董文良

（中國市政工程西南設計研究總院有限公司，成都 610081）

真空聯合堆載預壓在沿海軟基處理中的應用
——以廈門海滄港中路及四號排洪渠軟基處理為例

董文良

（中國市政工程西南設計研究總院有限公司，成都 610081）

真空聯合堆載預壓法進行軟基處理具有工期短、無需分級加載等優(yōu)點，近幾年應用廣泛。本文根據實際工程案例，針對運用真空聯合堆載預壓法處理沿海軟基的方法進行探討。

真空聯合堆載預壓法；沿海路基；排洪渠

0 引言

真空聯合堆載預壓法在沿海路基、港口和橋頭等軟基處理是一種較好的方法，主要是將兩種方法結合起來，具有一定的疊加互補性；在抽真空的同時，進行堆載，抽真空后，在地基中形成了負壓滲流場，同時也會導致地下水位的下降，提升了地基中的應力；而堆載操作會使地基中出現附加應力場，也會增加地基中的應力大小。真空聯合堆載預壓法施工方便，效果較好，對工程縮短施工工期，降低工程造價起到明顯的作用。

1 概述

1.1 工程概況

廈門海滄南部港中路西段（GK0+000～GK1+765）、4#排洪渠下游段（K2+780～K4+100）沿線由西向東穿越青礁村、海滄村，場地及周邊大部分地段為魚塘，屬灘涂地貌，根據鉆孔孔口高程，沿線現地面標高0.28～3.99 m，最大高差3.71 m。軟基處理范圍為港中路路基及四號排洪渠渠底及排洪渠北側堤岸岸基，共分7個分區(qū)，其中Ⅰ～Ⅵ區(qū)為真空聯合堆載預壓處理，Ⅶ區(qū)為堆載預壓處理。

1.2 地質條件

本工程巖土層巖性及分布情況由上至下為：①素填土：該層厚度0.80～5.20 m。②淤泥：該層層頂埋深0～4.30 m，層頂標高8.34～0.34 m，厚度22.40～5.30 m。該層土、石等級類別為Ⅰ級松散土，干濕類型為過濕。③粉質黏土：該層層頂埋深0～25.90 m，層頂標高8.13～15.10 m，厚度13.00～0.80 m。該層土、石等級類別為Ⅱ級普通土，干濕類型為干燥。③-1中、粗砂：局部分布，該層層頂埋深16.20～25.40 m，層頂標高-14.16～-23.86 m，厚度1.20～3.70 m。該層土、石等級類別為Ⅱ級普通土，干濕類型為過濕。④殘積砂（礫）質黏性土：該層層頂埋深6.30～26.70 m，層頂標高-5.08～21.28 m，揭露厚度0.20～6.50 m。該層土、石等級類別為Ⅱ級普通土，干濕類型為干燥。

2 地基處理方法

本次軟基處理范圍為港中路路基及四號排洪渠渠底及排洪渠北側堤岸岸基，共分7個分區(qū)，其中Ⅰ～Ⅵ區(qū)為真空聯合堆載預壓處理。

2.1 真空聯合堆載預壓施工工藝

地基處理主要施工工藝流程為：鏟除蝦池田埂，平整場地，標出真空預壓邊線范圍→鋪設砂墊層→施插塑料排水板→密封溝及泥漿攪拌墻施工→排水管安裝→土工布鋪設→密封膜鋪設→真空泵安裝→測量高程及沉降標→抽真空→土工布鋪設→填土預壓→停泵卸載，完成真空聯合堆載預壓。真空聯合堆載預壓的時間初定為90 d，加固時間應根據檢測的數據及加固要求在實際施工中進行調整。

2.2 水平排水鋪設砂墊層

在原地面，鋪設中粗砂墊層，砂墊層頂高程按各個分區(qū)控制。砂墊層厚約1.0 m，砂料宜用中粗砂，撿出砂中小石子，特別是表面尖菱角的小石子。砂墊層鋪設在真空預壓區(qū)以內，邊坡按1∶2放坡至原地表標高。中、粗砂墊層要求：含泥量<5%，滲透系數大于2×10-2 cm/s，干密度宜大于1.5 g/cm3，砂的粒度范圍為074~0.084 mm，并能起到反濾作用，砂中無雜質和有機物。

2.3 施插塑料排水板

真空預壓區(qū)排水板按正方形布置，間距1.0 m，排水板施打底標高按試插結果控制，底部以穿透淤泥層并進入其下的粉質粘土層或粘土層0.5 m控制。根據地質勘察報告，淤泥底面標高變化較大，插板前應根據己有的鉆孔資料，用插板機先按10 m網絡間距進行探摸，確定滿足上述要求的具體插深，再進行插板施工。若插板深度小于20 m，采用SPB-B型塑料排水板。

在進行塑料排水板接長操作過程中，必須保證排水板濾膜完全打開，然后將排水板的板芯進行搭茬對接，兩則搭接的長度應該在200 mm以上；之后將濾膜重新包裹好，最后用專用訂書釘進行連接。排水板施插垂直度控制在1.5%以內。施工時回帶長度不可超過0.5 m，否則在該板位邊450 mm內重新插入補打一根。回帶排水板根數不應超過打設總根數的5%。插板機采用靜壓壓入式插板機，插板機上應安裝全自動記錄儀。完成一個單元插板工作后進行質量驗收，在驗收合格后，及時利用墊層砂進行填孔，同時在砂墊層中埋設塑料排水板。

2.4 密封溝及泥漿攪拌墻

淤泥攪拌墻僅布置在靠近海堤一側，攪拌樁單樁直徑700 mm，成墻時彼此搭接200 mm，樁距500 mm。淤泥攪拌墻采用二排樁，樁長深度以穿透砂層下1 m為止。施工時需要沿攪拌樁位置線每隔30m進行鉆孔，判斷實際打設深度。

1）材料要求：采用淤泥或浮泥土制成泥漿，泥漿比重=1.35，不得含有粗顆粒，粘粒（<0.005 mm）的摻入比為35%。

2）施工要求：攪拌樁采取四噴四攪施工工藝，下攪速度初定為1.2 m/min，上攪速度初定為0.8 m/min。

2.5 真空預壓管路布置

真空排水管分主（干）管和支濾管，主管采用Φ100 mm的PVC硬塑料管，管壁厚d>2.3 mm，通過出膜器及吸水膠管與真空泵連接，主管布置在真空預壓區(qū)的四周。

支濾管采用Φ60 mmPVC塑料硬管。濾管壁厚d>2 mm，在管壁上每隔5 cm鉆一直徑Φ8 mm的小孔，制成花管，再包一層90 g/m2的無紡土工布作為隔土層。包裹濾管的無紡布應無破損，包扎嚴密，濾管間距6 m。

主管與支濾管之間采用變徑三通、四通連接。所有管路埋于砂墊層頂面下約30 cm深。

2.6 鋪設密封膜

平整砂墊層表面，待埋設完真空表探頭及其他觀測儀器后，在砂墊層與真空膜之間鋪設一層250 g/m無紡布，無紡布采用短纖針刺土工布。無紡布鋪設完畢后，再將兩層聚氯乙烯薄膜覆蓋在無紡布上，并將薄膜四周埋入密封溝內，再將密封溝內填密實。膜的拼接應盡量在工廠內熱黏合，粘接縫采用平搭接，搭接長度>15 mm。

2.7 抽真空

膜下真空度觀測表埋設于具代表性的兩支濾管平行距離的中間，按約1 500 m2一個點排布置。抽真空設備選用7.5 kW的射流真空泵，確保每臺真空泵控制面積為1 000 m2以上。為了確保真空泵發(fā)揮其最大的性能，需要控制真空泵的放置位置，以加固區(qū)邊緣位移，同時必須保證真空泵的出口膜、進水口位于同一個平面上。在真空抽取過程中，膜下的真空度應該大于85 kPa，同時保證真空度的持續(xù)穩(wěn)定性。

2.8 真空聯合堆載預壓

在真空膜上鋪設一層350 g/m2的無紡布，無紡布采用短纖針刺土布。再在無紡布頂面鋪1.0 m厚砂墊層，在真空膜下真空度達80 kPa以上10天后，開始再在砂墊層上進行堆載預壓。堆載材料采用砂質粘土分層回填碾壓，每層回填厚度0.3 m。密實度93%。

實際堆載厚度以交工面上高程為準。砂墊層采用中、細砂，材料要求：含泥量=10%，粒徑大于0.075 mm的顆粒超過總質量的85%。堆載材料采用砂質粘土分層回填，路堤填料最小強度應符合公路路基設計規(guī)范表3.3.1的規(guī)定。堆載范圍為排洪渠堤岸底寬及港中路路基底寬，排洪渠渠底不堆載預壓。

3 監(jiān)測及檢測

施工過程中，為了保證工程施工的質量，需要準確掌握巖土工程施工中相關的地質信息、施工信息等，為工程施工質量、施工安全等提供有力的依據，確保工程施工取得良好的效果。因此，在地基處理過程中，需要對相關項目進行嚴格的監(jiān)測，具體包括對表層沉降、膜下真空度、空隙壓力、深層位移等等。下面就對這幾個方面的監(jiān)測項目進行具體的說明。

3.1 表層沉降監(jiān)測

按約1 500 m2布置一個觀測點的密度排列沉降觀測標，沉降盤應在插排水板前先埋設于砂墊層內，監(jiān)測插板期間沉降量，鋪膜后即將沉降板移至膜上埋放，沉降板埋放時，嚴禁刮破薄膜，需先在膜上鋪一層土工布，再用砂找平，安放沉降板后，用砂包將沉降板圍起，保護好，并設保護標志。沉降觀測誤差要求不大于2 mm，插排水板和抽真空初期每24 h觀測一次，真空壓力達到80 kPa后每48 h觀測一次。臨近停抽真空時，應根據實測沉降值。計算固結度，預測沉降趨勢，確定具體停抽時間，確保工后沉降滿足場地使用要求。

3.2 加固前后鉆孔取土

在進行加固前，圖樣的選取位置為沉降鉆孔，而加固后取樣的位置為觀測孔附近。土樣選取的位置需要根據具體的深層沉降數據進行具體確定，根據《港口工程地質勘察規(guī)范》的要求進行土工試驗，主要的實驗內容有以下幾個方面。

1）關于黏性土物理指標，主要指的是天然重度、天然含水率、相對密度、飽和度、空隙比、液限、塑性指數、塑限、液性指數，而其力學指標指的是壓縮系數或壓縮指數、抗剪強度（快剪、固結快剪）、無側限抗壓強度等。

2）土的滲透系數、固結系數（固結和高壓固結試驗）、前期固結壓力、靈敏度、有機質含量等試驗項目。

3.3 孔隙水壓力監(jiān)測

對空隙水壓力的監(jiān)測，需要在每一個分區(qū)中，分別設置一個水壓力傳感器，現在一般采用的傳感器為振弦空隙壓力計，同時在插板操作后進行埋設。在深度方向上，每隔3 m設置一個水壓力傳感器，具體的埋設深度需要綜合考慮淤泥厚度等因素。各層深度傳感器均須滿足不同深度量程需要，各深度位置的傳感器宜分孔埋設，抽真空初期每24 h觀測一次，真空壓力達到80 kPa后每48 h觀測一次，根據實際觀測中，孔隙水壓力變化與真空度增加的速率，對固結、強度變化進行具體的計算分析。

3.4 深層分層沉降監(jiān)測

在每一個分區(qū)中需要預留一個分層觀測孔，該觀測孔在插板后進行埋設。在抽真空期，通過觀測孔進行觀測的頻率為沒兩天一次，而滿載后，觀測頻率為每5天一次，當然特殊情況可以酌情進行加密頻率。根據觀測成果分析各土層的壓縮量及沉降變化規(guī)律。

3.5 深層位移監(jiān)測

將測斜管分別埋設到每個分區(qū)南、北側外圍，確保測斜管在不變形土層中的埋設深度超過3 cm。在抽真空期、堆載期間進行觀察，觀測的頻率為2 d/次，而滿載后，觀測的頻率為5 d/次。另外，特殊情況可加密觀測。

4 質量控制要求

1）在抽真空施工中，要注意管路連接通暢，膜不要漏氣，真空預壓全過程膜下真空度應大于80 kPa。

2）所用材料要求：①在砂墊層與真空膜之間鋪設的無紡布，采用250 g/m2短纖針刺土工布其性能指標需滿足國家質量技術監(jiān)督局發(fā)布GB/ 17638—1998土工合成材料要求；②堆載預壓在真空膜上鋪設的無紡布，采用350 g/m2短纖針刺土工布，其性能指標需滿足國家質量技術監(jiān)督局發(fā)布GB/17638—1998土工合成材料要求；③中、細砂材料要求：含泥量=10%，粒徑大于0.075 mmn的顆粒超過總質量的85%。施工過程中、細砂材料需要按照10 000 m2/點取樣送檢；中、粗砂墊層要求：含泥量<5%，滲透系數大于2×10-2 cm/s，中粗砂的粒度范圍為0.074~0.84 mm，無雜質和有機物。施工過程中、粗砂材料需要按照5 000 m2/點取樣送檢；④塑料排水板宜選用濾膜連接為膠粘式的槽型塑料排水板，各項指標必須滿足JTJ/T257—96塑料排水板質量檢驗標準要求；⑤真空膜用聚乙烯（或聚氯乙烯）薄膜，膜厚0.12~0.14 mm，按同一批次隨機取樣進行真空膜的性能指標檢驗，各項指標必須滿足設計及相關規(guī)范要求；⑥泥漿攪拌密封墻采用原狀淤泥土制成泥漿，泥漿比重1.35，不得含有粗顆粒，粘粒（<0.005 mm）的摻入比為35%。攪拌樁采用四噴四攪施工工藝，下攪速度初定為1.2 m/min，上攪速度初定為0.8 m/min。

3）卸載的標準。

①按實測沉降曲線推算的固結度大于90%；②連續(xù)10天實測沉降速率不大于1.0 mm/天。③滿足工程對沉降、承載力、有效壓力強度的要求。

5 結語

本工程采用真空聯合堆載預壓法處理后，固結沉降在抽真空階段已基本完成，經檢測沉降滿足要求，工期大大縮短。采用真空聯合堆載預壓，由于真空作用，使地基內部處于負壓狀態(tài)，土體產生負的超靜孔隙水壓力、產生向加固區(qū)內的收縮變形，堆載促使地基孔隙水壓力上升，兩者聯合增大了土體的落差，加快了地基排水和固結速度，并且施工過程中比較安全可靠。

[1]彭浩，姚成，牛海喜.真空排水聯合堆載預壓在公路軟基處理中的運用[J].交通科技.2006（05）.

[2]駱行文，張華，楊明亮.真空聯合堆載預壓法處理軟土關鍵技術與評價[J].土工基礎，2010（06）.

TU447

A

1673-1093（2015）04-0084-04

董文良，現就職于中國市政工程西南設計研究總院有限公司。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.04.019

2015-01-17；

2015-01-26