采用真空預壓法加固軟土地基的施工技術研究

摘要：敘述了真空預壓法處理軟土地基試驗項目的概況，闡述了軟土地基的預加固處理、鋪設塑料排水板、布置邊界密封墻、軟土地基的夯實等方面的加固技術，通過實驗驗證了該方法降低了土體的含水率、提高了軟土地基的承載能力和穩定性。

關鍵詞：真空預壓法；軟土地基；加固施工；技術研究

0 引言

真空預壓法是一種新型的軟土地基加固技術[1]，其基本原理是在基礎表層鋪設砂墊層、排水管道，然后用負壓泵抽氣，形成負壓環境，加速地基的排水固結過程。相比傳統的地基加固方法，該方法具有施工簡便、工期短、成本低、環保好等優點，為解決軟土地基加固問題提供了一種新的有效途徑。

1 項目概況

該項目試驗區域的北面是一片廣闊的水域，南面是運輸港口，西邊是規劃中的工業區，東面是海上通路，總面積為4480m2。為了給參與試驗的人員提供便利，擬搭建長55m、寬5m的建筑走廊。

經過地質勘測，該試驗區域的地層以第四系海相及河口三角洲相為主，其淺層地下水埋藏深度為6.61m。依據井下水位實測數據，該試驗項目區域的地下水位為5.5～6.0m。該區域內分布了粉砂沖填土、粉質黏土、粉砂、粉質土等，屬于軟土地基。在不同的探測深度上對各該軟土地基的各項物理指標進行了統計，其物理指標統計數據如表1所示。從表1可知，該項目試驗區域的軟土地基分布不均，物理指標差異較大。分析認為，該區域內可采用真空預壓法治理軟土地基，以改善其承載力與穩定性，為后續的建筑物施工提供堅實的基礎。

2 軟土地基加固關鍵施工技術

2.1 預加固處理

采用真空預壓法治理軟土地基的第一步，是采用基礎處理工藝，對軟土地基進行預加固處理，以此初步提升軟土地基的承載力。在軟土地基的預加固處理中，可根據軟土層的厚度選擇預加固處理技術[2]。針對軟土層可先置換軟土層，并采取墊層加筋的方法進行施工，以起到抑制地基變化的作用，同時增強地基穩定性。加筋墊片的厚薄與軟土地基的厚薄、軟土地基的強度之間存在著相應的關系，其表達式為：

（1）

式（1）中：P1為加筋墊層底面的附加壓力，b為軟土地基的墊層區域面積，P2為載荷中的底面壓力值，P3為加筋墊層自身的壓力值，z為加筋墊層的厚度，θ為墊層的擴散角，?為墊層底面校正后的基礎承載力取值。

根據上述內容對軟土地基較厚的土層進行換土，形成換土層，然后予以壓實。換土層是將施工場地中原有的大量軟土層進行挖除，拌好加固材料后再回填，從而使得土體的性質發生變化，進而提高土體的穩定性[3]。填土壓實的質量控制如表2所示。

2.2 鋪設塑料排水板

在對軟土地基進行預加固處理后，鋪設塑料排水板。根據工程地質條件和預加固處理土層厚度，選擇B型塑料排水板當作垂直排水系統[4]。塑料排水板規格型號如表3所示。

使用一種輕便的液壓插板機設置排水板。根據區域內的土體條件確定塑料排水板的長度，（一般為18～23.5m），在0.5m×0.5m范圍內設置排水板。在吹填土層下0.2m處放置1塊塑膠排水板，共計安裝18000塊塑膠排水板。嵌套式排水板的埋置深度允許偏差不得大于±25cm。修整排水塑料板的端頭，使其外露長1200cm，確保修過之后基本上和“鴨嘴”吻合。

2.3 布置邊界密封墻

布置邊界密封墻是軟土地基加固過程中的一項重要施工任務，其目的是通過建立一道密閉的墻體，防止真空預壓過程中壓力擴散，從而提高加固效果[5]。

2.3.1 確定邊界密封墻的位置和尺寸

確定邊界密封墻的位置和尺寸時，應綜合考慮真空預壓施工區域的形狀和大小以及地基土體的特性。根據施工區域的形狀和大小，將邊界密封墻設于施工區域的外圍，并與施工區域的邊界相吻合。地基土體的穩定性、承載能力和滲透性也需要考慮。根據上述情況，確定邊界密封墻的具體位置和深度。

此外，還需根據設計要求和施工條件，確定邊界密封墻的尺寸，確保其長度和深度足夠。邊界密封墻的材料和結構形式，要符合穩固性和耐久性要求。最后，綜合相關技術規范、標準以及專業人員意見，確定邊界密封墻的位置和尺寸，以保證邊界密封墻滿足工程要求。

2.3.2 計算邊界密封墻的材料用量

首先根據邊界密封墻的尺寸，包括長度、高度和厚度，測量施工區域的邊界并確定墻體參數。然后根據項目需求選擇合適的材料類型和規格，如鋼筋、混凝土、聚氨酯泡沫等。再計算墻體體積，根據尺寸確定墻體劃分，計算每段的體積并累加，之后根據材料規格，例如混凝土配比，計算所需的材料用量。此外，還應考慮到浪費因素和備用材料的需求，以確保施工過程中有足夠的材料供應。

2.3.3 選擇合適的材料

為了滿足邊界密封墻的防護需求，選擇耐腐蝕和耐磨損的材料。例如聚氯乙烯（PVC）是一種常見的耐腐蝕合成樹脂材料，具有耐化學物質腐蝕性能，可以有效抵御酸堿、鹽等腐蝕性介質的侵蝕，保護邊界密封墻免受外界環境的影響。

橡膠材料特別是天然橡膠或合成橡膠具有良好的彈性和密封性能，能夠有效防止水和其他液體滲入施工區域，還可防止土體松動、溢出等問題。橡膠材料還能夠耐受一定程度的磨損和撕裂，延長邊界密封墻的使用壽命。

在選擇材料時，還需要考慮施工環境和使用條件。如果邊界密封墻在戶外或暴露于紫外線輻射下，應選擇具有抗紫外線衰減能力的材料，以防止材料老化和劣化。如果邊界密封墻經常處于高溫或低溫環境，應選用耐高溫或耐低溫的材料，確保其用途不受影響。

2.3.4 制作邊界密封墻

邊界密封墻通常由鋼板或混凝土梁組成。在制作邊界密封墻時，除了考慮材料用量，還需關注墻體的平整度和垂直度，以確保邊界密封墻的質量和功能。使用適當的測量工具，測量并調整墻體的平整度，避免明顯的凹凸或起伏，提升其外觀質量和耐久性。使用垂直儀或水平儀測量邊界密封墻的垂直度，防止其傾斜、歪斜或扭曲，提升其穩定性和結構強度。嚴格按照規范和要求操作，特別注意混凝土澆筑的均勻性、鋼筋布置的準確性等細節，避免墻體變形和出現弱點。通過嚴格控制材料使用量、施工工藝，保證邊界密封墻的質量和可靠性，并進行定期檢查和維護，確保長期使用中有效發揮其功能。

2.3.5 安裝邊界密封墻

安裝邊界密封墻的具體步驟如下：首先，清理和平整地基，確保其能夠支撐邊界密封墻；其次，將邊界密封墻設置在軟土地基的邊界處；然后，使用振動或沖擊設備，將邊界密封墻打入地下。最后，對邊界密封墻進行填土或注漿加固，以提高其承載能力，并進行適當修整。邊界密封墻安裝完成后，通常需要對地基進行預壓處理，通過施加水平力預壓一段時間，增加地基的密實度和穩定性。邊界密封墻的設置要嚴格遵循建筑工程安全作業規程，保證工程質量與施工安全。同時，通過合理的計算和選擇合適的材料，提高邊界密封墻的使用壽命和穩定性。

2.4 軟土地基的夯實

2.4.1 真空預壓法的作用

軟土地基加固施工的最后階段，是利用真空預壓法對土體進行高密度壓實或重組，達到加固軟土地基的目的。真空預壓法的作用如下：一是通過排水和固結加速地基固結沉降，增加地基的承載能力和穩定性；二是通過排除孔隙水和孔隙氣體，縮短地基固結沉降周期；三是通過調節真空度和排水速度控制地表沉降量，減小對周邊建筑物和設施的影響；四是通過實施真空預壓，提高地基土的抗剪強度和抗液化能力。

2.4.2 采用強夯法增加土體的強度

對于黏性較小的土體，可采用真空預壓法中的強夯法來增加土體的強度，還可采用真空預壓法中的緊密地基技術，通過擠壓、振動、填充材料提_{02BsKl7eif6WJFs1KdA8q3pPoAcwl7JoocHjl9/ooQE=}高土體的承載力。對于高含水率的軟土地基，為了降低其沉降量，可選擇真空預壓法中的土樁擠壓法來增加土體的加固程度[6]。對于非濕陷的地基，根據實際情況設計樁孔，通過三角形的樁孔布局，可計算出樁孔之間的中心距離，據此可計算出對應的軟土地基的應力。

3 實驗

3.1 實驗參數

為了充分驗證真空預壓法加固軟土地基的優勢，進一步探究其實際應用效果，本文設計了一項嚴謹的實驗，具體實驗參數如表4所示。

3.2 實驗方法

以上述實驗參數為基礎，對軟土地基進行真空預壓法的應用實驗。在實驗過程中，對各項工藝條件進行嚴格控制，確保真空度、密封性等關鍵指標達到設計要求。在軟土地基處理前，在軟土地基的不同深度分別取樣并檢測土樣的含水率。在軟土地基處理后，再按照同樣方法取樣并檢測土樣的含水率。通過對比軟土地基加固前、后土體物理性質的變化，檢測其加固施工的效果。為了確保檢測結果的有效性與可信性，在取樣時嚴格遵守操作規范，并在實驗室進行含水率檢測。

3.3 實驗結果

按照上述實驗方法，對軟土地基應用真空預壓法進行加固前、后土樣的含水率進行了檢測。軟土地基加固前、后土樣含水率對比如表5所示。由表5可知，在加固軟土地基之前，不同深度土樣含水率呈現出較大的差異。這是由于地基中不同土層的孔隙率和滲透性不同，造成水分在土體中的分布不均勻。水分在土體中的不均勻分布，對土體的穩定及承載力產生不利影響。

經過真空預壓法加固后，各深度土樣的含水率在深度上分布比較均勻，這說明真空預壓法能夠有效地排除土體中的孔隙水，降低土體的含水率，使土體的結構變得緊密和均勻。加固后土樣的含水率均有所下降，是因為孔隙水被快速地從土體中抽走，從而提高了軟土地基的承載能力和穩定性。

4 結束語

應用真空預壓法可大幅度提高軟土地基的強度與穩定性，是一種行之有效、被廣泛采用的軟土地基處理方法。該方法具有施工簡便、工期短、成本低等優點，因此在軟土地基處理中得到了廣泛應用。由于真空預壓法在軟土地基加固施工中具有重要應用價值，未來將進一步對其進行研究，不斷優化設計，改進施工工藝，以提高工程質量和施工效率，為建筑工程項目的順利實施提供保障。

參考文獻

[1] 郭瑞.基于高層建筑工程的軟土地基加固施工技術 [J].中國建筑金屬結構，2023，22（11）：11-13.

[2] 周桂德，崔劍偉，彭文濤，等.真空預壓法在土建工程處理中的應用研究[J].中國建筑裝飾裝修，2023（18）：75-77.

[3] 李浩.公路橋梁工程軟土地基加固施工技術[J].工程機械與維修，2023（4）：199-201.

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[5] 胡海燕.真空聯合堆載預壓法在市政道路軟土地基加固中的應用[J].工程技術研究，2023，8（11）：42-44.

[6] 梁海峰. FDP快速軟基處理技術在貨站軟土地基加固中的應用[J].建筑施工，2023，45（2）：259-262.