軟土地基處理中的大面積真空預(yù)壓加固技術(shù)

李海良 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

本工程位于廣州市南沙區(qū)龍穴島，所在區(qū)域為吹填砂形成陸域，以軟土地基居多，設(shè)計采用真空預(yù)壓的方式進(jìn)行加固處理，地基處理總面積約120×104m2，小部分碼頭前沿區(qū)域采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理。

2.施工工藝流程

場地整平、砂墊層施工→施打塑料排水板→布埋真空管路→布埋檢測系統(tǒng)→鋪設(shè)密封膜→修筑墩臺→安裝真空泵系統(tǒng)→架設(shè)電纜→周邊密封→調(diào)試真空泵系統(tǒng)→試抽真空→抽真空維護→停泵卸載→清表及場地平整。

3.土工布及砂墊層鋪設(shè)

在鋪設(shè)砂墊層之前，局部表層土軟弱的區(qū)域鋪設(shè)一層土工墊，如填土或吹填泥面土質(zhì)較好，能直接行走設(shè)備的區(qū)域則不需要鋪設(shè)。土工墊采用雙向以上應(yīng)力土工墊，由一層200g/m2無紡?fù)凉げ?一層土工格柵粘結(jié)組成。土工格柵采用聚丙烯材料，拉伸強度應(yīng)≥40kN/m。

本工程砂墊層共設(shè)置兩層，下層為1.0 m 厚中細(xì)砂墊層，含泥量＜10%，滲透系數(shù)≥1×10-3cm/s，墊層砂干容量≥15kN/m3。上層為0.5m厚中粗砂墊層，含泥量＜5%，滲透系數(shù)≥5×10-3cm/s，墊層砂干重度≥15kN/m3。砂墊層一般使用運輸車輛將砂運送到施工場內(nèi)，最后由推土機、挖掘機進(jìn)行墊層回填、整平。

4.塑料排水板施打

（1）測量放樣。以施工圖紙為基本依據(jù)，在此基礎(chǔ)上繪制樁位布置圖，將其分別編號，隨后安排專業(yè)人員測量放樣，并依次做好標(biāo)記。（2）設(shè)備就位。本次施工中插板機是重要設(shè)備，調(diào)整支架使其保持垂直，通過線墜的方式確保套管位置的合理性。做好插板前的準(zhǔn)備工作，如標(biāo)定套管長度、直徑；施打過程中擾動較大，要求樁尖與塑板形成穩(wěn)定的連接關(guān)系，并緊靠管靴，以免土體混入其中；根據(jù)施工要求靈活接長，該部分應(yīng)具有平順性，以免出現(xiàn)斷管現(xiàn)象。（3）塑料排水板打入到設(shè)計深度后即可拔管，拔管時要連續(xù)緩慢進(jìn)行，中途不得放松吊繩，防止因套管下沉而損壞塑料排水板。拔管時若塑料排水板被帶起長度＞0.5m，則應(yīng)重新沉管插板。（4）剪斷塑料排水板：拔出后剪斷外露的塑料排水板。（5）塑料排水板頭部處理：插好的塑料排水板，頂端埋入砂墊層，埋入長度一般為25～30cm。打設(shè)后外露的排水板不得遭污染，應(yīng)及時清除排水板周圍帶出的泥土并用砂子回填密實。（6）移機至下一塑料排水板樁位。

為較準(zhǔn)確摸清施工區(qū)域軟土分布、埋深情況，結(jié)合工程經(jīng)驗本工程采用超前鉆探的方式進(jìn)行，超前鉆孔間距50m×50m，鉆孔深度以鉆穿淤泥或淤泥質(zhì)圖層進(jìn)入下臥砂層等硬土層1m。鉆孔采用雙橋靜力觸探和鉆探進(jìn)行鉆孔，以探明軟土層底標(biāo)高和下臥砂層等硬土層頂標(biāo)高。施工中根據(jù)超前鉆探明情況控制插板深度，并注意施工觀察，避免排水板板端插入下臥砂層等透氣層，影響抽真空效果。在材料選用上應(yīng)注意，當(dāng)插板深度≤25m時，塑料排水板選用SPB-B型，當(dāng)插板深度＞25m時，選用SPB-C型。

5.施工方法

5.1 管路制作

主干管選用的是U-PVC 管，根據(jù)實際情況調(diào)整壁厚，要求為δ=3.5～4.0mm，通徑均為76mm，長4～6m，其具備的承載能力可達(dá)到400 kPa。設(shè)置濾管，所用材料為U-PVC 硬塑料管，規(guī)格為通徑50mm，δ≥1.2mm，以5～8cm為間距依次在該處鉆孔，要求各孔直徑為5～7mm，于外側(cè)緊密包裹無紡?fù)凉げ?，要求其只具備透水性，而不出現(xiàn)透砂現(xiàn)象。

5.2 埋設(shè)真空管路和膜下測頭

濾管采取框形布置原則，各管材間距≤6m。軟土地基劃分為多個真空預(yù)壓尺寸，合理設(shè)置好濾管后再將其與主管連接，考慮到穩(wěn)定性要求，均采取柔性膠管調(diào)節(jié)的方式，考慮到地基沉降的影響，濾管易發(fā)生拉斷現(xiàn)象，要求套接長度至少達(dá)10cm；產(chǎn)生的接頭均使用鐵絲綁扎（使用卡箍效果更好），并以濾管規(guī)格為參考，挖溝用于放置濾管，通常深度約25cm，結(jié)束埋管作業(yè)后使用中粗砂回填。值得注意的是，鋪設(shè)時應(yīng)針對濾管濾膜采取防護措施，以免其受到損傷。

膜下設(shè)置有測量采氣端（即指的是真空測頭），其作用在于檢驗真空度的實際情況，所用裝置為真空表，設(shè)置方式為將其中的集氣塑料管置于預(yù)先設(shè)置好的硬質(zhì)空囊中，再將該整體埋入濾管間，要求其深入砂層的部分至少達(dá)到30cm，同時與加固邊界形成的間距至少達(dá)到5m。設(shè)置好真空測頭后，通過細(xì)管的連接作用使其從密封膜引出，并緊密連接至真空表，利用上述裝置檢測膜下真空度的實際情況。

5.3 鋪設(shè)密封膜

（1）將待鋪設(shè)區(qū)域清理干凈，在成型的砂墊層上鋪編制土工布，此部分主要作為膜下保護層而使用。（2）以現(xiàn)場預(yù)壓區(qū)尺寸為基本依據(jù)，要求每邊增加4m密封膜，此部分材料的制作采取的是一次熱合成型的方式。（3）選擇合適的時段完成鋪膜作業(yè)，要求現(xiàn)場風(fēng)力等級偏低，由于密封膜由2層構(gòu)成，因此要依次完成各層的鋪設(shè)；不可出現(xiàn)膜過度被拉緊的情況，各區(qū)域膜的松緊度應(yīng)維持在相對均勻的水平。（4）現(xiàn)場有多個真空預(yù)壓分區(qū)，其產(chǎn)生的交界區(qū)對于操作工藝提出更高的要求，要求預(yù)留適量的膜接頭，確保整體鋪設(shè)的緊密性。（5）施工人員要對膜形成有效的保護，宜穿軟底鞋，安排專員檢查施工情況，若存在空洞應(yīng)及時粘補，盡可能控制影響范圍。

5.4 踩密封膜

密封墻處的密封膜施工作業(yè)方式較為特殊，選擇的是人工踩膜的方式，且全程均為赤腳作業(yè)，依次完成各層踩膜操作。

5.5 安裝真空泵

本項目施工中使用到真空泵系統(tǒng)，該設(shè)備可提供較強的真空壓力，正常運行狀態(tài)下至少為96kPa。施作墩臺，將其作為真空泵安裝的基礎(chǔ)平臺，同時將水箱也置于該處，通過橡膠波紋管將墩臺上各設(shè)備連接為整體，從而形成真空泵系統(tǒng)。調(diào)整好真空泵進(jìn)水口的位置，其應(yīng)當(dāng)與出膜口相平齊，此條件下真空泵的應(yīng)用效果最佳。

5.6 電網(wǎng)布設(shè)

抽真空設(shè)備的用電從臨近的變壓器接駁，為確保用電安全，嚴(yán)格挑選高品質(zhì)電纜，均選擇高強絕緣電纜。搭建三角形竹架，利用該裝置確保電纜處于架空狀態(tài)，且真空泵分別適配電箱。

5.7 真空預(yù)壓抽氣

結(jié)束上述準(zhǔn)備工作后，接通線路并試運行。要求真空泵為空載狀態(tài)，伴隨其真空度的提高，當(dāng)該值上升至85kPa時即可開始恒壓計時，現(xiàn)場安排專員檢查，分析膜面等區(qū)域的實際情況，若存在漏氣現(xiàn)象應(yīng)及時采取處理措施。

（1）抽真空信息記錄。以設(shè)計要求為準(zhǔn)，按照特定的時間間隔依次檢驗設(shè)備的實際情況，將真空度、運轉(zhuǎn)效率等信息記錄好，以便給設(shè)備性能分析提供依據(jù)。

（2）卸載。根據(jù)地基變形與時間的關(guān)系進(jìn)一步推測，初步估計地基達(dá)到最終沉降狀態(tài)時所耗費的時間，并推算固結(jié)度，當(dāng)該值滿足要求，同時工后殘余沉降控制在25cm以內(nèi)時，則滿足卸載條件，此時應(yīng)及時暫停抽真空作業(yè)。

（3）真空聯(lián)合堆載。本項目中，B1～B8區(qū)的位置較為特殊，均分布在駁船碼頭區(qū)內(nèi)，以碼頭前沿線為基準(zhǔn)劃定作業(yè)區(qū)域，具體為外側(cè)25m至內(nèi)側(cè)45～55m，寬度70～80m的區(qū)間，于該處完成真空聯(lián)合堆載作業(yè)，實際處理厚度以1.5m較為合適。

6.結(jié)束語

基于真空預(yù)壓的方式，軟土地基條件欠佳的問題得到顯著的改善，具有良好的加固效果。從實際應(yīng)用情況來看，真空預(yù)壓的方式在絕大部分軟土地基中都具有適用性，可實現(xiàn)有效的加固，解決了軟土地基施工難度大的問題。但施工中會出現(xiàn)真空度達(dá)不到要求的情況，主要受泥漿攪拌墻的施工質(zhì)量影響，為此在施工過程中必須嚴(yán)格控制其各項指標(biāo)特別是泥漿滲透系數(shù)必須符合設(shè)計要求，使密封膜、泥漿攪拌墻與地下不透氣層組合成密封結(jié)構(gòu)。