真空和堆載聯合預壓地基處理設計及施工注意事項

劉青松

摘 要：某濱海地區圍海造地，對吹填的海底淤泥質土進行處理，采用真空和堆載聯合預壓地基處理，根據竣工后勘察和檢測，分析失敗原因，總結施工質量控制的關鍵節點。

關鍵詞：吹填淤泥質土;真空預壓;排水通道;覆土順序

某碼頭圍海造地采用吹填的淤泥質土，邊界線設立隔堤，隔堤頂寬8.0m，采用山皮石（土）陸推，中間區域為絞吸挖泥船直接吹填施工。設計采用真空和堆載聯合預壓進行地基處理，以滿足后續場地使用要求。本工程吹填厚度約8～11m，吹填頂標高為+2.0m。根據建設單位要求，本工程地基處理后要滿足機械設備及人員等后續進場施工條件，最終交地頂標高為+3.5m，地基承載力≥80kpa。

一、場地工程地質條件及評價

本次勘察區地貌為海岸花崗巖剝蝕臺地，向海域微傾變為濱海相沉積。吹填區泥面標高約+2.0m，地形南高北低，起伏不大，吹填區泥面較平坦，大部分吹填區表面處于正在晾曬狀態，局部區域有大面積水覆蓋。根據本工程巖土勘察報告，擬建場地15m深度范圍內的吹填區土質評價如下：

（一）吹填土（Q4ml）：灰色，主要為流泥，大部分為流動狀態，局部經晾曬，大部分無強度，高壓縮性，土質較均勻，切面較光滑，夾雜少量碎貝殼及有機質，土質極軟，鉆具自沉，搖振略具反應，干強度高，韌性高。該層主要為吹填形成，在擬建場地分布廣泛，一般直接出露于表部，層厚一般為0.3～12.0m。靜力觸探比貫入阻力Ps加權平均值為0.118MPa，十字板不排水抗剪強度統計值為2.27kPa。本層高含水量、高壓縮性、低強度的靈敏軟土，工程性質差，不宜作為天然地基持力層，不能滿足簡易施工機械設備進場條件。

（二）吹填土（Q4ml）：灰色或灰黃色，飽和，松散～稍密。主要為粉土，其中夾雜粉砂、卵石、碎石等顆粒，顆粒不均勻，含云母、貝殼碎片，局部夾淤泥薄層，為混合物。吹填粉土區普遍分布，厚度一般為0.3～11.0m，吹填淤泥區厚度較薄。靜力觸探比貫入阻力Ps加權平均值為1.925MPa。

（三）淤泥質粉質粘土（Q4m）： 灰色～灰黑色，流塑～軟塑，表層靈敏度高，干強度低，切面細膩光滑，有淤泥質臭味，含碎貝殼。層頂標高-5.37～-15.60m，厚度0.60～5.20m。靜力觸探比貫入阻力Ps加權平均值為1.285MPa。灰色淤泥質粉質粘土層在擬建場區普遍分布，相對較軟弱，且累加厚度較大，為影響遠期沉降的主要地基土層。

二、設計要求

首先在吹填泥面上鋪設一層編織布（200g/m2）、一層無紡布（300g/m2），然后插設塑料排水板，排水板采用正方形布置，間距0.8m，插設深度為4.0m，外露0.6m。排水板插設完成后鋪設一層土工格柵（≥15KN）、一層膜下無紡布（200g/m2）和密封膜開始真空預壓，真空預壓時間約110（試抽氣時，要求先分3批循環開啟真空泵，每批只開啟1/3的泵數量，每批持續時間為6天，再開啟全部真空泵，真空度達到80kPa后開始計時，真空預壓區的抽真空有效時間為90天）。真空預壓達到卸載標準后即停止抽真空進行卸載，然后堆載3.4m厚的山皮土（考慮沉降量1.9m），堆載時間3個月，根據各部位沉降不同，整平碾壓至標高3.5m。

為抽真空區域膜下存在不透水層會大大降低膜下真空度，對真空預壓的效果影響極大。一般在靠近臨時道路區域結合實際情況打設粘土密封墻。確保真空預壓的效果，在隔堤及東圍堤內側設置粘土密封墻進行密封，密封墻長度約2295m，采用雙軸Φ700的粘土攪拌樁，搭接寬度不小于200mm，樁長10m（原泥面平均標高為-8.0m，吹填頂標高為+2.0m，凈差為10m，粘土樁打設至原泥面）。粘土密封墻平面位置見平面圖（即MQ1～MQ8段）。粘土密封墻拌合后墻體的粘粒含量應大于15%，滲透系數不大于1×10-5cm/s。

真空及堆載聯合預壓法施工工藝：

測量定位→鋪設編織布、無紡布→人工插設塑料排水板→排水板與濾管→連接 鋪設土工格柵、無紡布→鋪設密封膜→安裝射流裝置→抽氣至恒載→真空恒載抽氣→真空卸載→堆載山皮土

三、 效果檢驗及原因分析

本工程按設計進行真空預壓3個月后，又堆載1.5米厚山皮土并進行碾壓，6個月后對處理后場地進行載荷板試驗、標準貫入試驗和十字板剪切試驗。根據現場布置的十字板剪切試驗孔和動力觸探孔驗證，整個場區的地層出現不均勻分層現象，原設計淤泥質填土經真空預壓后標高在1.5米左右，上覆填土至標高3.5米，上覆填土的厚度應為2米，實際檢驗發現上覆填土由北向南逐漸增厚，局部達5米深，孔深范圍內基本為人工堆填的山皮土，而場地北側上覆土層有個別點不到0.5米，導致鉆機等實驗設備無法進入場地。淤泥質沖填土層統計的原狀土抗剪強度標準值為4.3kPa，抗剪強度較低，差異性大，靈敏度變化大。重型圓錐動力觸探試驗顯示土層差異性較大，場地不均勻性明顯。淺層平板載荷試驗僅能在填土厚的區域做，北側部分區域表層土質較軟，靜載設備無法進入場地測試。

根據施工記錄，真空預壓期間排水通暢，沉降均勻，處理效果明顯，主要原因為堆載時施工方案不合理。堆載時由于土層較軟，施工單位沒有分層回填，也沒有控制堆載速率，采用大型機械設備從場地一側向另一側堆填山皮土導致真空預壓后的黏性土被山皮土擠壓，向北側滑動導致。

四、工程施工注意事項

材料的檢測報驗，性能和指標達到設計要求，嚴禁使用再生塑料;濾管連接后應進行過程中檢驗與報驗;鋪設密封膜之前應埋設監測設備;鋪設完后布設沉降標，并進行初始讀數測量;應同時滿足一下3點時真空預壓卸載：1、抽真空3個月后，實測地面沉降速率連續5d平均沉降量小于或等于2.5mm/d;2、土層十字板抗剪強度Cu≥20kpa;3、固結度大于80%。

真空預壓在施工中的監測內容：真空度、地表沉降、分層沉降、孔隙水壓力、地下水位監測。監測頻次：加載期、壓載期前30天內：1次/天;壓載期前30天后至卸載：1次/3天。

真空預壓應采取有效措施隔斷透氣層或透水層，本工程采用黏土墻分區隔離，抽真空排水效果較好。

堆載預壓應分級加載，第一級應選用透水性強的材料，人工加載，加載過程中要進行土體位移監測，如果位移達到報警值應停止加載。前一級荷載下地基的承載力滿足下一級荷載下地基的穩定性要求時方能增加堆載，并逐級加載至設計值。

五、結語

隨著建筑業的發展，越來越多的淤泥質土地區需要治理利用，在處理中一定要充分了解淤泥土的特性，預壓時間長，高靈敏度，固結后避免擾動，制定合理的施工方案。

參考文獻：

[1]《水運工程塑料排水板應用技術規程》（JTS206-1-2009）

[2]《真空預壓加固軟土地基技術規程》（JTS147-2-2009）

[3]《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）

[4]《港口工程荷載規范》（JTS144-1-2010）;

[5]《港口工程地基規范》（JTS147-1-2010）;

[6]《水運工程質量檢驗標準》（JTS257-2008）;

[7]其它水運工程現行規范。