淺談真空預壓法在軟基處理中的應用及質量控制

（福建省陸海建設管理有限公司，福州350007）

淺談真空預壓法在軟基處理中的應用及質量控制

■劉飛

（福建省陸海建設管理有限公司，福州350007）

真空預壓加固軟土地基目前較為廣泛地應用于沿海造地工程中，該工藝不僅縮短工期還大大節約了工程造價。本文通過福建某船廠真空預壓施工的現場經驗總結，提出真空預壓施工工藝及現場質量控制中注意要點以供交流與參考。

真空預壓排水系統加壓系統密封系統質量控制

1 工程概述

本工程為福建某船廠一期軟基處理工程，真空預壓軟基處理面積約為416759m2。軟基處理前吹填砂平均厚度為3.2m，標高為+5.7m。下臥層為厚度不均的軟塑～流塑狀淤泥，平均厚度達到17.5m，屬高靈敏度軟土，具有含水量高、壓縮性大、滲透性差、靈敏度高、強度低等特點，易產生觸變及蠕變。為了加速上部吹填造地后地基固結速度，減小后期場地、結構沉降或不均勻沉降，增強土體強度、提高地基承載力、減輕觸變或蠕變效應，因此業主決定對本工程部分區域下方的軟土層進行軟基處理，以改善土體物理、力學屬性。

2 真空預壓軟基處理工作的原理

用真空預壓加固軟土地基時，把大氣壓力作為荷載，抽氣時薄膜下砂墊層中的氣體被抽出，其壓力下降，薄膜內外形成一個壓差（真空度），砂墊層中形成的真空度，通過垂直排水通道（塑料排水板）逐漸向下延伸，形成負的超靜孔隙水壓力，從而使土體孔隙中的氣和水向垂直排水通道滲流，最后由垂直排水通道匯至地表砂墊層中，通過預埋的濾管被泵抽出，使土體得以排水固結，增強土體強度，達到加固目的。真空預壓加固機理如下圖1所示。

圖1 真空排水預壓法加固軟基的基本原理圖

3 真空預壓軟基處理設計標準

①交工面上地基承載力≥80kPa；②平均應變固結度≥85%；③真空恒載壓力≥85kPa；④抽真空有效期90天以上；⑤卸荷標準：平均應變固結度≥85%，抽真空期滿后5天實測地面沉降量不大于2mm/d；⑥處理后場地平整度±10cm；⑦使用荷載下15年殘余沉降≤25cm；⑧真空恒載（85kPa）期90天預壓處理后，場地平均沉降約1.5m左右（考慮平均淤泥厚度17.5m），場地整平驗收標高定為+ 4.6m。

4 真空預壓法施工工藝流程

施工準備→鋪設40cm厚中粗砂墊層→陸上插設塑料排水板、同時施工泥漿攪拌密封墻→抽真空設備的埋設、安裝，試抽真空→表層覆水0.3m進行聯合真空預壓，持續抽真空約90天→根據監測資料分析固結度、工后沉降等是否滿足卸載標準→卸載，場地整平→軟基處理效果檢測。

5 主要施工過程及質量控制要點

真空預壓法主要由排水系統、密封系統和加壓系統三部分組成的，該三部分施工及質量控制的好壞直接影響到真空預壓的加固效果甚至可直接關系到該工程的成敗，因此這三部分的質量控制應貫穿于整個工程周期進行認真控制。

5.1 排水系統施工及質量控制

設置排水系統的目的主要在于改變地基原有的排水邊界條件和借助排水系統來傳遞真空壓力，增加孔隙水排出的途徑、縮短排水距離，減少加固時間。本工程排水系統大體上分為水平排水通道和豎向排水通道兩種。水平向排水系統采用40cm厚中粗砂墊層，并在砂墊層中間位置埋設魚刺狀濾水管，布置成回路；濾水管上覆蓋20cm厚砂層。在真空負壓作用下，能夠使排水板中的孔隙水流入濾水管，再由主管匯聚集中排出。豎向排水通道采用施打塑料排水板，塑料排水板插設深度以穿透淤泥層進入下方良好土層1m考慮，頂部須留0.3m伸出排水砂墊層頂面并將露出地表部分彎折埋入砂墊層中。

5.2 密封系統施工及質量控制

密封系統主要對加固區域起密封作用，保證加壓系統產生的荷載能持久、穩定的作用于加固區，是真空預壓加固取得效果的關鍵環節。本工程密封系統分為垂直密封系統和水平密封系統兩種。垂直密封系統采用2φ700@500雙軸泥漿攪拌墻（雙排，攪拌樁直徑70cm，樁間搭結20cm，樁中心距50cm），泥漿攪拌墻有效厚度為1.0m。水平密封系統采用鋪設密封膜。

密封膜應選用抗拉強度高、耐腐蝕、抗老化性能好、抗穿刺能力強、密封性能好的材料，鋪設密封薄膜前，應對砂墊層進行表面處理，揀除可能刺破密封膜的貝殼、尖礫。鋪設密封薄膜時，先鋪第一層密封膜，充分檢查后鋪設第二層密封膜。鋪膜風力不大于5級，并應從上風側開始。膜的大小在加工時應考慮埋入密封溝的部分，留有足夠的余地。鋪設時，膜不宜拉的太緊，每邊寬度應比圖紙尺寸要寬出幾米，在埋入密封溝前應準確調整好密封膜的松緊度。

5.3 加壓系統施工及質量控制

加壓系統是對加固區產生固結作用的荷載，使地基土有效固結壓力增加，從而達到設計要求固結效果。

本工程加壓系統分為主、濾管布設、抽真空設備和膜上覆水這三方面。

(1)主、濾管的施工及質量控制

抽真空主管選用Φ75mmPVC硬塑料管，濾管選用Φ50mmPVC硬塑料管。濾管四周打濾水孔，在濾管壁上按正三角形開孔，孔徑8mm，上下孔間距為50mm，打孔后用200g/m2的無紡土工布濾膜包裹，土工布濾膜滲透系數≥1×10-3cm/s。

抽真空主、濾管均勻布網，應埋設于排水墊層中間位置。主管間距為30m，濾管間距為6m，在預壓區邊側的濾管應留適當的距離（約1.0m）。抽真空主管與濾管間用四通或三通連接，真空濾管可用膠管連接，膠管套入濾管長約100mm，其接頭處至少用鉛絲綁扎兩道，且鉛絲接頭嚴禁朝上。

(2)抽真空設備施工及質量控制

真空預壓加固區按每1000m2左右的加固面積配置一套真空泵系統，與射流泵配套的電機功率為7.5kW。選用合格真空表監測真空度。將真空泵水平放置在加固區上，真空泵進水口和出膜口保持同一平面，以保證真空泵能發揮到最大功效。

在循環水箱與抽真空裝置連接的軟管中段安設兩個閥門，一個止回閥，一個截止閥。工作期間截止閥是開啟的，只有當抽真空裝置檢修時才將其關閉，以保證膜下真空度不致迅速下降。止回閥主要是抽真空裝置在抽水時不致使水倒流。

抽真空裝置的高度在現場條件允許的情況下應盡量降低，尤其是循環水箱，盡量使水箱高度的一半與膜齊平，這樣不僅有利于膜下抽出的水的排出，節省能量，也有益于從溢流口流出的水，順暢的流到膜面之上，轉換成預壓荷載。

抽真空期間，應配備專職人員在現場值班，保證抽真空系統正常工作，并定期記錄有關技術參數。現場值班人員按時觀察并記錄真空度變化情況，發現膜下真空度下降時，應及時采取措施。關停真空泵進行檢修時，須立即關閉截止閥，防止真空壓力泄漏，影響真空預壓效果。在正常抽真空期間，應確保加固區膜下真空度穩定在85kPa以上。如果抽真空期間膜下真空度長期達不到85kPa，要及時聯系設計單位采取必要的技術措施，以免影響最終的加固效果。

(3)膜上覆水施工控制

在抽真空的開始階段，先不急于覆水，應先對密封膜進行地毯式的逐點檢查，對發現漏洞或破損地方應立即進行修補，在確認漏洞修補好后，再將從膜下抽上來的水回灌到膜上，給正在抽真空的場地上施加一個預壓荷載。

6 施工過程中常見問題分析及處理措施

⑴加固過程中對地表裂縫原因分析及處理措施

運用真空排水預壓法對軟土地基加固時，加固區外的土層是向加固區收縮移動的，土體移動會使地表產生一些裂縫，這些裂縫發展到一定深度會成為漏氣的通道，使膜下真空度降低，因此必須采取措施予以密封，一般的做法是發現有漏氣時，將拌制一定稠度的黏土漿倒灌到裂縫中，泥漿會在重力和真空吸力的作用下向裂縫深處鉆進，泥漿會慢慢填滿裂縫，最終堵住裂縫中漏氣通道達到密封效果。

⑵抽真空過程中密封膜破損原因分析及處理措施

隨著加固過程的進行，地基將發生不斷的變形，包括豎向和水平兩個方向上的變形，因此，覆蓋于加固區上的密封膜會出現被拉破或被砂墊層中的異物頂破的情況，真空膜破損后，會導致真空度下降，進而影響抽真空的效果。為保證抽真空的效果，平時在過程巡視中應隨時應認真觀察，發現類似情況時，應及時采用專用膠貼膜進行修補，并認真觀察真空度，保證加固區的密封效果。

⑶對于相鄰處密封墻及公共密封墻施工中處理措施

區域交界處的密封處理的好壞直接關系到真空預壓效果，如圖2所示在A段密封墻施工完成后應先將后續區域B段密封墻先行施工3～5m左右，以保證后續區域密封墻施工連續且不破壞A段密封墻及公共密封墻的密封效果。根據以往施工經驗，在密封墻施工完成后，邊上砂墊層會慢慢回填，導致密封墻的厚度縮小，如間隔時間過長，可能導致密封墻被填埋而失效，所以建議在不增加攪拌墻厚度的情況下，必須加快鋪設密封膜的速度。

圖2 密封墻示意圖

⑷公共密封墻開裂原因分析及處理措施

兩相鄰區域共同使用的密封墻（如圖3中所示公共密封墻），在兩側反向負壓的作用下，密封墻內土體可能會開裂影響密封性。抽真空前在泥漿攪拌樁施工完成后，先在密封墻內踩入一層寬4m的無紡土工布。然后再分兩次踩入兩層密封膜，踩入深度不小于1m。最后在密封墻內填入膨潤土，頂部采用密封膜粘結封堵。在抽真空過程中若出現開裂可將拌制一定稠度的黏土漿倒灌到裂縫中，泥漿會在重力和真空吸力的作用下向裂縫深處鉆進，泥漿會慢慢填滿裂縫，最終堵住裂縫中漏氣通道達到密封效果。共用密封墻節點見圖3。

圖3 共用密封墻節點示意圖

7 結束語

真空恒載（85kP）90天后，通過第三方監測單位觀測地面沉降，符合連續5天沉降值小于2mm/d的要求，場地表層平均沉降均大于1.5m，孔細水壓力消散情況良好，計算平均固結度均大于85%，并在處理后通過原位測試和土工試驗各項技術指標均符合設計要求。通過該工程軟基處理真空預壓的施工及檢測，證明該方法在本工程軟基處理效果十分有效，該施工工藝具有投資費用低、加固工期短、無環境污染等特點。這種施工方法具有較高的社會效益和經濟效益值得廣泛應用于軟基處理工程中。

[1]HG/T20578-2013,真空預壓加固軟土地基施工技術規程[S].

[2]JTS206-1-2009,水運工程塑料排水板應用技術規程[S].

[3]JTS147-2-2009,真空預壓加固軟土地基技術規程[S].

[4]婁炎.真空排水預壓法加固軟土技術[M].北京：人民交通出版社. 2013.