淺談軟基中直排式真空預壓（無砂墊層）施工工藝

皇甫斐杰

摘 要：軟基主要分布于我國南部和沿海地區，隨著經濟發展，國家鼓勵擴大基礎設施建設。但由于地域限制，軟基地層地質條件極差，且短期無法滿足施工條件還需回填大量土方，采用直排式真空預壓（無砂墊層）加固軟基地層具有固結速度快、密實性好、保護環境、節約施工成本的優點，能很好地解決淤泥地層上施工和淤泥外翻污染環境的施工難題，滿足施工進度和環境保護要求，經濟效益和社會效益顯著，可為類似工程提供參考依據。

關鍵詞：加固軟基;真空預壓;保護環境

1 工程概況

大空港新城區截流河綜合治理工程為深圳會展中心配套工程，海上田園蘆花湖為截流河主河道施工區域內，為保護蘆花湖內白鷺的生存環境和海上田園景觀區的運營。本工程先采用大砂被將施工區和景觀區進行隔離后，為避免淤泥外翻造成運營區內湖水污染，施工區內采用直排式真空預壓（無砂墊層）對該段主河道區域內淤泥進行固結，地基土體達到設計強度后進行河道結構施工。

2 直排式真空預壓（無砂墊層）施工重難點分析

2.1 施工區域內淤泥外翻涌入到景觀運營區湖中

湖內淤泥深度為10m左右，施工區域地基承載力極低，無法滿足截流河主河道施工條件。大砂被將施工區和景觀區分隔開后，若直接將施工區域內的湖水抽排后采用快速、直接的軟基處理方式勢必導致景觀區湖內淤泥大量外翻、上涌，污染環境。施工區軟基加固時如何避免景觀區湖內淤泥外翻是施工中的難點。

2.2 土體固結均勻性控制

對軟基處理可采用墊層和淺層處理、豎向排水法、真空預壓、粒料樁、剛性樁、強夯及強夯置換等方法。根據現場實際情況，本工程采用真空預壓技術，但是整個施工過程中要求土體固結均勻，若不均勻沉降變形較大可能破壞整個真空系統的運行，因此土體固結均勻性是軟基加固過程中的難點。

3 直排式真空預壓（無砂墊層）主要施工工藝

3.1 場地準備

3.1.1排水和晾曬：場地內在原湖水區域先行實施圍堰，圍堰內湖水采用抽水機抽干，需抽水總量約為18萬m3。晾曬時間一般不少于7天，表面應產生明顯的開裂，經晾曬之后的場地將結成一個硬殼，為塑料插板提供條件，如上機械設備比較困難，可采用鋪設竹排等措施。

3.1.2場地清理整平：場地晾曬之后，應進行場地清理、整平，清除局部的石塊、木頭、植物、竹竿等雜物。魚塘與河道之間的路梗、隆起的淤泥灘位置等應進行挖除攤平。整平場地要求場地平順，人工整平場地的邊坡坡比要求緩于1：8。

3.1.3特別要求：在下一工序施工前，需對場地平整清理進行驗收確認后方可進行下一階段施工。

3.2 鋪設土工布

3.2.1土工布使用前要進行撕裂強度、頂破強度等試驗，合格后方可使用;

3.2.2鋪設前按設計圖紙布置放出各盲溝、集水井位置;

3.2.3土工布采用人工鋪設，共分三個鋪設小組，每組十五人，直接用車將土工布拉到現場進行縫合，并卷成卷。縫合采用手提式電動縫紉機按設計要求將小塊土工布（規格4.12m*150m）縫合成30m*150m的大塊土工布。縫合連接采用雙排線折疊法，折疊縫合總寬度不小于30cm;

3.2.4大塊土工布采用人工攤鋪的方式進行攤鋪;

3.2.5土工布鋪設呈鱗片狀，即后一塊土工布壓在前一塊土工布之下，大塊土工布搭接寬度不小于1.0m。鋪好土工布后，周邊用砂袋疊壓固定，并在中間壓砂袋定位;

3.2.6鋪設前計算好土工布長、寬及搭接位置，應盡量避免土工布在盲溝交匯處搭接，如在交匯處搭接，用雙層土工布加強;

3.2.7土工布搭接長度為1.0m;

3.2.8為使土工布不皺折、起拱，整捆土工布向前推進時要緊貼清理后的地面，發現皺折，起拱要及時返工;

3.2.9土工布鋪設好后，為防止土工布老化，應及時真空管網上部結構施工，土工布覆蓋時間間隔不超過10天。

3.3 塑料插板施工

按正方形布置并打設塑料排水板，其間距1.0m，作為垂直排水通道。

塑料板打設順序包括：定位;通過導管將塑料板與樁尖連接貼管靴，并對準樁位;插板并在砂面以上頂面120cm以上剪斷。

3.3.1塑料排水板選用濾膜連接為膠粘式或線縫式槽型板。施工將嚴格遵守規程的要求，并按以下施工步驟進行實施。

3.3.2根據各區已驗收基礎場地的施工基線、水準點等資料，用全站儀測放各區控制點，各區控制點插紅色小旗及打下木樁并標明控制點編號。用全站儀和鋼尺按梅花型布置測放出塑料排水板打設板位，并用竹簽或排水板芯等插入基礎作標記。

3.3.3插板機移機定位，安裝排水板樁靴。施打作業時，插板機的樁靴落地定位由插板機駕駛員在控制室內控制。

3.3.4各區域的塑料排水板均按梅花型布置。施工操作人員根據安裝在插板機上的金屬活動垂針和刻度盤，控制樁管下插時的垂直度偏差不得大于±1.5%。

3.3.5上拔樁管至樁管下端高出基礎面50cm。上拔樁管時，施工人員應仔細觀察排水板有沒有回帶現象，若回帶長度超過50cm，則在板位旁45cm處補打一根。

3.3.6切割排水板，控制排水板在基礎頂面以上的外露長度為20cm。

3.3.7移機進行下一根排水板施工。在排水板施工過程中，要派專人做好施工原始記錄，以備抽查。

3.3.8各分塊塑料排水板施工完成后，進行自檢，待自檢合格后再上報監理工程師驗收。一個區段的塑料排水板驗收合格后，要及時用砂料回填打設時在排水板周圍形成的孔洞。

3.4 真空管道鋪設施工

3.4.1本工程設計的管路主要為真空主管和真空支管。主管和支管縱橫向布置，真空支濾管采用軟式透水管，管徑50mm，支管鋪設間距為3.0m，即每3個排水板連接在支管上。主管采用PVC管，管徑≥90mm，主管兩頭連接真空射流泵，每1000m2布置一臺真空泵。

3.4.2管材連接：真空支濾管之間及真空支濾管與主濾管之間的連接采用與之匹配的直通、三通接頭連接，接頭牢固。真空主管的連接沿長度方向每30m左右設一鋼絲膠管軟接頭，管位偏差：小于100mm。

3.4.3真空支管與插板之間采用軟管式進行聯接。

3.4.4連接管施工完畢后，立即覆蓋土工織物保護真空管道。

3.4.5真空管路的連接點必須嚴格進行密封，為避免膜下真空度在停泵后很快降低，在真空管路中設置止回閥和閘閥。

3.5 土工布施工

本工程采用直排式真空預壓（無砂墊層）技術，取消常規真空預壓的粗砂墊層施工，現場直接在真空管道上鋪設土工布方式，加快施工進度。在鋪設土工布過程中要注意對真空管網的保護，避免破壞真空系統。土工布施工詳見“3.2 鋪設土工布”。

3.6 密封溝挖填

3.6.1在加固區四周挖一定深度的溝槽用于埋設密封膜，密封溝的深度在1.2～1.5m之間，具體深度視現場地質情況而定。 當被加固土的表層其粘粒含量較高、滲透性較差時，可以取較小值，溝可挖淺一些;反之，溝要挖深一些。溝的寬度主要視挖掘方式和鋪膜決定，如用機器挖掘可以 挖窄一些，但必須方便人工鋪膜操作。一般最小為60cm;若人工挖掘密封溝，其最小寬度需70cm。

3.6.2挖溝時要注意土層中的植物根系和動物的孔洞，若發現有 孔洞，則溝的深度需相應挖深一些以避開孔洞。這些孔洞往往是漏氣的通道，一般動、植物的孔洞深度電是有規律的，只要留心觀察是不難發現的。沿海小動物（如 跳魚一類）的孔洞一般不超過1.2m深。

3.6.3挖好溝后將膜放入溝中，應注意將膜貼于溝的內壁（溝的內壁盡可能平整），并將膜放至溝底，然后分層回填。尤其注意第一層的填筑，一定要用土 把膜壓好，使膜能緊貼溝內壁和溝底，在每一層填土上給予壓實，最后將剩余的土在溝邊堆成擋土的小堤，為膜上以后復土創造條件。這當中要特別留心在有真空度 測頭導管和孔壓測頭導線引出的地方，既要密封好，又不能將導管弄斷、弄破或弄成<90。的折彎。

3.6.4密封溝工作量雖不大，但它直接關系到密封效果的好壞，由于該項工作具有隱蔽性，所以有了問題也不易查出，因此要認真、細致、嚴格地去做好這一工作。

3.7 密封膜鋪設

3.7.1鋪設時，膜不宜拉得太緊，每邊比圖紙尺寸要放出3～5m。鋪設時自一邊開始，二層一道依順序同時由近及遠進行鋪設;

3.7.2膜在埋入密封溝時，注意膜不要被石頭，草、樹根等戳破，注意其完整性;

3.7.3在膜上放置沉降標時，應在沉降標下墊一層土工布或軟草口或一些小塊密封膜，注意放平并在沉降標底板上壓重，以防戳破薄膜和沉降標倒伏;

3.7.4膜鋪好后進行抽氣時，千萬別急于復土進行預壓，而應在頭幾天派專人穿布底鞋或軟底鞋在膜上進行地毯式尋查，以便發現膜破的地方能及時進行粘補。若抽氣后發現薄膜鋪設得松緊很不均勻，亦可停抽進行適當調整，但是這種調整是很有限的，重要的還是在埋入溝前布設好。

3.7.5土工布上覆蓋密封薄膜，一般采用3層聚氯乙烯薄膜，應按先后順序同時鋪設，并在加固區四周，在離清基絲外緣2m開挖深0.8～0.9m溝槽，將薄膜的周邊放入溝槽內，用粘土或粉質粘土回填壓實，要求氣密性好，密封不漏氣，或采用板樁或覆水封閉，而以膜上全面覆水較好，既密封好又減緩薄膜的老化。

3.7.6當面積較大，宜分區預壓，區與區間隔距離以2～6m為佳。

3.8 密封墻施工

真空預壓區邊界存在填土的區域根據設計圖紙為粘土攪拌樁密封帷幕對填土層進行封閉。

3.8 .1粘土攪拌樁樁直徑為600mm，間距為400mm，即搭接200mm，雙排攪拌樁寬度1.2m。樁底以進入淤泥層1.0m為準。若存在透水層的還需穿透水層底標高以下1.0m。

3.8 .2粘土攪拌樁采用四噴四攪工藝，下鉆攪拌速率不大于1.2m/min，提升攪拌速率不大于0.8 m/min。

3.9? 抽真空

抽真空設備擬采用的“高效節能大功率真空泵系統”（以下簡稱“HEHP真空系統”），HEHP真空系統主要由水氣分離罐和大功率真空泵組成。當控制柜的真空泵開啟后，將土體中水和氣體抽進水氣分離罐;在水氣分離罐，氣體進入上部灌體，水流入下部灌體;氣體由真空泵排出;下部灌體設置有兩臺抽水泵（揚程25m，一臺開啟，一臺備用），當內設的水位儀監控到水位達設定高度后，將水排出。每個水氣分離罐可連接至多8根真空主管，均布在真空預壓范圍。

水汽分離真空泵及應滿足5000～6000m2/臺的布置等。抽真空設備采用射流式真空裝置。當膜下真空度達到-80kpa后，在真空膜上進行填土堆載，填土堆載厚度包括現狀填土面到交工面的底基層填土，還包括預留沉降量填土。

3.10? 真空預壓結束

預壓后達到要求后，停泵后可直接進行施工。停泵按照以下標準進行：

（1）按實測沉降曲線推算的固結度不小于90%。

（2）實測地面沉降速率連續10天平均沉降量不大于2mm/d。

4 直排式真空預壓（無砂墊層）對周邊地層的影響控制

真空預壓施工過程中，由于加固區土體壓強增大，非加固區的土體向加固區移動，避免淤泥的大量外翻污染環境，同時也加快了加固區內土體密實度的提高和地基承載力的增加。但在施工過程中如何避免非加固區內的土體位移增大進而影響周邊的建（構）筑物是在真空預壓施工時需控制的重要因素。

4.1為避免對周邊地層的影響需在加固區四周施打粘土攪拌樁密封墻，起到止水和擋淤作用，避免周圍非加固區內的土體和水進入真空預壓加固區，從而影響真空預壓的時間和土體固結效果。但在淤泥地層中施工粘土密封墻時要保證成墻質量注意施工過程控制，若質量不滿足要求就達不到預期效果，同時也增大了施工成本。

4.2在真空預壓區附近有要求嚴格控制地層變形的建（構）物時，考慮在該側施打鋼板樁或者鋼筋混凝土樁。第一增大該側止水擋淤的力度，第二避免該該側地層變形較大進而影響附近建（構）物。

4.3為盡量減少對周邊地層的影響，在真空預壓過程中要保證加壓的均勻性和連續性，避免較大變化加劇了周邊地層的變化。

5結束語

隨著我國基建配套設施施工建設，沿海或者河涌區域的項目開發越來越多。大面積軟弱地基未達到施工承載力要求，加固土體滿足主體結構施工需要是迫在眉睫之事。采用直排式真空預壓（無砂墊層）較常規真空預壓節約工期10%～15%，減少了砂墊層采用土工織物進行替換，加快施工速度并節約了成本。在深圳大空港項目軟弱地基處理過程中，采用真空聯合堆載預壓處理海上田園段和北樞紐。縮短施工工期，固結速度快，環境影響小。上述工程經驗均有效解決了工程施工對景觀環境保護的要求，為類似工程提供參考經驗。

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（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000）