真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法加固超軟土地基施工要點

石嘯，劉淑娟

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

真空預(yù)壓作為目前對吹填造陸后的超軟土地基常見的加固施工方式，具有工序簡便、工期較短、成本低廉等優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用。然而，由于受到大氣壓力的局限，真空壓力荷載所形成的負壓效果多數(shù)極限下僅能達到0.085 MPa左右，對于軟土地基加固要求較高的場地?zé)o法滿足其后期承載力要求，出于堆載厚度、原材料容重以及施工后期場區(qū)結(jié)構(gòu)層施工等多方面因素考慮，多采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓的施工方式。

由于真空聯(lián)合堆載預(yù)壓的施工方式需在傳統(tǒng)的“水載”真空預(yù)壓基礎(chǔ)上，額外進行加載，以保證地基加固的預(yù)壓總體荷載達到設(shè)計要求，因此，施工工序較復(fù)雜，需嚴格過程控制，方可保證最終加固效果。

出于總體施工效果及工序開展情況的考慮，對施工中重點工序進行控制。

1 塑料排水板施工

1.1 施工機械選擇

在塑料排水板施工過程中，首先應(yīng)根據(jù)場地條件、塑料排水板深度，合理配置機械，施工樁機通?？煞譃殇撥壥?、步履式及鏈軌式。

鋼軌式打板機最為常見，其機械自重較小，動力操作系統(tǒng)方便，對于場區(qū)內(nèi)“泥包”較多或吹填砂層較薄的場區(qū)適應(yīng)力較強，但由于機械前進需架設(shè)鋼軌，因此需配備的施工人員較多；

步履式打板機自重較大，對場區(qū)適應(yīng)能力較差，常用于場區(qū)內(nèi)無“泥包”，且吹砂層適中的場區(qū)施工，由于采用液壓步履動力系統(tǒng)，因此其靈活性較強，施工速度較快，所需施工操作人員較少；

鏈軌式打板機采用同挖掘機相同的鏈軌式動力系統(tǒng)，其施工所需人員極少，且塑料排水板定位較前兩種機械準確，由于此類機械樁架高度有限，且施工機械自重較大，常用于吹砂層較厚的淺層區(qū)域塑料排水板施工。

1.2 施工中常見問題及對策

1.2.1 樁管內(nèi)反淤

在施打塑料排水板過程中，由于深層淤泥上涌經(jīng)常造成排水板樁機的樁管內(nèi)被淤泥灌滿，導(dǎo)致塑料排水板斷裂。為避免該類現(xiàn)象發(fā)生，通?？稍诖藚^(qū)域樁管上端打孔外接水管，利用水泵不斷向樁管內(nèi)灌水，以壓制深層淤泥上涌，同時增加樁管提升的動滑輪裝置，加快卷揚機提升樁管的速度。

1.2.2 地質(zhì)硬層

由于吹填砂原材及吹填時間等多種因素的影響，施工中有時會遇到吹填地質(zhì)硬層。對于此類現(xiàn)象，除因該處有諸如鐵板、塊石層等無法穿透的特殊情況，需開挖清除外，多數(shù)為吹填砂密實導(dǎo)致，可更換功率較大的振動錘，并在樁管上端打孔外接水管，利用水泵不斷向樁管內(nèi)灌水，反復(fù)進行震動、沖擊施工，直至到達設(shè)計打設(shè)深度。

1.2.3 無法夾板

在完成吹填施工后立即開始塑料排水板施工的場區(qū)，經(jīng)常發(fā)生塑料排水板打設(shè)至設(shè)計深度后，無法實現(xiàn)正常夾板。通常可在打設(shè)前在板頭處加設(shè)比塑料排水板略寬的鋼筋或鋼絞線，以增加排水板在設(shè)計深度處摩擦阻力，實現(xiàn)夾板。在樁架高度允許情況下，也可適當(dāng)加長塑料排水板施打深度，在塑料排水板打設(shè)至設(shè)計深度以下的硬質(zhì)層后，可實現(xiàn)夾板。在施工中，應(yīng)對單根塑料排水板施打，所需鋼筋或加長長度的成本進行綜合權(quán)衡，以確定最低成本下，最有效的施工方法。

建議在成本條件允許的情況下，以加長塑料排水板打設(shè)長度為宜。在JTJ221—98《港口工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準》中7.4.4條規(guī)定“回帶”長度不得超過500mm且發(fā)生回帶數(shù)量不宜超過打設(shè)總數(shù)的5%，而在JTS257—2008《水運工程質(zhì)量檢驗標(biāo)準》中2.3.4.4條僅規(guī)定“回帶”長度不得超過500mm，并未限定發(fā)生回帶的數(shù)量，可見塑料排水板施工過程中“回帶現(xiàn)象”難以避免。同時，施工中大幅度的“回帶”可明顯發(fā)現(xiàn)，較小幅度的“回帶”實際難以發(fā)現(xiàn)，為工程質(zhì)量帶來了隱患。因此，在確定塑料排水板加長方案時，盡量選取加長塑料排水板長度的方式，可最大限度地滿足原有塑料排水板打設(shè)深度的設(shè)計要求。

1.2.4 外露長度

根據(jù)施工規(guī)范要求，塑料排水板外露長度的允許誤差為-5～+15 cm。以設(shè)計外露長度25 cm為例，則現(xiàn)場施工允許外露長度為20～40 cm。施工中經(jīng)常發(fā)生“游帶”現(xiàn)象，即塑料排水板在施打完成后，按照施工規(guī)范要求留置外露長度，在短時間內(nèi)，由于深層淤泥的不規(guī)則緩慢流動，使得塑料排水板整體向下游動，使得塑料排水板外露長度不滿足要求，嚴重時會導(dǎo)致塑料排水板外露長度僅為3～5 cm，由于排水板板頭過短，在后期板頭埋設(shè)施工中，難以保證被砂層完全覆蓋，在真空抽氣階段極易導(dǎo)致板頭刺破密封膜出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，尤其在真空聯(lián)合堆載施工中，堆載施工后，密封膜已被堆載材料完全覆蓋，一旦出現(xiàn)此類現(xiàn)象，極難尋找漏氣源，導(dǎo)致真空壓力下降，影響工程質(zhì)量。因此，建議在真空聯(lián)合堆載施工中，應(yīng)適當(dāng)加長對塑料排水板外露長度的要求，同時，嚴禁出現(xiàn)外露長度小于規(guī)范允許長度的現(xiàn)象。見圖1。

圖1 塑料排水板外露長度

2 黏土帷幕墻施工

在軟土地基加固施工中，由于不同年代的沉積和吹填，施工中出現(xiàn)“翻漿”，導(dǎo)致粉砂同淤泥大量摻混的場區(qū)，有的加固區(qū)域周邊地質(zhì)條件復(fù)雜，往往存在下臥透氣層。為保證場區(qū)真空壓力達到設(shè)計要求，通常采取黏土帷幕墻的施工方式進行補救。

2.1 一般設(shè)計施工要求

1）拌和采用雙軸拌和，單軸攪拌葉片直徑為0.7m，樁間搭接0.2m，拌合寬度約1.2m；

2）采用4噴4攪工藝；

3）泥漿密度不小于1.35，可適當(dāng)加入膨潤土；

4）滲透系數(shù)小于5×10-6cm/s；

2.2 施工中常見問題及對策

2.2.1 泥漿密度

泥漿密度對黏土帷幕墻的施工質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。施工中應(yīng)確保專人全天候?qū)δ酀{密度進行檢查，確保其滿足設(shè)計要求。通常出于成本考慮，黏土帷幕墻原材僅選用普通黏土與水進行攪拌。根據(jù)實際施工經(jīng)驗，此方法即便泥漿密度達到設(shè)計要求，所施工黏土帷幕墻質(zhì)量仍難以保證，而適當(dāng)摻入價格較高的膨潤土，則可極大改善施工質(zhì)量。所以在黏土帷幕墻投標(biāo)階段，應(yīng)充分考慮綜合單價，確保滿足施工質(zhì)量要求。

另外，建議在現(xiàn)場條件允許的情況下，盡可能在現(xiàn)場開挖較大的泥漿坑，采用外購成品泥漿進行施工，效果較好。

2.2.2 噴漿攪拌工藝

為確保噴漿攪拌均勻充分，規(guī)范要求每攪拌1m深度所需時間，不得少于1min，而多數(shù)帷幕墻攪拌機的卷揚機轉(zhuǎn)動功率無法滿足此要求，存在較大工程隱患。建議將噴漿管口加大以增加單位時間內(nèi)泥漿泵送量，確保攪拌過程中泥漿量充足，適當(dāng)時，可考慮增加噴、攪次數(shù)，保證黏土帷幕墻泥漿攪拌充足、均勻。

2.2.3 黏土帷幕墻深度確定

在黏土帷幕墻施工前，應(yīng)對加固區(qū)邊界進行地質(zhì)探摸，以確定該處地質(zhì)層分布，從而確定帷幕墻打設(shè)深度。根據(jù)規(guī)范要求，探摸點間距取50m/點。然而，在地質(zhì)分層較為復(fù)雜，且吹填施工中出現(xiàn)“翻漿”，導(dǎo)致粉砂同淤泥大量摻混的場區(qū)，50m/點的探摸結(jié)果較實際有較大偏差。以天津港南疆某場區(qū)真空聯(lián)合堆載預(yù)壓中黏土帷幕墻施工為例，按照設(shè)計深度進行黏土帷幕墻施工后，在抽真空階段仍出現(xiàn)較嚴重漏氣現(xiàn)象，壓力無法達到設(shè)計要求，經(jīng)長臂挖掘機對帷幕墻進行深基礎(chǔ)開挖，發(fā)現(xiàn)多處地質(zhì)透氣層超過設(shè)計黏土帷幕墻深度。因此，建議施工前應(yīng)采用長臂挖掘機，對場區(qū)邊界隨機進行典型開挖，以確定黏土帷幕墻設(shè)計深度是否可剪斷場區(qū)透氣層50 cm以上。

2.2.4 黏土帷幕墻使用壽命

根據(jù)施工經(jīng)驗，黏土帷幕墻實際使用壽命為80～100 d，由于真空聯(lián)合堆載所需施工周期通常遠大于100 d，且該工藝最為重要的聯(lián)合堆載期（滿載）往往處于施工后期，因此，黏土帷幕墻并非最佳施工方案，在條件允許的情況下，建議對邊界處理采用長臂挖掘機深開挖至泥面的方式進行，以確保工程質(zhì)量。

3 真空抽氣施工

3.1 濾水管施工

濾水管作為真空預(yù)壓施工中橫向通水的主要通道，對真空密封膜下真空壓力起著重要作用，特別是在真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工中，濾水管同四通及三通等綁扎施工應(yīng)尤為關(guān)注。通常在真空壓力達到設(shè)計計時壓力后，便開始堆載施工，一旦發(fā)生三通或四通同濾水管間斷裂，直接導(dǎo)致真空壓力下降，且難以查尋斷裂處。因此，在綁扎過程中，建議采取通常“水載”施工綁扎強度的2倍以上，以確保其連接緊密。JTS147—2—2009《真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：濾管埋入水平排水墊層中間。為保證堆載過程中，濾水管不因壓力過大而被壓扁，建議除嚴格控制濾水管原材環(huán)剛度符合設(shè)計指標(biāo)外，需適當(dāng)加深濾水管埋入水平砂墊層的深度。

3.2 真空設(shè)備

1）真空射流泵箱通?？煞譃榱⑹脚c臥式兩種，由于臥式泵箱體積小、重量輕、換泵方便，在“水載”真空預(yù)壓施工中常被采用。立式泵箱由于自身體積較大、換泵困難，但在真空聯(lián)合堆載施工中，由于立式泵箱高度較臥式泵箱高出約1m左右，因此在堆載過程中不易被水淹沒，避免了因山皮土堆載導(dǎo)致泵箱被水淹沒或者因山皮土中砂土與水混合導(dǎo)致射流泵淤堵。同時，在完成堆載施工后，泵箱處通常預(yù)留“泵窩”換泵較為容易。見圖2。

圖2 山皮土“泵窩”處的立式泵箱

2）真空區(qū)堰體搭設(shè)

鋪設(shè)密封膜前，各真空區(qū)域均需在打設(shè)塑料排水板后進行清泥工作，并搭設(shè)擋水堰體以使真空區(qū)域內(nèi)存留足量水，促使壓力達到設(shè)計要求。搭設(shè)堰體在進行中，應(yīng)嚴格控制堰體高度。以天津港南疆某真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工為例，堆載山皮土施工前需先行吹填90 cm黑砂進行堆載，以保護密封膜不被山皮土破壞。因此，在密封膜鋪設(shè)前的堰體搭設(shè)施工中，應(yīng)確保場區(qū)內(nèi)堰體高度不超過40 cm，以確保在完成堆載吹填砂后，堰體上方有足夠的黑砂層用以保護密封膜。

3）附屬配件的保護

堆載施工通常需在較短時間內(nèi)完成大量土石方工程，因此有較多大型施工機械，而場區(qū)內(nèi)配置較多的電纜、射流泵、膜下真空表、檢測單位儀器以及沉降桿等設(shè)施。為避免大型施工機械破壞設(shè)施，建議對膜下真空表、檢測單位儀器以及沉降桿分別綁扎顏色鮮明的刀旗，以作警示作用。同時，加強機械操作人員入場前教育及現(xiàn)場巡視工作。對于各施工分區(qū)內(nèi)電纜，應(yīng)預(yù)留足夠的富裕長度，保證相鄰真空區(qū)域間電纜可按照場區(qū)形狀以直角形式合并于相鄰真空區(qū)壓膜溝中線為準，避免堆載過程中重型機械施工與場區(qū)電纜間相互影響。

4 堆載施工

4.1 土工布鋪設(shè)

多數(shù)設(shè)計中要求土工布的縫合均為20 cm，而在現(xiàn)場縫合中，由于手持縫合機的局限，縫合寬度通常僅能保證10 cm，因此，通常在施工前同設(shè)計溝通，以確認10 cm縫合寬度。

土工布在鋪設(shè)過程中，應(yīng)確保同密封膜緊密結(jié)合，特別是在相鄰真空區(qū)壓膜溝處，縫合土工布時，應(yīng)確保足夠富裕長度，避免后期堆載吹填砂施工過程中，因土工布長度不足，無法滿足密封膜、土工布與堆載吹填砂緊密接合的要求，導(dǎo)致土工布破損，出現(xiàn)吹填砂穿越土工布，直接同密封膜接觸的施工隱患。

需保證泵箱下土工布鋪設(shè)到位。在土工布施工階段，場區(qū)內(nèi)射流泵處于工作狀態(tài)，因此，挪動泵箱以保證土工布鋪設(shè)完整較為困難，建議在放置泵箱前，先行裁剪適當(dāng)大小的土工布鋪設(shè)于泵箱下。在土工布鋪設(shè)階段，僅需將其同現(xiàn)場鋪設(shè)土工布完成縫合，即可滿足施工要求。

4.2 堆載吹填砂

為避免堆載山皮土與密封膜直接接觸造成損壞，通常需進行堆載吹填砂施工。根據(jù)場區(qū)需要，通常需分層施工，在第一層吹填施工中，應(yīng)注意吹填砂管口不得正對土工布，以避免因吹填管道壓力過大，導(dǎo)致土工布破損，吹填砂穿越土工布，直接同密封膜接觸。

為避免吹填砂流失嚴重，在真空場區(qū)最外側(cè)，需利用砂袋搭設(shè)臨時圍堰。然而搭設(shè)臨時圍堰仍難以避免吹填砂隨排水過程中所發(fā)生的流失現(xiàn)象，因此，建議除保證所搭設(shè)臨時圍堰高于設(shè)計吹填厚度一定高度外，需在圍堰內(nèi)側(cè)鋪設(shè)一層防水編織布，待吹填砂沉降密實后，將圍堰高出設(shè)計部分拆除，用以排水，可最大限度降低吹填過程中排水所造成的大量吹填砂流失。見圖3。

圖3 臨時圍堰需高于吹填厚度

由于場區(qū)內(nèi)存在電纜、泵箱、真空壓力表、沉降桿等儀器設(shè)備，因此在吹填施工中應(yīng)嚴格控制吹填砂原材，避免出現(xiàn)因原材砂含泥量過高，出現(xiàn)“爆管”現(xiàn)象，沖毀周邊真空設(shè)施。

4.3 堆載山皮土

堆載山皮土通常需分級施工，第一級山皮土堆載主要目的是形成場區(qū)內(nèi)充足作業(yè)面，由于下層吹填砂無法滿足重型運輸車輛的行駛，第一級山皮土堆載需采用運輸車輛集中卸料、推土機集中攤鋪的施工方式，逐漸形成作業(yè)平臺。

第二級山皮土在施工前需根據(jù)檢測單位對每日沉降速率的觀測，結(jié)合設(shè)計要求，確定上載時間。堆載中應(yīng)遵循自外向內(nèi)的施工方式，即先行進行施工區(qū)域四周需放坡或相鄰區(qū)域山皮土第二級荷載合龍?zhí)幨┕ぃ髮鰠^(qū)內(nèi)各種儀器集中卸料進行保護后，再行對場區(qū)內(nèi)進行堆載施工。應(yīng)注意，在進行泵箱處山皮土堆載施工過程中，建議將碎石含量較高的山皮土集中堆砌于泵箱周圍，用于搭設(shè)“泵窩”以確保泵箱處不因土與水混合導(dǎo)致真空射流泵淤堵。

5 結(jié)語

聯(lián)合堆載滿載后的預(yù)壓效果，對于整個工程具有舉足輕重的作用。根據(jù)堆載場區(qū)情況合理優(yōu)化真空抽氣等，合理安排堆載施工流程，堆載中對現(xiàn)場情況的及時觀測和分析是重中之重。由于業(yè)主要求、地質(zhì)情況、堆載方式、場區(qū)面積、施工周邊環(huán)境等因素不同，對于場區(qū)整體施工有著不同程度的影響。本文僅以天津港南疆某真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工為例闡述相關(guān)問題及對策，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行綜合考慮及多方協(xié)商，以便進行科學(xué)合理的工程決策，確保工程進度、質(zhì)量以及成本最優(yōu)化。

[1] JTS257—2008，水運工程質(zhì)量檢驗標(biāo)準[S].

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

[3] 侯延祥，李輝.防滲粘土帷幕墻在軟基加固中的應(yīng)用 [J].港工技術(shù)，2004（12）：48-50.