淺談軟基處理中的真空預(yù)壓施工技術(shù)

章立華

（廈門象嶼工程咨詢管理有限公司，福建 廈門 361012）

一、前言

真空預(yù)壓是在加固區(qū)的軟土地基內(nèi)打設(shè)排水板作為豎向排水通道、鋪設(shè)水平管網(wǎng)作為水平排水通道，然后表面鋪設(shè)密封膜，邊界采用淤泥攪拌樁密封墻與外界隔水、隔氣，形成一個(gè)密封的排水系統(tǒng)；通過真空泵將膜內(nèi)氣體和水抽出,形成真空負(fù)壓，該負(fù)壓通過真空管道及垂直排水通道逐漸向深度方向延伸，并向四周土體擴(kuò)散；在真空負(fù)壓作用下，土體中的孔隙水排出，隨著時(shí)間的增長，土體中的孔壓力逐漸降低，降低的孔壓轉(zhuǎn)變?yōu)橥馏w的有效應(yīng)力，從而達(dá)到加固軟基的目的。真空預(yù)壓工藝適用于淤泥、淤泥質(zhì)土和其他能夠排水固結(jié)且能形成負(fù)超靜水壓力邊界條件的軟基處理。

二、工程概況：

廈門翔安歐厝吹填造地工程主要是利用現(xiàn)有灘涂條件進(jìn)行吹填，并采用真空預(yù)壓處理軟基形成造地。工程地質(zhì)條件為新近吹填淤泥層、海相沉積淤泥層、粘土或砂層下臥層，其中部分新近吹填淤泥含砂量較大；需處理的新近吹填淤泥層、海相沉積淤泥層總體深度為7-10 m，局部深度12 m；土體性能表現(xiàn)為：含水量大、壓縮性高、滲透性差、觸變性強(qiáng)、抗剪強(qiáng)度低。根據(jù)設(shè)計(jì)文件：采用真空預(yù)壓工藝，要求膜下真空度不小于80kpa的恒壓時(shí)間120 d以上，施工完成后要求場地工后沉降小于30cm，地基承載力不小于60kpa。

三、軟基處理過程：

1、砂墊層施工：

砂墊層施工采用人工分層鋪設(shè)、平整，由于預(yù)壓區(qū)為新近吹填淤泥，晾曬時(shí)間較短（30 d-45d），強(qiáng)度低，因此現(xiàn)場砂墊層施工采用了在承載力較低的淤泥層上鋪設(shè)加筋材料（加鋪竹片籬笆和350 g／m2短纖針刺非織造土工布）的做法，土工布與竹片籬笆采用細(xì)鐵絲綁扎連接。

2、塑料排水板和泥漿攪拌樁施工：

塑料排水板型號為SPB-B型，采用了門架式震動(dòng)插板機(jī)進(jìn)行施打，自動(dòng)記錄儀記錄深度，排水板按正三角形梅花布置，間距1.0 m，施打深度至持力層以下0-0.5 m。

泥漿攪拌樁施工主要是通過在加固區(qū)周邊施打一定深度和厚度的相互搭接的泥漿樁而形成一道分隔帷幕，切斷透水、透氣層，保證加固區(qū)的氣密性。因?yàn)榧庸虉龅嘏R近海邊，考慮到潮汐水位的沖刷作用，淤泥攪拌樁設(shè)計(jì)成雙排，直徑為700mm，相鄰攪拌樁相疊寬度為200mm（即樁距為500mm），泥漿攪拌機(jī)型號為SJB-2型，采用的泥漿比重≥1.35 t/m3，摻入比指標(biāo)≥20%，攪拌機(jī)四噴四攪方式進(jìn)行施工，通過觀察設(shè)備電流表讀數(shù)變化（在下臥層與淤泥層交界處電流表讀數(shù)會(huì)有明顯變化）并結(jié)合設(shè)計(jì)樁長、現(xiàn)場地質(zhì)情況等控制樁長。

3、水平管網(wǎng)及真空膜的鋪設(shè)：

水平管網(wǎng)采用主管、支管相連，網(wǎng)格形布置的方式，主管間距為25～30m，支管間距為5～6m。管路間連接應(yīng)用硬質(zhì)膠管套接，主管采用直徑為60 mm的PVC硬塑管制作，支管采用直徑為60 mm的滲水型PVC波紋軟管外包一層90g/m2的無紡?fù)凉げ夹纬蔀V管，按設(shè)計(jì)尺寸將管路連接好，接頭用鐵絲綁扎牢固，埋入砂墊層管溝中。

真空膜鋪設(shè)采用"兩膜一布"的方式，密封膜為聚氯乙烯薄膜,在工廠加工熱合成型；鋪膜前，先鋪設(shè)一層土工布以免密封膜被刺破；鋪膜過程中,隨鋪隨壓膜,隨后進(jìn)行密封溝踩膜，將密封膜周邊踩入攪拌墻淤泥深度超過1m，并緊貼加固區(qū)內(nèi)側(cè)壁。

4、真空設(shè)備安裝及真空抽氣：

根據(jù)工程地質(zhì)條件及抽真空設(shè)備能力，選用真空射流泵，其功率應(yīng)不小于7.5kw，可形成96kPa真空度的能力，每臺(tái)真空泵的有效處理范圍為800m2左右，各區(qū)應(yīng)配置備用泵2-3套，安裝完畢后應(yīng)檢查真空設(shè)備及各連接口，確保氣密性。然后空載調(diào)試真空泵，當(dāng)真空度達(dá)到98kPa以上，試抽真空，試抽階段應(yīng)進(jìn)行地毯式的巡查，對破膜處及時(shí)粘補(bǔ)，作業(yè)時(shí)逐漸增加工作臺(tái)數(shù)。當(dāng)真空度達(dá)到80kPa以上后，維持120 d的連續(xù)抽真空；并派專人每日按時(shí)對真空度、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況、供電情況及其他真空預(yù)壓施工情況均要進(jìn)行詳細(xì)記錄。

5、施工監(jiān)測

施工監(jiān)測系統(tǒng)包括真空度監(jiān)測（膜下、豎向排水體及淤泥中）、孔隙水壓力監(jiān)測、地面沉降觀測、深層沉降和水平位移監(jiān)測等。而真空度、沉降監(jiān)測是真空預(yù)壓工程監(jiān)測的重要內(nèi)容，可為工程的過程分析和施工指導(dǎo)提供第一手的資料，施工監(jiān)測的圖形見附圖（附圖2-1，附圖2-2，附圖2-3）。

現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明：加固區(qū)累計(jì)抽真空歷時(shí)130 d，膜下真空度維持在80kPa以上的時(shí)間超過120 d。抽真空期間實(shí)測地表沉降量平均值達(dá)85cm，實(shí)測地面沉降量連續(xù)10 d不大于2 mm／d，根據(jù)實(shí)測沉降推求最終沉降量平均值為109cm，沉降速率漸趨穩(wěn)定，實(shí)測沉降曲線推算的地基固結(jié)度大于80%，，在現(xiàn)有荷載作用下，工后沉降小于30cm，靜荷載試驗(yàn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

四、施工總結(jié)及監(jiān)測分析：

1、施工過程中膜下真空度均穩(wěn)定地達(dá)到設(shè)計(jì)要求的80 kPa，事實(shí)表明，采用含泥量小于5%、1 m厚的中粗砂墊層，可以保證真空度順利傳遞到水平及豎向排水體系；采用2層厚度大于0.12 mm的聚氯乙烯密封膜，在周邊打設(shè)雙排泥漿攪拌樁，并輔以人工踩膜(深度超過1 m)的真空預(yù)壓施工工藝(包括相應(yīng)的施工機(jī)械)能夠很好地保證密封效果，提高膜下真空度。

2、砂墊層施工過程中加筋材料的采用，能有效地?cái)U(kuò)散上部荷載，提高吹填淤泥的地基承載力，滿足后續(xù)塑料排水板、泥漿攪拌樁施工機(jī)具的安全作業(yè)要求，是一種對晾曬時(shí)間不夠的吹填淤泥表面進(jìn)行處理的有效措施。

3、真空預(yù)壓的實(shí)際效果主要取決于加固區(qū)的密封程度，而泥漿攪拌樁的施工質(zhì)量關(guān)系重大，在實(shí)際施工過程中一分區(qū)曾出現(xiàn)真空預(yù)壓一個(gè)多月時(shí)，膜下真空度由維持在80Kpa突然下降至50Kpa的現(xiàn)象；開啟備用泵一周后真空度仍無法回升、出水量持續(xù)加大，排除密封膜漏氣（重新檢查）、踩膜深度不夠（重新踩膜）的原因，經(jīng)分析可能是由于分區(qū)吹填淤泥中含砂量較大，攪拌過程中泥漿與砂混合所形成的樁體在真空負(fù)壓的作用下，泥漿逐漸干結(jié)，砂粒之間產(chǎn)生孔隙形成透水通道所致，隨后在補(bǔ)打過程中，調(diào)整了泥漿稠度、加大了出漿量，在原有四噴四攪的基礎(chǔ)上再按二噴二攪重新施打后，真空預(yù)壓順利實(shí)施。由此可見吹填泥中含砂量的多少對泥漿攪拌墻的密封性有一定影響，可以通過對泥漿性能、攪拌速率、攪拌次數(shù)，攪拌樁寬度等要素的調(diào)整提高密封效果。

4、真空預(yù)壓的實(shí)際效果還取決于真空泵的工作性能，目前真空設(shè)備的實(shí)際工作性能可達(dá)到80-90kPa左右，難以繼續(xù)提高，施工中根據(jù)吹填泥中含砂量情況，按800 m2/臺(tái)、1000m2/臺(tái)、1200 m2/臺(tái)對布泵臺(tái)數(shù)進(jìn)行了分區(qū)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，對于全淤泥質(zhì)加固區(qū)，按800-1000 m2/臺(tái)布置真空泵，對于含砂量較大的淤泥加固區(qū)，按1000-1100 m2/臺(tái)布置真空泵，可達(dá)到預(yù)定的真空預(yù)壓效果。

4、在真空作業(yè)前期（0-20d）時(shí)，膜下真空度隨著真空泵臺(tái)數(shù)的增加明顯提高；在真空作業(yè)中后期（20-100d），膜下真空度已較為穩(wěn)定，真空泵臺(tái)數(shù)的增加相對難以改變真空度的大小。但是從滲流的角度來考慮，維持足夠的真空泵，可繼續(xù)排除孔隙水,加強(qiáng)加固效果；在真空作業(yè)末期（100-120d），適當(dāng)減少真空泵臺(tái)數(shù)（不少于泵體總數(shù)的80%），對真空預(yù)壓的效果影響不大。目前，在施工過程中，真空泵的增減具有隨意性，因此在真空預(yù)壓的前期和中后期，維持90%-100%左右的開泵數(shù)對真空預(yù)壓十分關(guān)鍵，在真空預(yù)壓末期，適當(dāng)減少真空泵臺(tái)數(shù)，維持80%左右的開泵數(shù)也可保持真空預(yù)壓的效果，并可節(jié)省部分施工費(fèi)用。

5、真空度在向地基深部傳遞的過程中，隨著深度的增加，在排水板和淤泥中均呈現(xiàn)遞減趨勢，且真空度傳遞在排水板和淤泥中所受到的阻力不同，在塑料排水板中所受的阻力小，真空度相對較容易傳遞，真空能量損失較??；在淤泥中所受的阻力大，隨著抽氣時(shí)間的增加土層發(fā)生固結(jié)，真空度的傳遞能力有所下降，真空能量損失較大；淤泥處真空度變化較之排水板處真空度變化有一個(gè)相對滯后的過程。

6、在真空預(yù)壓地基中，孔隙水壓力的量測主要是為了了解真空度在淤泥中的傳遞情況。抽真空開始后，各區(qū)的超靜孔壓隨著時(shí)間緩慢下降，最大值達(dá)到-60 KPa～-80 KPa。超靜孔壓的升降與真空度有良好的對應(yīng)關(guān)系。

7、本工程塑料排水板施打深度大部分為9-10m，局部達(dá)到12m，真空度的影響深度基本可達(dá)到豎向排水體末端，同深度淤泥層中也都有真空度。但是在深度9-10m的地方基本真空度已經(jīng)很小了，真空預(yù)壓的效果較為明顯區(qū)域的大致在淤泥面以下深度0-7m范圍，本工程的加固效果表明單純的真空排水預(yù)壓處理深度10m左右的淺層地基，效果較為明顯。

8、為提高軟土的整體固結(jié)的效果，可加大排水板的埋深、采用高滲透性、高排水能力的豎向排水體以減小真空度的損失，也可以采用真空聯(lián)合堆載的方式。

五、結(jié)語

真空預(yù)壓在翔安歐厝造地工程的應(yīng)用表明，相對于常規(guī)的堆載預(yù)壓，真空預(yù)壓加荷速度快，無需堆載材料、加荷中不會(huì)出現(xiàn)地基失穩(wěn)現(xiàn)象，且預(yù)壓效果明顯；解決了工期要求緊、堆載材料缺乏和卸載后堆載材料的處理問題，對于淺層地基處理是較為理想的方式；但是，真空預(yù)壓軟基處理工藝影響因素多，比較復(fù)雜，施工技術(shù)要求較高，對每一工序進(jìn)行嚴(yán)格控制是預(yù)壓處理成功的保障，如此才能獲得理想的軟土地基處理效果。

[1]鮑鳳霞，李宗鋒.真空預(yù)壓施工技術(shù).山西建筑，2007年34期.

附圖2-1：

附圖2-2

附圖2-3