真空聯合堆載預壓技術在軟土地基處理中的應用研究

摘要：介紹了湖州市南太湖片區湖州開發區段二期水利工程概況，針對該水利工程軟土地基的實際情況，采用真空聯合堆載預壓技術進行軟土地基處理。進行施工準備，開展場地平整及砂墊層鋪設，埋設濾水管與真空測頭并鋪設密封材料、堆載預壓土，布設多層級壓膜溝及排水溝，采取預壓抽氣及防護措施。經過對施工結果的測試與分析，得出在本文設計的真空聯合堆載預壓法施工技術的輔助下，該水利工程軟土地基降水處理效果和地基承載力明顯提升的結論。

關鍵詞：水利工程；軟土地基；真空聯合堆載；砂墊層；預壓土

0" "引言

水利工程軟土地基的處理是一項十分復雜且難以控制的問題，涉及的區域和因素較多，如果不及時處理，后期極有可能形成不可控的施工建設問題[1]。為解決該問題，相關施工人員采用了一些可控性較強的處理方法。此類處理方法可以在施工時期改善軟土地基，但是缺乏徹底性，再加上外部環境與特定因素的影響，最終導致難以達到預期的處理效果[2]。

基于此，本文針對真空聯合堆載預壓技術在水利工程軟土地基處理中的應用問題展開研究。真空聯合堆載預壓是一種新興且高效的地基處理技術，該技術能夠有效加速地基土體的固結過程，縮短預壓周期，提高施工效率，增強地基承載力，保障水利工程的施工質量[3]。

1" "工程概況

湖州市南太湖片區北鄰太湖，河道支流縱橫交錯，淤泥沉積深厚，地質承載不良。在不利條件影響下開展水利工程施工，如何在保證施工質量和施工安全的同時，實現經濟和社會效益，是編制該水利工程施工方案的重難點問題。本文以苕溪清水入湖河道整治后續（湖州開發區段二期）工程為例，將本文研究的真空聯合堆載預壓技術應用于該水利工程軟土地基處理之中。

該工程位于太湖度假區長兜港兩側，北起濱湖大橋，南至杭嘉湖州高速，全長約2km。該工程地基表層為淤泥質黏土，深灰色，厚度不均勻，且整體的淤泥質土層較厚，表現為天然含水量大、強度低、承載力差、滲透性低。該工程地基表層淤泥質黏土的上述特征，對該工程施工產生很大負面影響。

該水利工程軟土地基除了具有上述特征之外，其地基位置的荷載能力也未達到預設標準，使得部分位置難以避免出現下沉、裂縫等問題。在該水利工程地基施工中，嚴重時甚至會加劇地基塌陷的可能性，埋下安全隱患。為解決上述問題，需要采取真空聯合堆載預壓法進行地基的優化處理，保證施工安全和施工質量目標。該水利工程軟土地基實況如圖1所示。

2" "水利工程軟土地基真空聯合堆載預壓施工技術

2.1" "施工準備

2.1.1" "設置軟土地基處理指標參數

真空聯合堆載預壓施工技術是將真空預壓法和堆載預壓法相結合的預壓施工技術，是針對軟土地基進行加固處理、提高軟土地基性能指標、實現地基加固的一種整合處理施工技術[4]。在實施該施工技術之前，需要展開施工準備工作，首先需要設置水利工程軟土地基處理指標和參數。軟土地基處理指標和參數如表1所示。

2.1.2" "預設聯合預壓處理結構

在設置該水利工程軟土地基處理指標和參數的基礎上，預設水利施工軟土地基的真空聯合堆載預壓處理結構，并按照該處理結構進行后續工程施工。該水利工程地基真空聯合堆載預壓處理結構示意如圖2所示。

2.2" nbsp;場地平整及砂墊層鋪設

2.2.1" "場地平整

場地平整是真空預壓的基礎處理環節，也是保證后期軟土地基處理的關鍵[5-6]。要確保施工場地中沒有大塊砂石及違規物；施工區周邊略低而中部略高，如果存在一定偏差，調整并控制在1.2%～2.6%之間為最佳[7]。

2.2.2" "砂墊層鋪設

在場地平整的基礎上，標定出軟土地基的實際覆蓋位置，使用中粗砂鋪設砂墊層。鋪設過程中避免填入鋒利、棱角物體，防止損壞砂墊層的鋪設效果[8]。根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2002）的相關規定和該水利工程的里程、軟土地基的深度等實際情況，需要先計算出砂墊層底面處的壓力值（該壓力值應小于其下臥土層的承載力），再參照下臥土層的承載力，確定軟土地基砂墊層的厚度。砂墊層底面處壓力值的計算公式如下：

式中：PZ代表砂墊層底面處的壓力值，kPa；b代表基礎底面的寬度，m；Pk代表基礎底面處的平均壓力值，kPa；Pc代表基礎底面處土的自重壓力值，kPa；θ代表墊層的壓力擴散角，°。

根據計算結果并參照經驗數據，將砂墊層厚度確定在45～65cm之間。砂墊層也是插板機進行插板作業的支撐層。在砂墊層鋪設時，其兩側盡量在合理范圍內挖掘排水溝，當施工處于雨天時，可以順利排除雨水，以便在地下水位降低的同時，強化對地基的加固效果。

2.3" "埋設濾水管和真空測頭

濾水管上設有若干小孔，外面包裹尼龍紗或土工織物等濾水材料，用于將軟土地基中的水過濾出去。在砂墊層位置按照實際需要埋設濾水管，其埋設深度不小于50cm，其間距預設為4.5～6.5m之間。在預壓區將濾水管連接后，使用鐵絲將管口處綁牢。在鋪設濾水管的過程中，因受外力影響，管口處可能出現滑落或者錯位現象，需要使用骨架橡膠管套予以加固，避免濾水管泄漏。

將所有濾水管與真空泵連接起來，通過抽真空方法排出軟土地基中的孔隙水。濾水管完成埋設后，設置膜下真空度測量設備即真空測頭。將使用剛性空囊和無紡布包裹的真空測頭設置在密封膜下面，用于計量膜下真空度。

2.4" "鋪設密封材料和堆載預壓土

2.4.1" "鋪設密封材料

完成濾水管和測頭埋設后，開始在砂墊層上面進行覆蓋式密封材料鋪設施工。首先使用長120m、寬85m的復合土工布進行鋪設，根據預壓區的實際長度，向外進行擴展與延伸。一般將長度控制在5.5m、寬度控制在3.5m。完成復合土工布鋪設后，采用熱粘合方法將兩塊土工布之間進行密封連接，然后在土工布上面鋪設密封膜。密封膜周邊可采取挖溝埋膜、覆蓋壓邊等方法進行密封。

在鋪設密封膜之前，要確保膜面無破裂。使用膜彎頭將兩端平穩地與濾管連接，并使用砂粒對其壓緊，最后放置橡膠墊片和上壓板，增加其密封的穩固性。完成密封材料鋪設后，基本具備進行膜下真空度測量條件。土工布密封膜鋪設粘合示意如圖3所示。

2.4.2" "堆載預壓土

根據設計要求、參照圖2所示斷面尺寸分層堆載預壓土，預壓的載荷應當等于設計載荷。為了防止預壓土中的雜物刺破密封材料，堆載預壓的土方應選用附近取土場和路塹挖方土，不得使用淤泥土或垃圾土，且第一層預壓土采用小型機具攤鋪和壓實。此后卸入的預壓土可先用推土機推平，然后用平地機配合人工刮平，保持每層預壓土的平整度。

2.5" "布設多層級壓膜溝及排水溝

2.5.1" "布設多層級壓膜溝

壓膜溝的作用不僅是加固膜布，還可對水利工程周邊進行密封，多點位確保密封膜與砂墊層之間有足夠的密封長度，同時也是增加同側密封空間、降低實際控制壓力、實現多層級受力平衡的一種處理方式。

使用挖掘機在預壓區周圍開挖壓膜溝，通過全站儀放線，在每一個壓實點做出標記，依據位置的變化及向外擴展，確定對應的挖掘范圍并劃出邊界點。結合應用數據和相關信息，計算出對應的最佳坡度比。最佳坡度比計算公式如下：

R=1/Q-（φ+D）2" " " " " " " （2）

式中：R代表最佳坡度比，Q代表挖掘范圍，φ代表側方寬度，D代表可擴展寬度。

根據計算得出的最佳坡度比進行測量定位，并操縱挖掘機開挖壓膜溝。施工過程中保持坡面清潔，無硬物和雜物。

2.5.2" "設置排水溝

為了對軟土地基位置的壓力進行把控調整，需要在原地基頂面下方1.1m的位置設置一個排水溝，其寬度為0.2m，長度不限，跨度比為3.5。上述鋪設的土工布及密封膜，需要與溝底黏土接觸，并使用砂石定點埋設，以防止抽真空時出現漏氣情況。

2.6" "預壓抽氣及防護措施

預壓抽氣時，將真空泵設置在標定位置之上，預設真空度要達到90kPa標準。抽真空時檢查膜面、壓膜溝是否有漏氣現象。若存在漏氣孔，氣孔處會發出嗚叫聲，對此要及時進行修補。完成抽氣之后，為了強化該水利工程軟土地基的穩定性和安全性，盡量在其外圍設定防護裝置，并部署檢測節點實時監測，確保維持較高的真空度，以此來達到預期的降水效果。

3" "對施工結果的測試與分析

3.1" "測試方法

在完成該水利工程軟土地基真空聯合堆載預壓施工后，在其真空覆蓋范圍之內預設真空度為75kPa、85kPa以及90kPa三個區間，隨機選定6個測試點進行測試。將采集到的數據和與初始測試數據進行對比，計算出軟土地基的最終沉降系數。

軟土地基沉降系數計算公式如下：

式中：P代表軟土地基沉降系數，T代表單元區域承載值，B代表隨機測試點位，m代表基礎沉降區域，a代表實際沉降區域。

3.2" "測試數據分析

將6個測試點的測試數據進行了記錄和整理，并與初始測試數據進行了對比和計算，形成的三個區間不同真空度的沉降系數如表2所示。

由表2可知：3個不同真空度區間的6個測試點計算得出的沉降系數，均被有效控制在1.7以下。這說明采用本文設計的真空聯合堆載預壓法施工技術進行施工后，該水利工程軟土地基降水效果和地基承載力得到明顯提升，該施工技術具有參考和應用價值。

4" "結束語

將本文所述真空聯合堆載預壓施工技術應用于該水利工程軟土地基處理施工中，通過真空預壓與堆載預壓技術的融合，短期之內有效提高了地基承載力，實現了多層級控制處理。不僅如此，真空聯合堆載預壓技術還有助于進行實時成本控制，簡化了整體的施工處理環節，優化和完善了施工效果，為水利工程提供了更加堅實可靠的地基支撐。

參考文獻

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