真空預(yù)壓法在某軟基處理工程中的應(yīng)用

■杜 虎

(福建省港航勘察設(shè)計(jì)院有限公司，福州 350002)

1 引言

真空預(yù)壓法作為一種常用軟基加固方法，以其工期短、施工安全、無污染環(huán)境、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于碼頭、港口、機(jī)場、工業(yè)與民用建筑等工程建設(shè)，且在開山石、砂等堆載料越發(fā)難以獲得的實(shí)際市場條件下，建設(shè)者們的目光更多的從堆載預(yù)壓轉(zhuǎn)到了真空預(yù)壓的處理方法上。

2 工程概況

廣東某軟基處理工程，軟基處理區(qū)為碼頭后方吹填形成的陸域，港區(qū)原為圍海灘涂地基，由港池挖出的泥吹填至碼頭后方堆場造地，其上進(jìn)行地基加固，總處理面積為530085m2，劃分為兩個(gè)標(biāo)段，其中一標(biāo)段16個(gè)真空預(yù)壓加固區(qū)，處理面積為375547m2，二標(biāo)段8個(gè)真空預(yù)壓加固區(qū)，處理面積為124538m2。卸載標(biāo)準(zhǔn)：(1)按照實(shí)測沉降曲線推算真空預(yù)壓期間的固結(jié)度大于85%；(2)連續(xù)5天實(shí)測地表平均沉降速率不大于2.5mm/d。

3 地質(zhì)概況

本工程的地基土為第四系沉積土和近期人工吹填土，主要土層有淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土、粉土等，本土層中的淤泥及淤泥質(zhì)土，具有含水率高、壓縮性大、強(qiáng)度低、透水性差的特點(diǎn)，為欠固結(jié)土，是本項(xiàng)目的主要加固土層，且各加固區(qū)淤泥質(zhì)土分布厚度不均，個(gè)別區(qū)粉土層較厚。

4 施工工藝

4.1 鋪設(shè)土工布及竹筋

在原地面鋪設(shè)編制土工布一層，主要起兜砂作用，防止上部排水砂墊層被擠入淤泥，減小橫向排水通道。土工布上鋪設(shè)人工編排毛竹架，橫、縱向間距500mm，提高地基承載能力。

4.2 鋪設(shè)排水砂墊層

本工程中粗砂墊層厚度為1m，中粗砂墊層的鋪設(shè)質(zhì)量是影響真空預(yù)壓水平排水的關(guān)鍵，為保證真空預(yù)壓的施工質(zhì)量，施工中嚴(yán)格控制吹填中粗砂的含泥量＜5%。

4.3 打設(shè)塑料排水板

本工程打設(shè)塑料排水板呈正方形布置，間距為1m，打設(shè)深度根據(jù)插板前對打設(shè)區(qū)加密探摸確定，最大深度為22m，采用由挖掘機(jī)改造的插板機(jī)進(jìn)行施打，施工時(shí)嚴(yán)格按照位置點(diǎn)、打設(shè)深度等控制施打位置偏差、回帶長度、外露長度等，對于超過回帶長度的及時(shí)補(bǔ)打。

4.4 泥漿攪拌樁施工

密封墻采用深層淤泥攪拌樁，泥漿摻入比為25%，比重1.3～1.35，樁徑為 Φ70cm，密封墻寬 1.2m，搭接寬度為20cm。打設(shè)方式采用四噴四攪方式。根據(jù)實(shí)際情況，對每個(gè)區(qū)四邊以50m間隔鉆取土樣，確保深度超過吹填砂層進(jìn)入淤泥層1m，從而保證真空預(yù)壓施工中密封的可靠性。

4.5 真空預(yù)壓施工

以下為真空預(yù)壓的操作過程：

（1)按照工藝要求，將真空泵、真空管、出膜口按密封要求連接好。

（2)接好泵、真空管及膜內(nèi)真空傳感器，并讀記初讀數(shù)。

(3)在射流箱處，接好進(jìn)水管，并在箱內(nèi)注滿水。

(4)在加固范圍內(nèi)按要求設(shè)置沉降觀測點(diǎn)。

(5)開動(dòng)離心泵進(jìn)行真空抽氣，在真空過程中要觀測泵、真空管、膜內(nèi)土體的真空度、地表的總沉降等。

5 加固效果分析

5.1 分層沉降監(jiān)測

本工程A-17區(qū)設(shè)置分層沉降監(jiān)測點(diǎn)1組，位于加固區(qū)中間，沿深度共設(shè)置7個(gè)分層沉降測點(diǎn)，具體測試曲線如圖1，其中FC(*)代表分層沉降監(jiān)測點(diǎn)的編號(hào)，*表示分層沉降磁環(huán)埋設(shè)標(biāo)高。

根據(jù)A-17區(qū)分層沉降曲線，截止2015年2月21日，打設(shè)塑料排水板期間的累計(jì)沉降量為886mm，預(yù)壓期沉降量為1233mm，最終累計(jì)總沉降量為2119mm。截至2015年2月21日，連續(xù)5天實(shí)測沉降速率為2.2mm/d，小于設(shè)計(jì)要求的2.5mm/d的控制指標(biāo)，且根據(jù)實(shí)測沉降曲線推求固結(jié)度為85.3%，大于設(shè)計(jì)要求85%的固結(jié)度指標(biāo)，滿足設(shè)計(jì)要求的卸載標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 A-17區(qū)分層沉降監(jiān)測曲線

根據(jù)沉降曲線圖1分析，A-17區(qū)分層沉降量沿深度逐漸減小，在真空預(yù)壓法地基處理后，地基各主要壓縮土層，單位厚度沉降量平均為61.6mm/m，地基處理效果明顯。在整個(gè)施工過程中，地基沉降速率緩慢減小，沉降曲線圖斜率逐漸減小，趨于收斂，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求的卸載固結(jié)度及沉降速率。

5.2 孔隙水壓力監(jiān)測

本工程在A-17加固區(qū)中間設(shè)置孔隙水壓力監(jiān)測點(diǎn)1組，包含7個(gè)孔隙水壓力測點(diǎn)，分別布置在加固區(qū)內(nèi)不同深度。具體測試曲線如圖2。其中U(*)代表孔隙水壓力監(jiān)測點(diǎn)的編號(hào)，*表示孔隙水壓力探頭埋設(shè)標(biāo)高。

根據(jù)圖2所示，從不同深度孔隙水壓力消散曲線可見，真空壓力是從膜面逐漸向下傳遞的，后期隨著真空預(yù)壓時(shí)間的延續(xù)，真空壓力傳遞逐漸穩(wěn)定，孔隙水壓力曲線開始逐漸平緩，各測點(diǎn)孔壓消散較好，真空預(yù)壓效果明顯。

圖2 A-17區(qū)孔隙水壓力監(jiān)測曲線

5.3 深層水平位移監(jiān)測

本工程在A-17區(qū)的南側(cè)布置了1組深層水平位移監(jiān)測點(diǎn)，測點(diǎn)布置在加固區(qū)壓膜溝外側(cè)中部。根據(jù)A-17區(qū)南側(cè)的深層水平位移監(jiān)測曲線（圖3）表明，在整個(gè)施工期，深層水平位移隨著真空預(yù)壓時(shí)間的增長，累計(jì)位移量逐漸增大，其中最大位移量位移為454.5mm，水平位移方向指向加固區(qū)內(nèi)，其中位移速率表現(xiàn)為初期最大，后期變緩的變形特點(diǎn)，初期最大水平位移變形速率為17.9mm/d。由水平位移曲線分析，17.0m深度范圍內(nèi)的上部土體累計(jì)水平位移量較大，說明真空預(yù)壓效果較好；在17.0m深度以下的土體，累計(jì)水平位移量僅有26.4mm，結(jié)合分層沉降曲線及原位測試結(jié)果可知，17.0m以下土體強(qiáng)度較高，性質(zhì)相對較好。

圖3 A-17區(qū)南側(cè)深層水平位移監(jiān)測曲線

5.4 取土試驗(yàn)

本工程在A-17區(qū)加固前后分別進(jìn)行了1組取土試驗(yàn)，通過對表1加固前后土工參數(shù)對比表的分析可知，加固區(qū)地基加固后地基土含水量較加固前低10%～30%(其他區(qū)最大減小40%)，孔隙比較加固前減小10%～40%，壓縮模量較加固前增大1.1～1.8倍，地基土力學(xué)性質(zhì)明顯改善。

表1 A-17區(qū)加固前后土工參數(shù)對比表

5.5 十字板剪切試驗(yàn)

本工程A-17區(qū)在加固前后十字板試驗(yàn)曲線對比如圖4所示。

圖4 A-17區(qū)加固前后十字板試驗(yàn)對比曲線

根據(jù)圖4可知，加固區(qū)地基加固后，地基土十字板抗剪強(qiáng)度較加固前增大1.2～7.1倍，地基土力學(xué)性質(zhì)明顯改善。

6 結(jié)論

(1)真空預(yù)壓法作為一種技術(shù)比較成熟的軟基處理施工工藝，適用于面積大、淤泥深、工期緊的地基處理工程，加荷速度快、加載時(shí)不會(huì)出現(xiàn)地基失穩(wěn)、加固效果明顯。

(2)施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)過程管控，尤其橫向、豎向排水通道的順暢以及密封系統(tǒng)的可靠性，是確保軟基加固效果的重要保障。

(3)應(yīng)加強(qiáng)軟基處理過程中的監(jiān)測工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，從而對施工形成有效指導(dǎo)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、節(jié)約工期、保證質(zhì)量。