，在埋設濾管時要確保濾管上的濾膜不被損壞。

2.4.3鋪設密封膜

密封膜鋪設前應平整砂墊層，填平打設塑料排水板時留下的孔洞，每層密封膜鋪好以后應認真檢查，待其符合要求后再鋪設下一層，密封膜共鋪設三層。深、淺層處理區同時施工時，其相鄰處得密封溝應分開埋設，避免搭接。

2.4.4抽真空

（1）場地填土達到設計標高后，在上方鋪設50cm厚含泥量小于5%中粗砂墊層，滲透系數不小于5X10-3cm/s，砂料進場前需要根據要求抽取砂樣送至具備質量檢測資格的檢測單位檢驗。

（2）為保證壓膜溝的密封性，在試抽氣開始時，需要在壓膜溝內注滿水。檢查所有真空設備，確保能正常作業，要對試抽氣中的區域及時跟蹤和檢查，如發現塑料膜破損漏氣要及時修補。在膜下真空表均達到設計要求后，才進入正式真空抽氣工序。

（3）真空預壓施工工序完成后，開始抽真空，當真空度達到85KPa后半個月，把抽出來的水加在膜上，作為外加荷載。

（4）每臺泵的處理面積800～1000m2。實際施工時，在管的出膜裝置安裝好后，將管道引至圍堰處，安裝泵及真空表，以利于觀測數據。

（5）射流泵應24小時不間斷連續工作，要求預留備用泵，以防泵的損壞。當臨時供電停電時，應自備發電機保證1/3的泵的正常工作，以日用電總量來控制。

（6）真空預壓卸載標準：正常抽氣4個月后，應同時滿足以下三個條件即可止抽真空：a、按實測沉降曲線推算固結度不小于90%；b、實測地面沉降速率連續10天平均沉降量≤2.0mm/d ，c、按實測沉降曲線推算的工后25年殘余沉降量≤30cm。

3.施工監測

（1）沉降板安裝。在插板前把沉降板埋設在底層表面，用作記錄地表以下土體沉降總量，從插板工序完成后開始觀測，觀測周期：抽真空1-15d內，至少觀測1 次/d；抽真空15d后，觀測1次/2d；同時記錄觀測所得的數據，并進行統計分析。

（2）安裝出膜裝置。出膜裝置包括：射流真空泵出膜裝置、膜下真空壓力量測出膜裝置、監測傳感元件出膜裝置（孔隙水壓力、深層沉降儀以及與提高真空預壓加固軟基技術有關的其他監測項目所必要的出膜裝置）。抽真空期間，膜下真空度每天至少觀測1次。

（3）加固前后取土試驗。加固前后在距表層 10.0m深度鉆取土樣進行室內試驗，試驗的項目包括：天然含水率、孔隙比、飽和度、天然密度、比重、粒徑組成、液限、塑限、快剪強度、固結系數、壓縮系數、ep曲線、壓縮壓模等。鉆孔數量根據場區使用要求而定。

（4）加固前后十字板剪切試驗。加固前后在表層10.0m深度做十字板剪切試驗。

（5）載荷板試驗。加固后應對現場進行載荷板（10.0mX10.0m）試驗，位置根據現場使用要求確定，一般不少于3點。

4.真空預壓過程中注意問題

（1）真空膜的密封效果直接影響加固效果。在現場要及時檢查密封膜效果，密封膜若漏氣要及時修補，確保良好的密封效果。

（2）密封溝的開挖深度應符合設計要求，并應在實際施工過程中采取措施保證密封效果，如外借淤泥填槽，人工踩膜，淤泥壓膜，溝內覆水等。

（3）粘土帷幕密封墻施工工藝參數在施工過程中應該得到嚴格控制。

（4）垂直排水通道不僅起著排水的作用，同時也起著傳遞真空度的作用，解決好垂直排水通道對加固效果的影響，盡量選擇通水量大、沿程阻力小的排水通道，可大大提高真空加固效果。

（5）加固區形狀也影響加固效果。在運用真空排水預壓法加固時，加固面積要盡量選擇正方形，其加固效果將會更加明顯。

5.真空預壓加固效果分析

（1）通過真空預壓的監測數據可見，各真空預壓加固區的沉降量為892～1334mm，卸載時，根據真空預壓分層沉降的監測數據推算得出的固結度為90%～91%之間，并且卸載時各真空預壓加固區連續10d，實測地表平均沉降速率小于每天2.0mm，達到設計要求。

（2）孔隙水壓力分析。

在抽真空氣過程中監測數據可知，由于真空度向下傳遞，導致土體孔隙水壓力呈下降趨勢，從孔隙水壓力的監測數據可看出，真空預壓過程中孔隙水壓力向深度方向傳遞十分明顯，而且孔隙水壓力消散情況也比較良好。

（3）根據真空預壓的孔隙水壓力的監測結果表明，真空預壓加固過程中，軟基能夠充分排水并且能夠形成固結狀態，卸載時根據真空預壓的孔隙水壓力的消散情況分得出： 地基的綜合固結度為 85.7%-90.4%內。

（4）根據真空預壓加固前及加固后的取土試驗結果，在對比分析后表明，真空預壓加固過程中，地基土體的物理力學指標均能得到了良好改善效果，特別是在加固土層土性指標方面改善尤其明顯，而且起到了較好的加固效果。

（5）在真空預壓加固過程，通過加固前后對現場十字板剪切的試驗顯示，各真空預壓加固土層的抗剪強度大大提高，特別是主要加固土層的十字板抗剪強度提高最為顯著。

6.總結語

華師二附軟基處理工程，加固后通過進行監測，結果顯示達到加固預定目標，取得令人滿意效果。 [科]

【參考文獻】

[1]楊文雄.關于真空預壓軟基處理施工控制幾個要點分析，科技信息，2013.

[2]劉君濤等.真空預壓法在軟基處理中的應用，交通科技，2006.