真空預(yù)壓法在吹填厚砂層軟基處理中的應(yīng)用

盧圣武

摘 要：本文針對(duì)大面積軟土地基加固真空預(yù)壓施工，結(jié)合福州某造船廠軟基處理工程特點(diǎn)，介紹了主要施工工藝及控制要點(diǎn)，提出了厚砂層中攪拌密封墻施工方案與大面積真空預(yù)壓施工共用密封墻防裂措施。實(shí)踐證明，真空預(yù)壓法能有效加固表層為厚砂層的淤泥質(zhì)軟土地基，且具有工期短、施工安全、成本低等特點(diǎn)，值得在該地區(qū)進(jìn)一步推廣。

關(guān)鍵詞：真空預(yù)壓 厚砂層 淤泥地基

1.概述

1.1工程概況

福州某造船廠軟基處理工程按使用荷載要求劃分為三個(gè)區(qū)：船塢、船體車間區(qū)域（A區(qū)），面積約416759m2；辦公樓區(qū)域、機(jī)電設(shè)備庫(kù)及廠區(qū)東北角輔助站房區(qū)域（B區(qū)），面積69762m2；船塢底板區(qū)域（C區(qū)），面積約13064m2。

1.2地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)區(qū)原為圍海灘涂地，前期工程吹填砂造地標(biāo)高為+5.70m（85國(guó)家基準(zhǔn)），砂層平均厚度3.2m。場(chǎng)內(nèi)淤泥層具有含水量高、壓縮性大、強(qiáng)度低等特點(diǎn)，該土層是本次軟基加固處理的主要土層。然而，根據(jù)土質(zhì)含水率高的特點(diǎn)和軟土地基大面積加固的需要，綜合考慮工期、造價(jià)、使用荷載要求等因素，確定船塢、船體車間區(qū)域軟基加固采用插打塑料排水板結(jié)合真空預(yù)壓法。

2.真空預(yù)壓施工

2.1工作原理

真空預(yù)壓法是在軟土地基表面通過(guò)鋪設(shè)砂墊層、埋設(shè)豎向排水體，再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，通過(guò)砂墊層內(nèi)埋設(shè)的管道，通過(guò)抽真空裝置。使土體中形成負(fù)壓，將土體孔隙中的孔隙水抽出，從而降低孔隙水壓力，使土體產(chǎn)生固結(jié)、密實(shí)，提高地基承載能力。

2.2施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→鋪設(shè)中粗砂墊層→插打塑料排水板→密封墻施工→鋪設(shè)濾管、埋設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備→鋪設(shè)密封膜→安裝真空設(shè)備、聯(lián)結(jié)主管和真空設(shè)備→試抽真空→填筑覆水圍堰→進(jìn)行真空預(yù)壓→施工監(jiān)測(cè)→滿足設(shè)計(jì)要求后停泵卸載→檢測(cè)軟基處理效果。

3.主要施工工藝及控制要點(diǎn)

3.1鋪設(shè)砂墊層

中粗砂墊層做為抽真空過(guò)程中傳遞真空、水平排水的中介層，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到真空壓力和排水效果。施工前對(duì)砂源進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察，施工過(guò)程中嚴(yán)格按不大于5000m3為一個(gè)批次，進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

3.2插打塑料排水板

1）本工程采用SPB-B型塑料排水板作為垂直排水通道。排水板正方形布置，間距1.0x1.0m，施打深度約22m，下端穿過(guò)淤泥層進(jìn)入粉質(zhì)粘土層500mm以上?？紤]回填砂較厚，插打深度深、土層情況等條件，確定選用振動(dòng)式塑料排水板插板機(jī)。

2）插打過(guò)程垂直度偏差控制在±1.5%內(nèi)，每根回帶長(zhǎng)度不超過(guò)50cm。為保證排水效果，施打過(guò)程應(yīng)防止出現(xiàn)排水板扭結(jié)、斷裂和撕破膜等現(xiàn)象。各區(qū)段插打驗(yàn)收合格后，還應(yīng)清除拔管時(shí)帶出的淤泥，并將外露排水板頭埋置于砂墊層中。

3）對(duì)部分砂層厚，振動(dòng)式插板機(jī)很難穿透的區(qū)域，若強(qiáng)行施工易導(dǎo)致機(jī)械故障率增加，施工效率降低。該區(qū)域采用挖掘機(jī)翻挖砂層后松鋪，翻挖深度不小于1m，表層0.4m仍需用中粗砂攤鋪。

3.3密封墻施工

1）密封墻施工主要目的是隔斷真空預(yù)壓區(qū)與地層中砂性土的水、氣連通，保證真空效果。施工中采用泥漿與地表的砂層拌合形成柔性密封墻。為保證密封效果，采用雙排泥漿攪拌樁重疊密封。泥漿攪拌樁的單樁直徑為Φ700mm，縱橫兩樁彼此搭接200mm，樁中心距500mm，密封墻有效寬度達(dá)1200mm。

2）各區(qū)回填砂厚度不同，為降低砂層對(duì)密封墻施工質(zhì)量的影響，施工前應(yīng)沿各區(qū)密封墻軸線間隔50m進(jìn)行拌墻施工時(shí)，墻底必須穿透砂層進(jìn)入淤泥層1m以上，本工程密封墻深度為4～8m，平均深度為6m。

3）施打前用挖掘機(jī)開(kāi)挖一條以密封墻中軸線為中心線，頂寬1.8m，底寬0.8m，深1.5m的溝槽，可減少密封墻內(nèi)含砂量，又可保證攪拌樁施工時(shí)泥漿不溢出而污染砂墊層。

3.4鋪設(shè)密封膜

1）本工程鋪設(shè)2層厚度在0.14mm以上的聚氯乙烯真空密封膜。所用密封膜應(yīng)根據(jù)各區(qū)施工場(chǎng)地大小，在廠家定制一次性熱粘合成型。加工時(shí)考慮松鋪長(zhǎng)度和每邊埋入密封墻長(zhǎng)度，每邊應(yīng)至少預(yù)留4m以上，防止密封膜拉裂。

2）密封膜鋪設(shè)前應(yīng)將場(chǎng)內(nèi)砂墊層中的淤泥包、尖石等有棱角或尖銳的硬物清除，同時(shí)還需將有鋪膜側(cè)密封溝邊坡修整平順，防止抽真空過(guò)程中密封膜被頂破。

3）鋪設(shè)時(shí)選擇無(wú)風(fēng)或風(fēng)力較小的時(shí)段內(nèi)，要求上膜施工人員必須穿軟底鞋或光腳?，F(xiàn)場(chǎng)鋪膜時(shí)應(yīng)注意適當(dāng)松鋪，不要拉太緊，并隨鋪隨用砂袋進(jìn)行壓膜。

3.5抽真空施工

1）采用先間隔開(kāi)啟半數(shù)真空泵，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)指標(biāo)逐步增加真空泵工作臺(tái)數(shù)。膜下真空度達(dá)到60kPa時(shí)，開(kāi)始全面檢查密封膜是否有漏氣，重點(diǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)桿出膜口與抽真空設(shè)備連接處進(jìn)行檢查。密封膜損壞的地方，抽真空時(shí)會(huì)發(fā)出滋滋的響聲，應(yīng)立即采用專用的膠水貼膜修補(bǔ)。

2）抽真空開(kāi)始恒載計(jì)時(shí)后，前期應(yīng)確保開(kāi)泵率達(dá)到100%，預(yù)壓中后期，在保證膜下真空度的前提下，采取各泵交替運(yùn)轉(zhuǎn)，但應(yīng)保證工作泵數(shù)不少于總數(shù)的80%。

4.1覆水后密封膜破損

1）產(chǎn)生原因

覆水后密封膜破損，首先應(yīng)考慮密封膜質(zhì)量存在問(wèn)題，如膜的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等重要指標(biāo)偏低。其次，密封膜鋪設(shè)前砂層中的尖利物未清除干凈、排水板孔洞未填實(shí)，抽真空施工中均可能造成密封膜破損。

2）處理措施

用砂袋在破損處周邊1m2范圍內(nèi)填筑小型圍堰，排水后清潔膜面，用專用膠水貼膜修補(bǔ)壓實(shí)，施工時(shí)修補(bǔ)用的密封膜不應(yīng)拉太緊。

4.2共用密封墻開(kāi)裂

1）產(chǎn)生原因

相鄰區(qū)共用的密封墻由于受兩側(cè)反向負(fù)壓共同作用，墻體內(nèi)土顆粒被兩側(cè)真空壓力抽走，使墻體開(kāi)裂影響密封性，所以要求密封墻應(yīng)具有足夠的持久氣密性和基本的抗?jié)B能力。

2）處理措施

在攪拌樁施工完成后，需先在密封墻內(nèi)踩入一層寬4m的無(wú)紡?fù)凉げ?。然后在先施工區(qū)分兩次踩入兩層密封膜，踩入深度不小于1m。后施工區(qū)踩入一層窄幅的密封膜，供后續(xù)區(qū)域大面積鋪膜時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)粘合。最后在密封墻內(nèi)填入泥包袋，頂部采用密封膜粘結(jié)封堵。

4.3真空預(yù)壓時(shí)區(qū)外開(kāi)裂

1）產(chǎn)生原因

真空預(yù)壓施工時(shí)，加固區(qū)內(nèi)土體由于真空荷載向場(chǎng)內(nèi)固結(jié)收縮，而使加固區(qū)周邊土體產(chǎn)生裂縫。裂縫發(fā)展到一定程度會(huì)形成漏氣通道影響場(chǎng)內(nèi)真空度。

2）處理措施

調(diào)制一定稠度泥漿灌入縫內(nèi)，泥漿在重力和真空負(fù)壓作用下會(huì)滲入裂縫深處，而填充裂縫形成一定密封效果。

5.1十字板剪切試驗(yàn)

經(jīng)地基處理后，淤泥的原狀土平均抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)168.7%，重塑土平均剪切強(qiáng)度增長(zhǎng)64.3%，土體抗剪強(qiáng)度得到顯著提高。

5.2室內(nèi)土工試驗(yàn)

加固后土中含水量、孔隙比降低、壓縮系數(shù)降低，而土的干密度提高，說(shuō)明軟基處理后土體物理力學(xué)性質(zhì)得到改善。

5.3平面載荷板試驗(yàn)

本工程采用淺層平板（面積1m2）載荷試驗(yàn)確定表層地基承載力。試驗(yàn)加載至80kPa時(shí)，沉降量為2.42mm，加載到160kPa時(shí)，總沉降量為5.55mm，P-s曲線平緩，無(wú)明顯陡降段，地基土承載力特征值fak≥80kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

6.結(jié)語(yǔ)

1）施工中膜下真空度能保持在85～93kPa，證明采用雙排泥漿攪拌的密封墻，通過(guò)四噴四攪工藝施工，能有效降低表面砂層的影響，保證密封效果。

2）砂層厚度的確定，應(yīng)結(jié)合陸域形成和軟基處理的需要，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面綜合考慮，但排水砂墊層的質(zhì)量必須保證。

3）共用密封墻的防裂處理措施，即可防止共用密封墻在抽真空過(guò)程中開(kāi)裂漏氣，同時(shí)可對(duì)密封墻進(jìn)行真空排水固結(jié)，達(dá)到加固效果。

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