真空預(yù)壓技術(shù)在大面積地坪施工中的應(yīng)用
——以上海浦東國際機(jī)場西貨運(yùn)區(qū)3#貨運(yùn)站為例

上海建工集團(tuán)股份有限公司總承包部 上海 200080

1 場地特征及設(shè)計要求

本場地地基土分布總體比較穩(wěn)定，僅在局部第⑦1層層面埋深有一些變化。自地表以下50.39 m深度范圍內(nèi)均屬第四系河口、濱海、淺海、沼澤、溺谷、湖沼相沉積層，主要由飽和黏性土、粉性土、砂土組成。按其沉積時代、成因類型及其物理力學(xué)性質(zhì)的差異可劃分為7 個主要層次。擬建場地淺部地下水屬潛水類型，受大氣降水及地表逕流補(bǔ)給。所測得的地下水靜止水位埋深一般在0.98～2.70 m之間，其相應(yīng)標(biāo)高一般在2.98～1.29 m之間。

真空預(yù)壓地基處理設(shè)計要求：

（a）處理后總沉降量不少于0.34 m；

（b）控制工后地面不均勻沉降量≤0.2%；

（c）處理后表層承載力特征值≥120 kPa；

（d）處理范圍內(nèi)交工時平均固結(jié)度≥85%。

2 真空預(yù)壓場地分塊

本工程處理區(qū)塊較為規(guī)則，成長條形，根據(jù)以往工程經(jīng)驗，處理區(qū)塊越接近正方形，其真空預(yù)壓處理效果越好，因此將真空預(yù)壓區(qū)域分為3 個近似正方形的處理區(qū)塊，設(shè)置2 條內(nèi)部密封墻，從而保證真空預(yù)壓效果。3 個區(qū)塊的劃分應(yīng)盡量相等，同時內(nèi)部墻密封應(yīng)盡量避開工程樁位置，避免后期樁基打設(shè)困難。經(jīng)綜合考慮，區(qū)塊按212.5 m（長）×141.55 m（寬），239.40 m（長）×141.55 m（寬）、210.50 m（長）×141.55 m（寬）劃分。

3 真空預(yù)壓排水系統(tǒng)[1-4]

3.1 豎向排水系統(tǒng)

本工程需要處理的軟土層深度小于20 m，根據(jù)相關(guān)規(guī)范及工程經(jīng)驗，采用SPB100-B型塑料排水板可滿足工程處理深度要求且成本較小。

排水板的間距根據(jù)土的固結(jié)特性及工期要求，并考慮到施工影響因素同步計算確定，其最大間距采用井徑比n控制，根據(jù)工程經(jīng)驗，排水板間距通常為1.2～1.5 m，多采用正三角形布置。打設(shè)深度以沉降控制為主，以滿足目標(biāo)沉降值要求。

經(jīng)綜合對比分析，排水板打設(shè)深度超過13 m時即能滿足沉降量不小于34 cm的要求，因此排水板打設(shè)深度設(shè)計為13 m。間距主要影響其抽真空時間，本工程選擇間距1.4 m能滿足工期要求，因此排水板布置按照間距1.4 m采用正三角形布置（圖1）。

3.2 水平排水系統(tǒng)

真空預(yù)壓水平排水系統(tǒng)包括主管、濾管及砂墊層，在真空預(yù)壓加固地基過程中起水平排水和傳遞真空度的雙重作用。

圖1 排水板間距及插打深度示意

砂墊層一方面為豎向排水和水平排水管路創(chuàng)造聯(lián)絡(luò)通道保持排水通暢，另一方面保護(hù)水平排水管路不外露、不拉裂，考慮本工程水平排水管路布置間距較緊密，同時選用的波紋管自身具有一定柔韌度，同時本工程目標(biāo)沉降量較?。?40 mm），因此砂墊層厚度采用較小值，另外結(jié)合我公司在上海地區(qū)工程經(jīng)驗，綜合考慮后確定預(yù)壓法處理地基在地表均勻鋪設(shè)厚35 cm的中、粗砂作為水平墊層。

從上市公司近幾年從業(yè)人員數(shù)據(jù)中分析可以得出，銷售人員占比逐年穩(wěn)步上升，其中客服人員在2017年更是呈現(xiàn)迅速增長的情況，這與近年來企業(yè)重視客戶服務(wù)以及電商的發(fā)展壯大有關(guān)。

主管及濾管：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定水平排水管路宜采用Φ60～Φ70 mm的鐵管或硬塑料管。采用直徑較大的波紋管一方面具有較強(qiáng)的變形能力，另一方面又有足夠的孔隙供地下水排出，結(jié)合工程實(shí)際需要，本工程主管采用波紋管，外徑為75 mm，濾管采用打孔波紋管，外徑為63 mm，按主管間距12 m和濾管間距6 m布置。

4 真空預(yù)壓密封系統(tǒng)[5-7]

4.1 密封墻

密封墻主要作用為切斷處理區(qū)域與外界的大氣聯(lián)系，保證真空預(yù)壓施工區(qū)域的氣密性，常規(guī)可選擇水泥攪拌樁和泥漿攪拌樁。水泥攪拌樁由于摻入一定比例的水泥，其樁體剛度較好，多用于樁體建筑物基礎(chǔ)位置的情況，但在剛度提高的同時，其脆性也會增強(qiáng)，由于真空預(yù)壓期間土體會產(chǎn)生內(nèi)聚效應(yīng)，若密封墻剛度過大，極易出現(xiàn)裂縫，破壞施工區(qū)域密封性，因此本工程根據(jù)其密封墻位置的不同采用不同形式的攪拌樁作為密封墻（圖2）。外圍密封墻采用2 排雙軸泥漿攪拌樁，攪拌樁Φ700 mm，搭接寬度200 mm，泥漿相對密度為1.20～1.35，成樁后滲透系數(shù)不大于1×10-6mm/s。內(nèi)部密封墻采用雙排雙軸水泥攪拌樁，攪拌樁Φ700 mm，搭接寬度200 mm，水灰比為1.95，采用P.C 32.5水泥，成樁后滲透系數(shù)不大于1×10-6mm/s。本工程真空預(yù)壓邊界已沿建筑物基礎(chǔ)外邊線外擴(kuò)4～5 m，攪拌樁不會對建筑基礎(chǔ)施工造成影響，因此可將真空預(yù)壓邊界線作為外圍密封墻中心線。

根據(jù)地質(zhì)勘測報告，場地主要透水層為第②3層砂質(zhì)粉土，密封墻的插打須穿過②3層，其層底標(biāo)高為－1.64～－3.96 m，密封墻樁頂標(biāo)高為+3.60 m，則樁長最小應(yīng)為7.56 m，經(jīng)綜合考慮，本工程密封墻樁長為9 m。

4.2 密封溝

圖2 攪拌樁搭接示意

根據(jù)工程需要，密封溝設(shè)計深度為1.5 m，上寬為2.1 m，下寬為1.2 m。開挖密封溝時需挖至攪拌樁頂面以下0.5 m，保證密封膜跟水泥黏土攪拌樁緊密結(jié)合，防止漏氣。密封膜應(yīng)緊貼密封溝的內(nèi)壁鋪設(shè)，并將膜放至溝底，然后分層回填黏土壓實(shí)。

圖3 外圍密封溝大樣

圖4 內(nèi)部密封溝橫斷面示意

4.3 土工布

在砂墊層里完成水平排水管路的鋪設(shè)后，鋪設(shè)真空膜之前必須在砂墊層上先鋪設(shè)1 層無紡?fù)凉げ?，避免真空膜因直接接觸砂墊層或其他尖銳狀物而受損，起保護(hù)真空膜的作用，本工程采用250 g/m2無紡?fù)凉げ?。完成土工布的鋪設(shè)后，在其上鋪設(shè)2 層厚0.14 mm的真空膜以保證真空預(yù)壓的密封。

5 真空預(yù)壓抽真空系統(tǒng)

真空預(yù)壓法主要采用真空泵作為抽真空的設(shè)備，一般來說在真空度相對較小時，膜下真空度隨著真空泵臺數(shù)的增加（即抽真空能量的增大）而明顯提高；當(dāng)真空度達(dá)到較大值，膜下砂墊層中的氣體已相當(dāng)稀薄，真空泵臺數(shù)的增加相對難以改變真空度的大小。真空度越高，每增加1 kPa所需要的真空能量越大，因此根據(jù)規(guī)范規(guī)定，真空預(yù)壓所需真空設(shè)備的數(shù)量可根據(jù)處理面積的大小確定。一般按1 套設(shè)備可抽真空的面積1 000～1 500 m2計算確定。根據(jù)計算，本次工程真空泵數(shù)量為94 臺。

6 預(yù)壓值

根據(jù)《真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，膜下真空度應(yīng)大于87 kPa。通過沉降量與固結(jié)度計算，在目標(biāo)沉降量和固結(jié)度同時滿足要求的前提下確定預(yù)壓荷載值。

根據(jù)上述原則，分別對沉降量和固結(jié)度進(jìn)行試算，確定真空預(yù)壓荷載、塑料排水板深度及間距的關(guān)系如表1。

7 停泵標(biāo)準(zhǔn)

表1 真空預(yù)壓荷載、塑料排水板深度、間距與目標(biāo)沉降值的關(guān)系

根據(jù)設(shè)計院要求，本工程真空預(yù)壓目標(biāo)沉降值不小于34 cm，且處理范圍內(nèi)平均固結(jié)度不小于85%。真空預(yù)壓主要目的在于提高土體固結(jié)度，但由于固結(jié)度無法直接測量，只能通過計算獲得，不能作為表相的判別指標(biāo)，由于固結(jié)度越高，沉降速率越小，為便于從直觀上判斷工程質(zhì)量，采用沉降穩(wěn)定作為停泵標(biāo)準(zhǔn)，同時在總沉降值上需滿足設(shè)計院目標(biāo)沉降值要求。本工程具體停泵標(biāo)準(zhǔn)如下：

（a）各區(qū)塊地表沉降觀測點(diǎn)沉降值平均值不小于34 cm；

（b）各區(qū)塊地表沉降觀測點(diǎn)連續(xù)5 d實(shí)測沉降平均速率小于3 mm/d。

沉降觀測點(diǎn)沉降值均從真空膜鋪設(shè)完成開始起算。由于中間采用了密封墻分割，真空預(yù)壓區(qū)域為3 個獨(dú)立的處理區(qū)塊，各區(qū)塊間不會互相影響，因此各區(qū)塊可作為獨(dú)立區(qū)域考察，在達(dá)到停泵標(biāo)準(zhǔn)后即可停泵。

8 結(jié)語

本項目中的真空預(yù)壓自2012年9月開始施工，到2012年11月全部完成，歷時3 個月，3個區(qū)塊分別沉降342 mm、344 mm、341 mm；固結(jié)度分別為87%、89.4%、86.4%；地基承載力均大于240 kPa，完滿地完成了設(shè)計要求。說明原先設(shè)定的各項參數(shù)均確實(shí)可行，并為上海地區(qū)大面積地坪的地基處理提供了一種可供選擇的方法。