張以祿，賈 永，邱智錦

（神華（福州）羅源灣港電有限公司，福建福州 350012）

0 引言

真空預(yù)壓施工在我國(guó)工程施工中已有30 多年，潮間帶作業(yè)多為純水上施工或者純水下真空預(yù)壓施工案例，而潮間帶作業(yè)較多采用圍堰保證真空預(yù)壓區(qū)內(nèi)不受潮水沖刷影響，以保證真空預(yù)壓效果。雖然真空預(yù)壓本質(zhì)基本類(lèi)似，一旦與實(shí)際條件結(jié)合又各有其特點(diǎn)。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)條件

神華福建羅源灣儲(chǔ)煤一體化項(xiàng)目場(chǎng)地屬剝蝕低丘與海灣灘涂地貌單元連接地帶，絕大部分場(chǎng)地均處于海灣灘涂潮間地帶，理基高程約2.5～4.6 m（以當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵鏋榛鶞?zhǔn)面，位于1956 年黃海高程基準(zhǔn)下3.85 m，下同）。場(chǎng)地上部為第四系素填土、海積、沖積地層，巖性主要為淤泥、混碎石粉質(zhì)黏土，局部地段夾有碎石或黏土；下部為白堊系石帽山群火山巖，巖性主要為凝灰熔巖（碎斑熔巖），局部地段夾有輝綠巖，多以中—微風(fēng)化的形式出露，局部地段局部有碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖出露。

在30 年前，當(dāng)?shù)貫轲B(yǎng)殖需要在工程區(qū)域范圍內(nèi)建設(shè)了一條海堤，該海堤?hào)|西走向，底層為回填砂，上部為兩側(cè)塊石、中間淤泥的防水海堤，橫穿整個(gè)真空預(yù)壓區(qū)域。

1.2 水文要素

本海區(qū)的潮汐為正規(guī)半日潮型，設(shè)計(jì)高潮位（高潮累積頻率10%）6.89 m，設(shè)計(jì)低潮位（高潮累積頻率90%）0.51 m。

1.3 設(shè)計(jì)概況

本工程陸域區(qū)域主要位于灘涂，淤泥厚度10～18.6 m，需進(jìn)行地基加固以滿(mǎn)足承載力和變形的要求。為滿(mǎn)足主廠(chǎng)房、煙囪區(qū)域能夠按期開(kāi)展樁基施工的需要，加快淤泥土固結(jié)的速度，原總平方案確定的電廠(chǎng)一期工程主廠(chǎng)房和爐后地段南北兩邊外擴(kuò)約15 m、西側(cè)外擴(kuò)約40 m 區(qū)域劃分為整個(gè)工程的軟基處理A 區(qū)，采用“真空聯(lián)合堆載預(yù)壓+碾壓”的軟基加固工藝。

（1）吹填及塑料排水板施打。真空預(yù)壓區(qū)總面積大約為5.64 萬(wàn)m2，分成A1、A2、A3 三個(gè)區(qū)域，均位于開(kāi)敞式潮間帶，面積各為1.88 萬(wàn)m2。真空預(yù)壓區(qū)域內(nèi)淤泥面標(biāo)高為1.75～5.62 m，平均約3.4 m，淤泥為欠固結(jié)土，屬軟土，具有強(qiáng)度低、壓縮性大的特點(diǎn)，淤泥層分布厚度為10～18.6 m，平均14.3 m。對(duì)于淤泥面標(biāo)高＜+4.0 m 的地段，先吹填普通砂至+4.0 m 標(biāo)高，然后吹填中粗砂至+5.0 m 標(biāo)高作為真空預(yù)壓和堆載預(yù)壓后的排水通道；對(duì)于淤泥面標(biāo)高＞+4.0 m 的地段，直接吹填排水中粗砂墊層至+5.0 m 標(biāo)高；若淤泥表面標(biāo)高＞+4.5 m，則要求吹填中粗砂的厚度≥0.5 m，其標(biāo)高要＞+5.0 m。

（2）真空預(yù)壓。真空預(yù)壓密封墻采用淤泥攪拌樁，鋪設(shè)de63濾管，膜下設(shè)1 層編織布、1 層土工布（200 g/m2）、2 層土工格柵（縱向、橫向拉伸屈服力＞20 kN/m）、1 層無(wú)紡?fù)凉げ迹?00 g/m2），然后再鋪3 層密封膜，密封膜直接踩至淤泥攪拌樁密封墻內(nèi)。區(qū)域設(shè)78 臺(tái)真空射流泵進(jìn)行抽真空，分東西側(cè)平均布置。密封膜上鋪設(shè)1 層編織布（200 g/m2）和1 層土工布（300 g/m2），在真空預(yù)壓滿(mǎn)載10 d 后進(jìn)行塊石堆載預(yù)壓回填。

（3）地基處理要求：①加固后淤泥的地基土承載力特征值fak≥80 kPa；②淤泥的平均固結(jié)度U≥90%；③陸域形成標(biāo)高為+9.35 m。

2 存在的問(wèn)題和困難

施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行回填砂、排水板施工、淤泥攪拌樁施工、濾管土工織物鋪設(shè)、土工膜鋪設(shè)等工序進(jìn)行組織，過(guò)程嚴(yán)把施工原材料質(zhì)量關(guān)，且對(duì)真空預(yù)壓最重要的淤泥攪拌樁進(jìn)行了3 個(gè)孔位抽檢，孔口高程分別為1#孔5.143 m，2#孔5.148 m，3#孔5.083 m，總共對(duì)抽檢的16 個(gè)試樣進(jìn)行了顆粒大小分析和滲透系數(shù)試驗(yàn)。

2.1 土體問(wèn)題

1#孔在原蝦堤開(kāi)挖后回填的區(qū)域，蝦堤塊石底面在+0.7～+2.1 m，根據(jù)超深超寬的開(kāi)挖要求，開(kāi)挖斷面底高程均在-1.0 m左右，所以自鉆孔頂部至6 m 深處仍為中砂。其余孔均處于蝦堤外，回填砂厚度在3.0～4.0 m。按鉆孔孔位分析豎向顆粒含量和水平滲透系數(shù)：①1#孔自鉆孔上部至下部，粉?！ち＜?jí)顆粒的分布呈非漸變狀態(tài)，到4 m 左右位置，黏粒含量基本呈漸變?cè)黾訝顟B(tài)，超過(guò)4 m 后，粉?！ち＜?jí)顆粒突然下降，深層又反增加，且滲透系數(shù)超過(guò)了設(shè)計(jì)的10-5；②2#、3#孔自鉆孔上部砂面至淤泥面，粉粒—黏粒級(jí)顆粒的分布呈線(xiàn)性增加狀態(tài)；③滲透系數(shù)與黏粒含量成反比，即黏粒含量越多，滲透系數(shù)越??；④鉆孔表層砂顆粒含量均較高，滲透系數(shù)大；⑤在低潮位變動(dòng)區(qū)明顯粉細(xì)顆粒含量少，滲透系數(shù)大。

2.2 施工難點(diǎn)

根據(jù)上述關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)合施工實(shí)際情況，總結(jié)敞開(kāi)式潮間帶真空預(yù)壓施工的主要問(wèn)題有：①由于表層砂顆粒含量高，工人踩膜靠人力難以下踩至溝面以下1～1.2 m；②對(duì)于砂層較厚區(qū)域，處于低潮水位變動(dòng)區(qū)域的密封墻砂顆粒含量大，滲透系數(shù)不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，難以形成密封條件；③依據(jù)上述分析，推測(cè)潮位對(duì)密封墻中黏粒含量是存在影響的，如何在真空預(yù)壓抽真空過(guò)程中避免潮位對(duì)密封的影響將是施工過(guò)程需要解決的問(wèn)題；④敞開(kāi)式潮間帶漲退潮所帶來(lái)的水流方向不是一定的，導(dǎo)致施工過(guò)程施工場(chǎng)地一直處于非平整狀態(tài)，在大股水流形成處一般高差在40～50 cm，一定程度上導(dǎo)致塑料排水板機(jī)器難以行走影響作業(yè)效率，同時(shí)對(duì)于真空預(yù)壓工藝施工的濾管埋設(shè)、土工織物結(jié)構(gòu)層的鋪設(shè)和真空膜的鋪設(shè)帶來(lái)較大的難度，漲落的潮水對(duì)于場(chǎng)地的平整度造成極大破壞，影響抽真空效果；⑤由于潮間帶特有的水文地質(zhì)條件，受潮水漲落、水流往復(fù)影響，常規(guī)的施工機(jī)械難以適應(yīng)該場(chǎng)地，如攪拌樁機(jī)和插板機(jī)要保證高潮位時(shí)機(jī)械設(shè)備不被破壞、低潮位時(shí)能正常施工，因此潮間帶作業(yè)給機(jī)械設(shè)備的使用帶來(lái)一定的困難；⑥潮間帶的有效作業(yè)僅在人員能進(jìn)駐場(chǎng)地時(shí)才能施工，一般一個(gè)潮間的作業(yè)時(shí)間僅4～5 h，有效作業(yè)時(shí)間短；⑦潮間帶作業(yè)，潮水漲落對(duì)泵池、潛水泵的運(yùn)行影響非常大，如原泵池采用的砂袋圍成的水泵循環(huán)水池，每次退潮水流沖擊力常把砂袋前后橫移，導(dǎo)致泵池漏水，其次潮水漲落將砂等雜質(zhì)帶入泵池，直接影響泵的運(yùn)行；⑧施工過(guò)程發(fā)現(xiàn)，由于三層鋪膜是由當(dāng)?shù)貨](méi)有經(jīng)驗(yàn)人員進(jìn)行鋪設(shè)，膜與膜之間存在空氣，開(kāi)始抽真空后密封膜面出現(xiàn)大量氣泡，受潮差影響大量氣泡破裂。

3 問(wèn)題原因分析

敞開(kāi)式潮間帶對(duì)真空預(yù)壓作業(yè)有著非常大的影響，結(jié)合實(shí)際施工情況，對(duì)上述問(wèn)題分析如下：①1#孔自鉆孔上部至4 m左右部分、2#、3#孔自鉆孔上部砂至淤泥面，粉粒—黏粒級(jí)顆粒的分布均呈線(xiàn)性增加狀態(tài)，且鉆孔表面明顯砂顆粒含量多，主要原因是淤泥攪拌樁施工期間，由于潮間帶潮水漲落對(duì)周邊砂的沖刷，且回填砂墊層結(jié)構(gòu)松散，上部容易受潮水往復(fù)流動(dòng)的影響，隨水流將砂顆粒進(jìn)淤泥墻內(nèi)，局部地段淤泥攪拌樁兩側(cè)回填砂的崩塌，在淤泥攪拌樁的溝道中沉淀；②針對(duì)1#孔出現(xiàn)的超過(guò)4 m 后，粉粒—黏粒級(jí)顆粒突然下降、滲透系數(shù)增大情況，分析認(rèn)為該層密封墻位置處于低潮位變動(dòng)區(qū)，受潮水沖刷嚴(yán)重，導(dǎo)致粉粒—黏粒級(jí)顆粒受水流影響大，被潮水漲落沖刷帶離密封墻區(qū)域；③敞開(kāi)式潮間帶對(duì)密封墻影響較大外，施工期間未充分考慮敞開(kāi)式潮間帶施工影響，對(duì)潮水漲落影響的施工工序未考慮周全，出現(xiàn)治標(biāo)不治本的現(xiàn)象；④本工程水位潮差較大，施工期間潮高達(dá)到+7.5 m，與真空預(yù)壓面+5.0 m 將近2.5 m 的潮差，高潮位時(shí)真空預(yù)壓面的水壓力達(dá)到25 kPa，水壓力致使膜與膜之間的氣泡體積縮小、泡內(nèi)壓力增大，超過(guò)真空膜耐壓強(qiáng)度后破裂。

4 處理措施和建議

4.1 處理措施

經(jīng)多次研究和試驗(yàn)，提出了以下處理措施，并得到實(shí)踐檢驗(yàn)，予以在敞開(kāi)式潮間帶真空預(yù)壓施工中進(jìn)行推廣：①受潮水漲落影響，表層砂顆粒含量高，靠人力踩膜難以下踩至溝面以下1 m 范圍，局部區(qū)域踩膜困難時(shí)，可以先用挖掘機(jī)局部挖松并適當(dāng)攪拌上部淤泥，攪拌過(guò)程進(jìn)行加漿處理，然后踩膜；②對(duì)于砂層較厚區(qū)域，處于低潮水位變動(dòng)區(qū)域的密封墻砂顆粒含量大，滲透系數(shù)不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，難以形成密封條件，為了保證真空預(yù)壓的加固效果，必須對(duì)淤泥攪拌樁局部范圍密封不嚴(yán)的位置采用修補(bǔ)措施，如在開(kāi)挖后回填淤泥，機(jī)械設(shè)備難以到達(dá)區(qū)域可以采用注淤泥漿的方式注入砂層，增加黏粒含量；③為避免抽真空期間敞開(kāi)式潮間帶對(duì)密封墻影響，在抽真空階段不得對(duì)密封溝進(jìn)行覆蓋回填，且根據(jù)真空壓力情況，及時(shí)對(duì)真空度難以上升區(qū)域進(jìn)行開(kāi)挖補(bǔ)漿或注漿；④對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行分區(qū)節(jié)流施工，分散水流流向，避免形成大股的水溝式的水流，否則會(huì)影響場(chǎng)地平整；⑤對(duì)機(jī)械設(shè)備按照最高潮位改裝，或?qū)頁(yè)P(yáng)機(jī)等重要設(shè)備進(jìn)行吊裝（施工期放置施工平臺(tái)，潮漲期卷?yè)P(yáng)升吊固定放置）；⑥施工組織完善，對(duì)一次性施工的，如鋪膜踩膜等工作，一次性做好各項(xiàng)組織準(zhǔn)備工作，在有效的工作時(shí)間內(nèi)一次性完成各項(xiàng)工作；⑦水箱最好采用鑄鐵水箱等水封條件較好的水箱，且應(yīng)加蓋或箱頂高于高潮位；⑧盡量采用有經(jīng)驗(yàn)的工人進(jìn)行作業(yè)，且施工組織嚴(yán)密，盡量避免空氣進(jìn)入膜與膜之間，若有空氣進(jìn)入，應(yīng)在低潮位時(shí)扎破以便修補(bǔ)。

4.2 建議意見(jiàn)

此項(xiàng)工程實(shí)踐中暴露出一些缺陷，檢驗(yàn)了未曾實(shí)踐過(guò)的理論經(jīng)驗(yàn)，為在敞開(kāi)式潮間帶區(qū)域推廣真空預(yù)壓，提出如下建議：①由于潮水漲落影響淤泥攪拌樁黏粒含量，建議在淤泥攪拌樁外側(cè)增加單樁水泥攪拌樁，以減少潮水沖刷的影響；②對(duì)于情況復(fù)雜區(qū)域，先在局部有代表性區(qū)域進(jìn)行試驗(yàn)性施工，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后再大面積開(kāi)展真空預(yù)壓施工；③砂墊層厚度盡量控制在4 m 以?xún)?nèi)，且盡量不要讓砂墊層處于低潮位變動(dòng)區(qū)。

5 結(jié)論

以真空預(yù)壓為切入點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際情況，研究敞開(kāi)式潮間帶真空預(yù)壓施工措施，為真空預(yù)壓在沿海潮差影響地區(qū)的施工提供實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)在沿海地區(qū)充分利用經(jīng)濟(jì)、效益的施工工藝提供充足的現(xiàn)實(shí)依據(jù)。敞開(kāi)式潮間帶真空預(yù)壓既對(duì)水下真空預(yù)壓施工提出節(jié)省造價(jià)的可行性，又對(duì)無(wú)法避免受潮水影響的施工區(qū)域進(jìn)行真空預(yù)壓提出了實(shí)踐意義，為真空預(yù)壓在沿海受潮水影響地帶施工再次進(jìn)行沖擊性的推廣，增強(qiáng)真空預(yù)壓在沿海地帶的適用性。