真空預(yù)壓工藝處理超軟基冬季施工

任燚，米東強(qiáng)，苑放

（1.天津臨港工業(yè)區(qū)建設(shè)開發(fā)有限責(zé)任公司，天津 300452；2.華北水利水電工程集團(tuán)有限公司，天津 300452）

0 引言

天津港圍海造陸工程一般采用真空預(yù)壓法加固軟土地基[1]，該方法在天津港的多年工程應(yīng)用中積累了經(jīng)驗，取得了較好的效果。但是近年，隨著工程量的增大，冬季施工工期也逐步增長，天津沿海地區(qū)冬季最高風(fēng)力可達(dá)11級，最低氣溫-5～-15℃左右，并伴隨積雪嚴(yán)重。

本文對天津地區(qū)超軟基真空預(yù)壓工藝冬季施工的優(yōu)劣勢進(jìn)行了分析，并提出冬季施工危害的防治措施，可為該地區(qū)類似工程冬季施工提供參考。

1 天津地區(qū)超軟基真空預(yù)壓冬季施工優(yōu)劣勢分析

1.1 天津地區(qū)常用真空預(yù)壓工藝

目前天津地區(qū)所采用的真空預(yù)壓工藝大致分為3種，即：黃砂墊層法、黑砂墊層二次處理法、無砂二次處理法。各工藝施工流程及各工序常用操作方法如圖1～圖3所示。

1.2 優(yōu)勢

3種常用工藝均涉及大量的土工織物、荊芭、砂料的鋪設(shè)、填筑施工，在超軟基上一般需單獨(dú)修建施工通道，且施工通道的質(zhì)量直接影響施工進(jìn)度及成本投入。

圖1 黃砂墊層法

圖2 黑砂墊層二次處理法

圖3 無砂二次處理法

天津地區(qū)的冬季低溫會將表層土體凍結(jié)，形成凍土層，一般情況下可以承載人員荷載，為人工施工形成天然通道，且強(qiáng)度高、覆蓋面廣，可以大幅提高施工進(jìn)度；同時由于土層的凍結(jié)，土體表面等同干場地，也利于土工織物的展鋪，減少褶皺，從而可在相同投入下得到較高的施工進(jìn)度和較低的成本投入。

這一潛在優(yōu)勢在臨港工業(yè)區(qū)真空預(yù)壓某工程施工中得到了充分的證實，在同樣條件下采取冬季鋪設(shè)施工的標(biāo)段施工進(jìn)度和成本節(jié)約顯示出明顯的優(yōu)勢。

1.3 劣勢

1）低溫、大風(fēng)影響砂墊層的施工。天津地區(qū)真空預(yù)壓所用砂料幾乎全部依賴海上運(yùn)輸，海水的含鹽率一般在3.5%左右，冰點一般為-2℃左右，在低于海水冰點的氣溫下沿海開始出現(xiàn)浮冰，影響砂料的運(yùn)輸；且冬季海上大風(fēng)頻發(fā)，船只砂料供應(yīng)不足影響施工進(jìn)度。同時由于吹填黑砂施工為利用海水水利沖填施工，在低于海水冰點以下施工時，黑砂未及充分淋水就已結(jié)冰，且尾水在匯流過程中也不停地結(jié)冰留滯，造成冬季施工黑砂墊層含水率超高且混亂夾雜冰層，嚴(yán)重影響黑砂墊層的均勻度，一般在來年冰融后均高低不平、薄厚不均，甚至不能滿足施工質(zhì)量要求。

2）低溫引起土體凍結(jié)降低排水板打設(shè)施工效率。受冬季低溫影響天津地區(qū)冬天的最大凍土深度可達(dá)0.5 m左右，根據(jù)施工現(xiàn)場統(tǒng)計，在凍土深度超過0.3 m時，排水板打設(shè)過程中發(fā)生回帶現(xiàn)象的幾率達(dá)到50%左右。發(fā)生回帶的主要原因為：在樁桿下插夾持嘴與凍土層接觸的瞬間，凍土層將夾持嘴外露的排水板撞斷，造成夾持嘴在設(shè)計深度放開時，排水板無法被土體所壓制進(jìn)而隨樁桿的提升而返回造成回帶。

3）低溫凍結(jié)砂層影響濾管埋設(shè)作業(yè)。由于砂層本身含水，加之排水板打設(shè)后底層超靜孔隙水壓力的排除，致使砂墊層幾乎處于飽和狀態(tài)，低溫引起砂層凍結(jié)，在凍結(jié)情況下人工開挖砂溝困難，更無法保證回填砂料不含凍土塊。極易造成砂層空洞，致使密封膜被抽破，造成抽真空效果下降。

4）低溫凍結(jié)濾管及排水板影響抽真空效果。天津地區(qū)最大凍土深度可達(dá)0.5 m左右。如無覆水，砂墊層幾乎全部被凍透，其中所埋設(shè)濾管、排水板也大部分處于受凍區(qū)域。雖然在抽真空過程中隨著4℃左右的地下水的流出可補(bǔ)充一部分熱量避免砂層的凍結(jié)，但一旦發(fā)生故障停抽或在抽真空末期出水量很小的情況下，砂墊層中的濾管及排水板極易被凍結(jié)，造成抽真空膜下壓力呈現(xiàn)虛高、出水很小、土體得到改善很慢的狀態(tài)，從而影響抽真空的施工質(zhì)量。

5）大風(fēng)損壞密封膜。受冬季低溫的影響，密封膜的韌性明顯降低，密封膜表面的小塊薄冰層極易在大風(fēng)作用下反復(fù)起落，將密封膜砸破、劃破，形成密封膜孔洞繼而逐步演化為鼓包并被大風(fēng)吹破、剝離，造成密封膜的大面積損壞，致使大范圍漏氣，真空系統(tǒng)癱瘓。

2 危害的預(yù)防措施

1）盡量避免安排在冬季進(jìn)行吹填黑砂作業(yè)。對于冬季吹填黑砂作業(yè)時，黑砂淋水不充分、尾水結(jié)冰現(xiàn)象，目前尚無較好的策略，建議盡量避免冬季進(jìn)行該項工藝施工。如必須采用該項工藝冬季施工時，可考慮單獨(dú)制備水利沖填用水，并循環(huán)使用，采用添加食鹽調(diào)整水冰點的方法制備。

2）改進(jìn)樁機(jī)排水板夾持嘴，提高施工效率。目前排水板打設(shè)樁機(jī)通常采用的夾持嘴及排水板夾持方式如圖4所示。

由于夾持銷凸出，與凍土碰撞時極易將排水板瞬間夾斷，引起回帶。所以建議采用改進(jìn)的裝置，見圖5。

圖4 常用排水板打設(shè)樁機(jī)

圖5 改進(jìn)的排水板打設(shè)樁機(jī)

3）避免冬季濾管埋設(shè)作業(yè)。應(yīng)盡量避免安排在冬季低溫期進(jìn)行濾管埋設(shè)作業(yè)，必須進(jìn)行冬季施工時，應(yīng)選擇干砂換填砂溝。

4）保溫、防凍保證抽真空效果。抽真空冬季施工時應(yīng)盡量保證試抽期處于無冰期，且設(shè)計方案中應(yīng)采用3層密封膜加1層土工布保護(hù)層的密封系統(tǒng)設(shè)計，保證進(jìn)入正式計時后密封系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。且應(yīng)在結(jié)凍之前完成覆水工作，覆水深度最小不少于40 cm，依靠覆水的表面結(jié)冰層阻止熱量向大氣的傳導(dǎo)，保證冰層下水體溫度高于冰點，從而避免濾管、排水板、砂層凍結(jié)。表面高差較大難以覆水的區(qū)域可采用草簾覆蓋保溫，但面積不宜過大。

5）覆水或聯(lián)合堆載保護(hù)密封膜。保證覆水達(dá)到一定深度或采用吹填黑砂聯(lián)合堆載，保證密封膜處于保護(hù)狀態(tài)，避免大風(fēng)破壞。

3 結(jié)語

由于環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)區(qū)的快速發(fā)展，沿海城市圍海造陸工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，建設(shè)速度不斷提升，全年都處于施工建設(shè)中。真空預(yù)壓工程也無法避免冬季施工。通過實際工程不斷積累經(jīng)驗，并針對冬季施工總結(jié)優(yōu)化工藝，做好各項冬季保證措施，以適應(yīng)我國建設(shè)快速發(fā)展的要求。

[1]李衛(wèi)，白金勇，楊京方，等.淺層真空預(yù)壓法在加固新吹填粉土及粉質(zhì)黏土地基中的應(yīng)用[J].中國港灣建設(shè)，2010（4）：12-14.

[2]周云龍，談斌海.塑料排水板真空預(yù)壓地基加固技術(shù)的施工[J].山西建筑，2009，35（2）：116-118.

[3]潘金.振動打樁機(jī)打設(shè)塑料排水板加固大面積軟土地基工程實踐[J].建筑技術(shù)，2003，34（3）：205-206.

[4]安志信.天津市冬季氣候特點和發(fā)展節(jié)能型日光溫室的技術(shù)對策[J].中國蔬菜，2001（1）：37-39.