真空堆載聯合預壓法處理軟土地基在越南沿海電廠項目中的應用

張京成

(化學工業巖土工程有限公司,南京 210044)

真空堆載聯合預壓法處理軟土地基在越南沿海電廠項目中的應用

張京成

(化學工業巖土工程有限公司,南京 210044)

通過真空堆載聯合預壓法處理軟基在越南沿海電廠項目的應用，分析研究了真空堆載預壓法在本項目工程中的可行性和有效性，對今后其他類似工程的施工起著指導性作用。

真空堆載聯合預壓法;施工工藝;地質條件;監測分析;質量檢驗

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.014

1 原理簡介

真空堆載聯合預壓法是先在軟基上打設塑料排水板或袋裝砂井作為豎向排水體,并在軟基上鋪設砂墊層作為水平向排水體,通過真空壓力和堆載使土體中的孔隙水壓力產生不平衡。孔隙水在這種不平衡力的作用下，通過豎向排水體逐漸排出,從而使土體產生固結變形。

而在堆載和真空壓力的雙重作用下,地基土由于排水距離縮短及孔隙水壓力的壓差加大排水速率加快,有效應力進一步提高,強度能得到較大提高；同時,由于真空產生負壓,使土體產生向內收縮變形,可抵消因堆載引起的向外擠出變形,因此,地基不會因填土速率快而出現穩定性問題,堆載部分可快速填筑[1]。

2 工程概況

擬建的越南沿海電廠項目位于越南茶榮省沿海縣。廠址夾于湄公河入南海的兩條支流入海口之間，地貌屬典型的海陸交互作用形成的三角洲沖積平原邊緣的河灘地。廠址區域內地勢平緩，原場地標高約0.40～1.20m(越南HonDau高程系統)。現廠區場地已回填（吹填海砂）至+4.200m(越南HonDau高程系統)。

3 場地工程地質條件

根據現有地質資料，場地全部由第四系土層組成，為100m深度范圍內未揭露基巖。對場地巖土層性質描述如下。

第一層：人工填土（層號1），主要由吹填粉細砂及耕植土組成，新近形成，未經處理，處于飽和，松散不均勻狀態。

第二層：淤泥(層號2)，灰黑色，褐灰色，呈飽和、流塑狀態，海積成因，味微臭，含大量有機質及貝殼碎屑。局部地段見呈透鏡體狀或薄層狀分布的粉土 亞層(層號：2a)，灰黑色，呈飽和、松散-稍密狀態。該層厚度約16～30m。

第三層：粉細砂(層號3)，棕黃色，灰黃色。

第四層：黏土(層號4)，灰黑色，微藍色，灰黑色。

第五層：粉土(層號5)，黃褐色。

第六層：粉砂(層號6)，灰色，灰黑色。

結合地質資料，本工程地層中淤泥層較厚（16～30m），綜合考慮工期、造價以及結合在越南當地類似工程實踐，選用真空堆載聯合預壓法對其進行處理。

4 真空堆載聯合預壓施工工藝

4.1 塑料排水板打設

塑料排水板擬采用正方形布置，間距1.0m×1.0m。排水板施工長度以軟土層厚度為準。在排水板施工前，用靜力觸探進一步探明要求處理深度范圍內的土層分布情況、透水層的分布和連續，以進一步較為準確地確定排水板的施工深度[2]。

4.2 排水墊層

現有場地在真空堆載開工前已填了3～3.8m厚粉細砂層，根據以往在越南施工的真空預壓和真空堆載預壓幾個項目的經驗，從縮短工期和節省費用的角度，不填粗砂墊層，直接利用現場已填好的細砂做濾水墊層。為保證施工效果，在現有砂層內加密濾管，將濾管的間距由通常的6m改為2m，將施打的塑料排水板外露部分繞濾管2圈，綁扎在濾管上，提高現有砂層的排水效果[3]。

4.3 淤泥攪拌樁施工（密封墻施工）

淤泥攪拌樁密封墻在真空堆載聯合預壓處理邊界上，以隔斷上部吹填砂和2a層粉土透氣透水層為目的。設計要求淤泥攪拌樁現場施工時，樁長應超出2a層粉土層層底0.5～1.0m，并一直噴漿至地面。但根據地質資料，表層吹填砂基本在整個場地均有分布，但2a層分布不連續，范圍不很明顯，因此開工前用靜力觸探儀器沿處理邊界每隔20～30m左右布1個點進行地質探摸，清查2a層粉土透氣層的分布情況。這樣可以快速了解其平面位置和深度的分布，使密封墻的施工更有針對性和準確性。從而節省項目費用和工期。

淤泥攪拌樁采用場地附近的淤泥或是海淤。真空聯合堆載預壓區四周邊界的黏土密封墻為雙排樁組合，攪拌樁樁頭采用雙頭，樁形為“8”字形，墻寬度為1.2m，其中兩樁直徑為700mm，成墻時縱橫二樁彼此搭接200mm，樁距500mm。

4.4 主管和濾管制作及布設

主管采用φ76mm UPVC硬塑料，濾管采用φ50mm UPVC硬塑料管。在每根濾管管壁上每隔5cm左右鉆直徑φ6～8mm的小孔，制成花管，管外面包一層無紡土工布作為隔離層；濾管間接頭處采用30～50cm的骨架膠管套接，用鐵絲綁扎牢固，防止堆載或是沉降過大而拉脫，進而影響真空的傳遞和水的排泄。埋設深度10～20cm左右；主管與濾管用三通或四通相連接，連接時在管壁外涂強力膠水，確保連接緊密牢固，并留有管口接真空泵。

4.5 土工布和密封膜鋪設

真空堆載預壓施工擬采用上下各鋪1層土工布，中間鋪2層密封膜的工藝。土工布準備采用250g/m2短纖針刺非織造土工布，分2層。下層主要為防止膜被刺破和增加土體橫向抗拉作用，上層主要防止堆載時破壞密封膜。尺寸與處理面積大小基本相等即可。密封膜采用聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，根據各預壓區實際長度每邊各增加5m密封膜。密封膜在工廠熱合一次成型，熱合搭接寬度應大于15cm。

土工布采用滾鋪法施工，將土工布抬到場地內，按土工布的尺寸和場地的尺寸調整展開方向，沿場地的一邊先展開，土工布一邊與場地邊對齊即可。在展開一塊后，在與其搭接20cm處展開另一塊土工布，搭接允許偏差±100mm，其余如此類推鋪設。搭接處用手提縫紉機縫合好，使整個場地的土工布形成一個整體。土工布鋪設完成后，將密封膜用人工抬到場地中間，按縱向擺放在預壓區的中軸線上，從一端開始向兩邊展開。鋪好后應在膜上仔細檢查有無可見的破裂口，一般破裂口多出現在密封膜接縫處，破裂處應及時用聚乙烯膠水補好，以確保抽真空期間不會產生漏氣現場。檢查無缺陷后即可進行第二密封膜鋪設，兩層膜的粘接縫應盡量錯開。出膜口應留有可收縮富余的密封膜。

4.6 真空設備的安裝

按照設計要求，選用WZKB-30型真空泵系統或采用真空射流泵，功率要求≥7.5kW。真空泵安裝在加固區平面上，真空泵進水口和出膜口盡量保持在同一平面上，以保證真空泵能發揮到最大功效；因為要堆載砂，所以出膜管口先垂直地面接1根1.6m長的UPVC硬塑料管，然后再通過軟管與真空泵相連接，真空泵放入水桶中。在堆載過程中可以抬高水桶或加高水桶本身的高度，以保證施工的正常進行，對抽真空不構成影響。

安裝好真空設備系統后，逐臺檢查真空泵系統連接處。要保證在關閉閘閥的情況下，泵上真空度能達到95kPa，以確保真空泵系統發揮最佳功效，并不定時通過對泵口真空度的檢查，來判斷真空泵的性能；若發現問題及時進行維修或更換，以確保整個真空堆載聯合預壓的效果[4]。

4.7 堆載施工

本次真空堆載聯合預壓的堆載高度A4區為3.0m，根據在越南其他項目的施工經驗和所用的堆載材料，可以分兩級加載，連續加載可滿足要求。堆載材料為就近采購的砂，經船運至本工程臨時設置的碼頭，采用吹填方式進行吹填堆載。堆載加載過程中要注意監測水平位移和垂直沉降，通過分析研究其數據，來科學指導堆載施工。如有需要，將根據實際情況隨時增加觀測密度。

5 真空堆載聯合預壓監測

為監控施工質量，評價加固效果，以及控制卸載標準等，本工程采用了大量的觀測項目，包括：孔隙水壓力觀測、地下水位觀測、土體深層分層沉降觀測、土體深層水平位移觀測，面層沉降觀測，地表邊樁位移觀測，膜下真空度觀測、高程測量等。觀測頻率為：真空預壓初期（1～15d），1d1次；真空預壓中期（16～90d），2～3d 1次；真空-堆載預壓后期，則可3～5d監測1次[2]。

6 真空堆載聯合預壓質量檢驗

在抽真空結束后，為了檢驗真空堆載聯合預壓處理軟基的效果，在預壓區內選擇有代表性地點預留孔位，進行不同深度的靜力觸探試驗、十字板抗剪強度試驗，以及取土進行室內土工試驗。選取代表性A4-1區檢驗結果進行分析。

6.1 土工試驗成果分析

表1 軟基處理前后土工試驗結果對比匯總表

從表1可見，軟基處理后軟土的各項指標均有較大幅度的提高：含水量降低、孔隙比減小、壓縮系數減小、壓縮模量提高、土的狀態由流塑狀態改變為可塑狀態、剪切試驗土的黏聚力提高。依據《建筑地基基礎設計規范》(GB50007—2011)中提供的土的抗剪強度指標計算地基承載力特征值公式：

fak=Mbγb+Mdγmd+Mcck計算得出，A4-1區軟基處理后土的地基承載力特征值為121kPa。滿足設計要求A4-1區軟基處理后的地基承載力特征值大于110kPa。式中，Mb、Md、Mc為承載力系數；γ為基礎底面以下土的容重kN/m3;b為基礎底面寬度，m;γm為土的加權平均容重，kN/m3；d為基礎埋置深度，m；ck為土的黏聚力標準值，kPa。

6.2 靜力觸探試驗成果分析

表2 軟基處理后靜力觸探試驗結果匯總表

由表2中靜探數據qc根據經驗公式計算地基承載力特征值：fak=0.112Ps×1000+5(其中：Ps=1.1qc)計算得出，軟基處理后A4-1區場地內土的地基承載力特征值為130kPa。滿足設計要求A4-1區軟基處理后的地基承載力特征值大于110kPa。

6.3 十字板試驗成果分析

表3 軟基處理后十字板試驗成果匯總表

表3中Cu為厚狀土不排水抗剪強度；Cu'為重塑土抗剪強度；St為土的靈敏度。

由表3中十字板剪切數據Cu根據經驗公式計算地基承載力特征值：fak=2Cu+γh計算得出，A4-1區軟基處理后的地基承載力特征值為137kPa。滿足設計要求A4-1區軟基處理后的地基承載力特征值大于110kPa。式中，Cu為厚狀土不排水抗剪強度，kPa;γ為土的容重，kN/m3;h為基礎埋置深度，m。

7 結論

1）根據軟基處理前后鉆探取土樣室內土工試驗、靜力觸探試驗、十字板剪切試驗的各項試驗成果的對比分析，處理后軟土層各項試驗指標均有較大幅度提高，說明越南沿海電廠軟土層經真空堆載聯合預壓處理的效果是明顯的，能顯著加速土體主固結,滿足工后沉降要求。

2）在真空堆載預壓施工過程中應努力做到信息化施工,全面進行位移、孔隙水壓力和沉降的觀測。根據觀測數據及時調整加載速率和排水強度,控制沉降速度,使固結壓力分布均勻,減少瞬時沉降的產生。

3）真空堆載聯合預壓法,由于真空產生負壓,使土體產生向內收縮變形,能有效抵消堆載產生的側向擠出變形,地基不會因填土速率快而出現穩定性問題。與真空預壓法或一般超載預壓法相比，具有工期及加固效果上的明顯優勢。

【1】胡柱奎.真空-堆載聯合預壓技術在軟土地基處理工程中的應用[J].鐵道工程學報，2004（S12）：51-55.

【2】龔曉南.地基處理手冊（第三版）[K].北京：中國建筑工業出版社，2008.

【3】張超,楊瑞華,孫洪燕.真空堆載聯合預壓加固軟基試驗分析[J].公路工程，2007，32（4）：65-67,71.

【4】JTS147-2-2009真空預壓加固軟土地基技術規程[S].

【5】胡中雄，潘林有.軟土地基和預壓法地基處理[M].北京：機械工業出版社，2005.

Application of theVacuum-surcharge PreloadingMethod to Dealwith Soft FoundationinVietnam Duyenhai Thermal Power PlantProject

ZHANGJing-cheng
(ChemicalIndustryGeotechnicalEngineerCo.,Ltd.，Nanjing 210044，China)

Through the application of the vacuum -surcharge preloading method to deal with soft foundation in Vietnam duyen hai thermal power plant project , to analyze feasibility and validity of the vacuum-surcharge preloadingmethod in this project,playaguidingroleintheconstructionofothersimilarprojectsinthefuture.

vvacuum -surcharge preloading method; construction technology; geotechnical condition; monitoring analysis; quality inspection

TU753.7

B

1007-9467（2016）09-0062-04

2016-03-28

張京成（1982～）,男,江蘇盱眙人,工程師,從事地基處理技術管理研究,（電子信箱）zh1j2ch3@163.com。