（福建省陸海建設(shè)管理有限公司，福州350007）

淺談?wù)婵疹A(yù)壓法在軟基處理中的應(yīng)用及質(zhì)量控制

■劉飛

（福建省陸海建設(shè)管理有限公司，福州350007）

真空預(yù)壓加固軟土地基目前較為廣泛地應(yīng)用于沿海造地工程中，該工藝不僅縮短工期還大大節(jié)約了工程造價(jià)。本文通過福建某船廠真空預(yù)壓施工的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出真空預(yù)壓施工工藝及現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制中注意要點(diǎn)以供交流與參考。

真空預(yù)壓排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)密封系統(tǒng)質(zhì)量控制

1 工程概述

本工程為福建某船廠一期軟基處理工程，真空預(yù)壓軟基處理面積約為416759m2。軟基處理前吹填砂平均厚度為3.2m，標(biāo)高為+5.7m。下臥層為厚度不均的軟塑～流塑狀淤泥，平均厚度達(dá)到17.5m，屬高靈敏度軟土，具有含水量高、壓縮性大、滲透性差、靈敏度高、強(qiáng)度低等特點(diǎn)，易產(chǎn)生觸變及蠕變。為了加速上部吹填造地后地基固結(jié)速度，減小后期場(chǎng)地、結(jié)構(gòu)沉降或不均勻沉降，增強(qiáng)土體強(qiáng)度、提高地基承載力、減輕觸變或蠕變效應(yīng)，因此業(yè)主決定對(duì)本工程部分區(qū)域下方的軟土層進(jìn)行軟基處理，以改善土體物理、力學(xué)屬性。

2 真空預(yù)壓軟基處理工作的原理

用真空預(yù)壓加固軟土地基時(shí)，把大氣壓力作為荷載，抽氣時(shí)薄膜下砂墊層中的氣體被抽出，其壓力下降，薄膜內(nèi)外形成一個(gè)壓差（真空度），砂墊層中形成的真空度，通過垂直排水通道（塑料排水板）逐漸向下延伸，形成負(fù)的超靜孔隙水壓力，從而使土體孔隙中的氣和水向垂直排水通道滲流，最后由垂直排水通道匯至地表砂墊層中，通過預(yù)埋的濾管被泵抽出，使土體得以排水固結(jié)，增強(qiáng)土體強(qiáng)度，達(dá)到加固目的。真空預(yù)壓加固機(jī)理如下圖1所示。

圖1 真空排水預(yù)壓法加固軟基的基本原理圖

3 真空預(yù)壓軟基處理設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

①交工面上地基承載力≥80kPa；②平均應(yīng)變固結(jié)度≥85%；③真空恒載壓力≥85kPa；④抽真空有效期90天以上；⑤卸荷標(biāo)準(zhǔn)：平均應(yīng)變固結(jié)度≥85%，抽真空期滿后5天實(shí)測(cè)地面沉降量不大于2mm/d；⑥處理后場(chǎng)地平整度±10cm；⑦使用荷載下15年殘余沉降≤25cm；⑧真空恒載（85kPa）期90天預(yù)壓處理后，場(chǎng)地平均沉降約1.5m左右（考慮平均淤泥厚度17.5m），場(chǎng)地整平驗(yàn)收標(biāo)高定為+ 4.6m。

4 真空預(yù)壓法施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→鋪設(shè)40cm厚中粗砂墊層→陸上插設(shè)塑料排水板、同時(shí)施工泥漿攪拌密封墻→抽真空設(shè)備的埋設(shè)、安裝，試抽真空→表層覆水0.3m進(jìn)行聯(lián)合真空預(yù)壓，持續(xù)抽真空約90天→根據(jù)監(jiān)測(cè)資料分析固結(jié)度、工后沉降等是否滿足卸載標(biāo)準(zhǔn)→卸載，場(chǎng)地整平→軟基處理效果檢測(cè)。

5 主要施工過程及質(zhì)量控制要點(diǎn)

真空預(yù)壓法主要由排水系統(tǒng)、密封系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)三部分組成的，該三部分施工及質(zhì)量控制的好壞直接影響到真空預(yù)壓的加固效果甚至可直接關(guān)系到該工程的成敗，因此這三部分的質(zhì)量控制應(yīng)貫穿于整個(gè)工程周期進(jìn)行認(rèn)真控制。

5.1 排水系統(tǒng)施工及質(zhì)量控制

設(shè)置排水系統(tǒng)的目的主要在于改變地基原有的排水邊界條件和借助排水系統(tǒng)來傳遞真空壓力，增加孔隙水排出的途徑、縮短排水距離，減少加固時(shí)間。本工程排水系統(tǒng)大體上分為水平排水通道和豎向排水通道兩種。水平向排水系統(tǒng)采用40cm厚中粗砂墊層，并在砂墊層中間位置埋設(shè)魚刺狀濾水管，布置成回路；濾水管上覆蓋20cm厚砂層。在真空負(fù)壓作用下，能夠使排水板中的孔隙水流入濾水管，再由主管匯聚集中排出。豎向排水通道采用施打塑料排水板，塑料排水板插設(shè)深度以穿透淤泥層進(jìn)入下方良好土層1m考慮，頂部須留0.3m伸出排水砂墊層頂面并將露出地表部分彎折埋入砂墊層中。

5.2 密封系統(tǒng)施工及質(zhì)量控制

密封系統(tǒng)主要對(duì)加固區(qū)域起密封作用，保證加壓系統(tǒng)產(chǎn)生的荷載能持久、穩(wěn)定的作用于加固區(qū)，是真空預(yù)壓加固取得效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本工程密封系統(tǒng)分為垂直密封系統(tǒng)和水平密封系統(tǒng)兩種。垂直密封系統(tǒng)采用2φ700@500雙軸泥漿攪拌墻（雙排，攪拌樁直徑70cm，樁間搭結(jié)20cm，樁中心距50cm），泥漿攪拌墻有效厚度為1.0m。水平密封系統(tǒng)采用鋪設(shè)密封膜。

密封膜應(yīng)選用抗拉強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗老化性能好、抗穿刺能力強(qiáng)、密封性能好的材料，鋪設(shè)密封薄膜前，應(yīng)對(duì)砂墊層進(jìn)行表面處理，揀除可能刺破密封膜的貝殼、尖礫。鋪設(shè)密封薄膜時(shí)，先鋪第一層密封膜，充分檢查后鋪設(shè)第二層密封膜。鋪膜風(fēng)力不大于5級(jí)，并應(yīng)從上風(fēng)側(cè)開始。膜的大小在加工時(shí)應(yīng)考慮埋入密封溝的部分，留有足夠的余地。鋪設(shè)時(shí)，膜不宜拉的太緊，每邊寬度應(yīng)比圖紙尺寸要寬出幾米，在埋入密封溝前應(yīng)準(zhǔn)確調(diào)整好密封膜的松緊度。

5.3 加壓系統(tǒng)施工及質(zhì)量控制

加壓系統(tǒng)是對(duì)加固區(qū)產(chǎn)生固結(jié)作用的荷載，使地基土有效固結(jié)壓力增加，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求固結(jié)效果。

本工程加壓系統(tǒng)分為主、濾管布設(shè)、抽真空設(shè)備和膜上覆水這三方面。

(1)主、濾管的施工及質(zhì)量控制

抽真空主管選用Φ75mmPVC硬塑料管，濾管選用Φ50mmPVC硬塑料管。濾管四周打?yàn)V水孔，在濾管壁上按正三角形開孔，孔徑8mm，上下孔間距為50mm，打孔后用200g/m2的無紡?fù)凉げ紴V膜包裹，土工布濾膜滲透系數(shù)≥1×10-3cm/s。

抽真空主、濾管均勻布網(wǎng)，應(yīng)埋設(shè)于排水墊層中間位置。主管間距為30m，濾管間距為6m，在預(yù)壓區(qū)邊側(cè)的濾管應(yīng)留適當(dāng)?shù)木嚯x（約1.0m）。抽真空主管與濾管間用四通或三通連接，真空濾管可用膠管連接，膠管套入濾管長(zhǎng)約100mm，其接頭處至少用鉛絲綁扎兩道，且鉛絲接頭嚴(yán)禁朝上。

(2)抽真空設(shè)備施工及質(zhì)量控制

真空預(yù)壓加固區(qū)按每1000m2左右的加固面積配置一套真空泵系統(tǒng)，與射流泵配套的電機(jī)功率為7.5kW。選用合格真空表監(jiān)測(cè)真空度。將真空泵水平放置在加固區(qū)上，真空泵進(jìn)水口和出膜口保持同一平面，以保證真空泵能發(fā)揮到最大功效。

在循環(huán)水箱與抽真空裝置連接的軟管中段安設(shè)兩個(gè)閥門，一個(gè)止回閥，一個(gè)截止閥。工作期間截止閥是開啟的，只有當(dāng)抽真空裝置檢修時(shí)才將其關(guān)閉，以保證膜下真空度不致迅速下降。止回閥主要是抽真空裝置在抽水時(shí)不致使水倒流。

抽真空裝置的高度在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下應(yīng)盡量降低，尤其是循環(huán)水箱，盡量使水箱高度的一半與膜齊平，這樣不僅有利于膜下抽出的水的排出，節(jié)省能量，也有益于從溢流口流出的水，順暢的流到膜面之上，轉(zhuǎn)換成預(yù)壓荷載。

抽真空期間，應(yīng)配備專職人員在現(xiàn)場(chǎng)值班，保證抽真空系統(tǒng)正常工作，并定期記錄有關(guān)技術(shù)參數(shù)。現(xiàn)場(chǎng)值班人員按時(shí)觀察并記錄真空度變化情況，發(fā)現(xiàn)膜下真空度下降時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取措施。關(guān)停真空泵進(jìn)行檢修時(shí)，須立即關(guān)閉截止閥，防止真空壓力泄漏，影響真空預(yù)壓效果。在正常抽真空期間，應(yīng)確保加固區(qū)膜下真空度穩(wěn)定在85kPa以上。如果抽真空期間膜下真空度長(zhǎng)期達(dá)不到85kPa，要及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)單位采取必要的技術(shù)措施，以免影響最終的加固效果。

(3)膜上覆水施工控制

在抽真空的開始階段，先不急于覆水，應(yīng)先對(duì)密封膜進(jìn)行地毯式的逐點(diǎn)檢查，對(duì)發(fā)現(xiàn)漏洞或破損地方應(yīng)立即進(jìn)行修補(bǔ)，在確認(rèn)漏洞修補(bǔ)好后，再將從膜下抽上來的水回灌到膜上，給正在抽真空的場(chǎng)地上施加一個(gè)預(yù)壓荷載。

6 施工過程中常見問題分析及處理措施

⑴加固過程中對(duì)地表裂縫原因分析及處理措施

運(yùn)用真空排水預(yù)壓法對(duì)軟土地基加固時(shí)，加固區(qū)外的土層是向加固區(qū)收縮移動(dòng)的，土體移動(dòng)會(huì)使地表產(chǎn)生一些裂縫，這些裂縫發(fā)展到一定深度會(huì)成為漏氣的通道，使膜下真空度降低，因此必須采取措施予以密封，一般的做法是發(fā)現(xiàn)有漏氣時(shí)，將拌制一定稠度的黏土漿倒灌到裂縫中，泥漿會(huì)在重力和真空吸力的作用下向裂縫深處鉆進(jìn)，泥漿會(huì)慢慢填滿裂縫，最終堵住裂縫中漏氣通道達(dá)到密封效果。

⑵抽真空過程中密封膜破損原因分析及處理措施

隨著加固過程的進(jìn)行，地基將發(fā)生不斷的變形，包括豎向和水平兩個(gè)方向上的變形，因此，覆蓋于加固區(qū)上的密封膜會(huì)出現(xiàn)被拉破或被砂墊層中的異物頂破的情況，真空膜破損后，會(huì)導(dǎo)致真空度下降，進(jìn)而影響抽真空的效果。為保證抽真空的效果，平時(shí)在過程巡視中應(yīng)隨時(shí)應(yīng)認(rèn)真觀察，發(fā)現(xiàn)類似情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)采用專用膠貼膜進(jìn)行修補(bǔ)，并認(rèn)真觀察真空度，保證加固區(qū)的密封效果。

⑶對(duì)于相鄰處密封墻及公共密封墻施工中處理措施

區(qū)域交界處的密封處理的好壞直接關(guān)系到真空預(yù)壓效果，如圖2所示在A段密封墻施工完成后應(yīng)先將后續(xù)區(qū)域B段密封墻先行施工3～5m左右，以保證后續(xù)區(qū)域密封墻施工連續(xù)且不破壞A段密封墻及公共密封墻的密封效果。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，在密封墻施工完成后，邊上砂墊層會(huì)慢慢回填，導(dǎo)致密封墻的厚度縮小，如間隔時(shí)間過長(zhǎng)，可能導(dǎo)致密封墻被填埋而失效，所以建議在不增加攪拌墻厚度的情況下，必須加快鋪設(shè)密封膜的速度。

圖2 密封墻示意圖

⑷公共密封墻開裂原因分析及處理措施

兩相鄰區(qū)域共同使用的密封墻（如圖3中所示公共密封墻），在兩側(cè)反向負(fù)壓的作用下，密封墻內(nèi)土體可能會(huì)開裂影響密封性。抽真空前在泥漿攪拌樁施工完成后，先在密封墻內(nèi)踩入一層寬4m的無紡?fù)凉げ肌Ｈ缓笤俜謨纱尾热雰蓪用芊饽?，踩入深度不小?m。最后在密封墻內(nèi)填入膨潤(rùn)土，頂部采用密封膜粘結(jié)封堵。在抽真空過程中若出現(xiàn)開裂可將拌制一定稠度的黏土漿倒灌到裂縫中，泥漿會(huì)在重力和真空吸力的作用下向裂縫深處鉆進(jìn)，泥漿會(huì)慢慢填滿裂縫，最終堵住裂縫中漏氣通道達(dá)到密封效果。共用密封墻節(jié)點(diǎn)見圖3。

圖3 共用密封墻節(jié)點(diǎn)示意圖

7 結(jié)束語

真空恒載（85kP）90天后，通過第三方監(jiān)測(cè)單位觀測(cè)地面沉降，符合連續(xù)5天沉降值小于2mm/d的要求，場(chǎng)地表層平均沉降均大于1.5m，孔細(xì)水壓力消散情況良好，計(jì)算平均固結(jié)度均大于85%，并在處理后通過原位測(cè)試和土工試驗(yàn)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。通過該工程軟基處理真空預(yù)壓的施工及檢測(cè)，證明該方法在本工程軟基處理效果十分有效，該施工工藝具有投資費(fèi)用低、加固工期短、無環(huán)境污染等特點(diǎn)。這種施工方法具有較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益值得廣泛應(yīng)用于軟基處理工程中。

[1]HG/T20578-2013,真空預(yù)壓加固軟土地基施工技術(shù)規(guī)程[S].

[2]JTS206-1-2009,水運(yùn)工程塑料排水板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[3]JTS147-2-2009,真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程[S].

[4]婁炎.真空排水預(yù)壓法加固軟土技術(shù)[M].北京：人民交通出版社. 2013.