真空預壓法在軟土地基中的應用及效果分析

鄒秋云

珠海水務集團有限公司 廣東珠海 519000

摘要：采用真空預壓法處理珠海西部地區(qū)某水廠擴建工程軟基，處理淤泥層的平均厚度達到6m以上，軟基上施加真空壓力80kPa，90d后地基表面沉降量達到80cm以上，地基平均固結度超過90%，滿足設計要求處理后的軟土地基物理力學性質(zhì)變化明顯，表明采用真空預壓法處理本工程軟基是可行的，同時對真空預壓過程中的施工、監(jiān)測等進行分析。

關鍵詞：真空預壓；軟基；沉降；監(jiān)測

1 工程概況

水廠一期設計規(guī)模12萬m 3/d。本期（二期）設計規(guī)模16萬m 3/d，遠期水廠擴建至60萬m 3/d。水廠現(xiàn)狀一期圍墻范圍內(nèi)用地面積6.9萬m2，水廠二期及遠期用地6.0萬m2。水廠本期建設16萬m 3/d的常規(guī)處理工藝流程和28萬m 3/d的污泥處理工藝流程，部分構筑物土建規(guī)模按水廠終期60萬m 3/d考慮建設。本次擴建工程內(nèi)容主要包括：機械混合折板絮凝平流沉淀池（下疊清水池）、V型濾池、反沖洗泵房、綜合加藥間、排泥池、濃縮池、污泥平衡池、脫水機房及配電間、鼓風機房及反沖洗泵房等工程內(nèi)容。擬建場地有厚度不均的淤泥，為了滿足場坪及道路的使用要求，需對場地進行軟基處理，總處理面積約33429m2。

2 地質(zhì)情況

2.1 地形地貌

擬建項目場地位于珠海市斗門區(qū)，東鄰X589線主干道，場地西、北鄰近山區(qū)，東南逐漸平緩，為丘陵與濱海平原過渡帶地貌單元。現(xiàn)場地內(nèi)分布有人工堆填的素填土，林木、植被密布及零星溝塘，場地總體地勢北高南低，地面高程 -1.92～5.92 m，地形起伏較大。

2.2 地層巖性

據(jù)鉆探結果，場地內(nèi)自上而下分布有第四系全新統(tǒng)人工填土層，、第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層、第四系全新統(tǒng)殘積土層及寒武系八村群砂巖。各地層工程地質(zhì)特征分述如下：

2.3 地下水

擬建項目場地勘察深度內(nèi)地下水為多層狀的含水結構，主要分布有上層滯水、孔隙潛水和基巖裂隙水。上層滯水分布于人工素填土中，水量貧乏；孔隙潛水賦存于第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層的礫砂（中砂、細砂）中，具有微承壓性，富水性、透水性較好，水量一般；基巖裂隙水分布于風化砂巖裂隙中，水量中等。場地內(nèi)的淤泥、粉質(zhì)粘土和砂質(zhì)粘性土③為相對隔水層或弱透水層。場地地下水主要受大氣降水及地下水逕流補給，以蒸發(fā)及地下水逕流排泄。地下水位隨季節(jié)而變化，施工期間正值平水期，測得鉆孔內(nèi)穩(wěn)定地下水位埋深0.35～2.81m，相當于標高- 0.38～4.74m，預計年水位差1.80m（最低地下水位埋深1.85m，最高地下水位埋深0.05m）。

3 軟基處理總體設計

真空預壓前首先要在地基上鋪設砂墊層等水平排水層和打入塑料排水板等垂直排水通道，在砂墊層上鋪設塑料密封膜，將四周埋設于不透氣層頂面以下至少50.0 cm，使地基與大氣層隔離；然后采用射流泵在密封膜下抽真空形成負壓，降低地基內(nèi)的孔隙水壓力，增加地基的有效應力，使土體加固以提高地基承載力。

真空預壓排水固結系統(tǒng)可分為施壓系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和密封系統(tǒng)。真空預壓加固的主要技術難點和施工關鍵在于保證真空設備效能、地基深部真空度的傳遞與維持和軟基密封效果等，加固過程要求始終保持膜下真空度≥80.0 kPa，盡量減少在橫向與豎向排水系統(tǒng)中的真空度傳遞損失，真空度的產(chǎn)生、深部傳遞與維持是軟基加固成功與否的關鍵核心技術。因此，對真空度的傳遞過程采取積極有效的控制措施是真空預壓施工質(zhì)量控制的重點。真空預壓排水固結系統(tǒng)的組成結構如圖。

4 真空預壓施工及監(jiān)測

4.1 真空預壓排水固結施工

施工總體順序：平整場地→鋪設砂墊層、施工攪拌樁及水泥漿密封墻封閉帷幕→打設塑料排水板→挖設密封溝→埋設真空濾管，檢測儀器→鋪設真空膜→安裝真空設備、抽真空施工→滿載預壓及卸載→整平場地、設排水明溝。

4.2施工監(jiān)測

真空預壓施工的監(jiān)測和檢測內(nèi)容較多，主要觀 測項目為地面沉降、真空度、孔隙水壓力、土體分層 沉降和水平位移等，以及加固前、后的鉆孔原狀土工試驗和原位十字板試驗。在砂墊層和塑料排水板施工期間應每隔3d 觀測1次，開始抽真空時要每天觀測1次，15 d 后可每隔3 d觀測1次，如果觀測數(shù)據(jù)變化很小可逐步延長至每周觀測1次。

5 常見問題分析

5.1設計方案的優(yōu)化

建設單位應會同各參見單位對設計方案進行優(yōu)化和優(yōu)選，針對工程實際情況選擇工期短、質(zhì)量好、投資少的設計方案。首先的優(yōu)化對象是真空預壓施工中塑料排水板材料的選定，其次是加固深度的確定—塑料排水板的打設深度，加固單元體內(nèi)的塑料排水板的密度—塑料排水板的平面布設形式的間距，即通過設計計算確定合理的打設深度、最小的布設密度（最 大間距），最短的工期，獲得將要達到設計要求的令人滿意的施工質(zhì)量。

5.2回填土的質(zhì)量要求

某些工程由于工程需要在軟基加固前期先回填一定量的土方，在回填過程中回填材料、回填工藝的控制應該結合后續(xù)工程來綜合考慮。若回填料含有建筑垃圾等雜物、回填料粒徑偏大、回填位置不準確等都將影響后期插板質(zhì)量工效和真空預壓的氣密性。若何填時需在場地內(nèi)鋪設的是臨時道路，需有總體規(guī)劃，并且要及時提供清晰充足的回填施工資料，這是應該引起注意和加以改正的，以保證后續(xù)工程的順利進行。

5.3砂墊層的意義

目前的真空預壓塑料板排水固結法施工水平和要求中，砂墊層是一個必不可少的工藝層，它不是普通意義上的回填土方。砂墊層是作為土體內(nèi)部塑料板排水和土體外部真空設備抽氣抽水的十分重要的中介層，因此砂墊層的材質(zhì)要求及施工工藝都比較嚴格，砂料的均勻性，通水能力，含泥量一般設計上都應有明確的規(guī)定，施工時對砂墊層場地的平整度以及不混入影響排水的雜質(zhì)的質(zhì)量要求也是必要的，否則將直接影響到軟基加固效果。同時砂墊層厚度的確定，除應考慮排水作用外，還應滿足插板機械的行走不致使場地產(chǎn)生較大破壞的作用。

5.4真空預壓的氣密性

真空預壓的氣密性保證作為施工的關鍵控制點，是受到諸多因素綜合影響的，它涉及到 施工工藝、工藝材料、工程材料、施工態(tài)度等，如壓膜溝的設計尺寸是否合乎現(xiàn)場實際，封閉膜的材料，加工水平能否達到要求，回填密封溝選用粘土的粘粒含量是否符合密封要求，遇有突變地質(zhì)特征或設計未考慮到等情況時，能否采取必要的補救手段等。就目前的總體施工水平來看，經(jīng)驗多的施工單位都能注意到如上問題來保證氣密性，但有些施工隊伍因忽略了某項因素或遇到問題沒有引起重視而造成了工程的返工和延誤工期的后果。

5.5膜上覆水要求

膜上覆水需逐次進行，第一次覆水水深1.0m，覆水過程中密切注意沉降，側(cè)向位移，真空度和圍堰滲漏情況，遇有險情及時停止，補救后繼續(xù)，最終保證膜上荷載約15kPa，卸載首先卸除膜上荷載，再卸除真空荷載，注意監(jiān)測沉降反彈。

5.6塑料排水板打設要求

塑料排水板進場時的規(guī)格、材質(zhì)和排水性能應符合設計要求和《塑料排水板質(zhì)量檢驗標準》，按照抽檢程序送檢合格后方可使用，新到場的排水板要進行有效苫蓋，避免日曬、雨淋和水浸，防止老化。

打板機就位后要調(diào)整套管的垂直度，根據(jù)塑料排水板的底高程反算需打入排水板的長度，將塑料排水板送入樁桿時嚴禁出現(xiàn)扭結、斷裂和撕破濾膜的現(xiàn)象，尤其在大風天氣施工時更應注意，要求施工時有專人負責捋順排水板，確保排水板平順地進入樁桿。在接板時必須按規(guī)范要求將板外濾布剝開，板芯搭接≥20.0 cm，然后合上濾布并用尼龍繩固定，同時做好記錄。需接長的塑料排水板接頭不超過1 個，且?guī)в薪宇^的排水板不應超過總數(shù)的10 %，相鄰排水板不能同時出現(xiàn)接頭，施工排水板時要及時清理板頭周邊的淤泥。如遇填石范圍，先翻挖部分填石，然后再引孔打設塑料排水板。排水板施工時建議配置電子記錄儀，嚴格控制排水板深度，并配置樁靴，嚴格控制回帶。

6 結語

本人針對真空預壓法軟基加固施工目前仍存在的不足或有關問題，在幾個大的方面做了簡要的概述，結合多年真空預壓施工經(jīng)驗，總結真空預壓軟基加固施工質(zhì)量控制的要點，對影響施工質(zhì)量的常見問題給出應對措施，并提出了相關的改進辦法。具體在工程實際運用過程中可根據(jù)具體工程實例完善優(yōu)化，并結合工期、造價等實際情況適當選擇軟基方案。

參考文獻：

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[2]董國安.真空預壓技術幾個問題的實踐與探索.港工技術，1999

[3]陳環(huán).真空預壓法機理研究十年.港口工程，1991

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面波法是針對巖土的原位進行探測的一種新興物探方法，此種方法主要是利用面波的傳播速度以及頻散特性與巖土物理力學性質(zhì)之間的關系，從而來進行工程地質(zhì)問題的解決。

三、資料的分析與解釋

工程物探工作中數(shù)據(jù)的采集是關鍵，與此同時如何將所采集到的相關數(shù)據(jù)再進行分析、計算以及解釋是整個工程項目的重中之重。工程數(shù)據(jù)解釋成果的正確度將直接關系到巖土層工程問題分析，判斷以及處理的結果，事關整個工程的安全性。例如在彈性波的勘測過程中，首先需要進行的就是將干擾波進行分離和壓制，然后對一些能夠解決某一特定工程地質(zhì)問題的有效波進行保留。在實際的工程過程中，可以結合軟硬件以及實踐經(jīng)驗，去偽存真對一些干擾波以及有效波進行識別，從而得到真實的正確的解釋成果。與此同時，場地的復雜性也將容易導致物探異常的多解性，在資料解釋時應該針對各種異常情況進行必要的歸類分析，再加之與原位測試、鉆探以及室內(nèi)研究成果進行有效的結果對比與驗證，才能夠充分確保解釋結果的真實性。

四、物探方法在巖土工程勘察中的實踐

（一）巖溶勘探

以貴州某火電站工程為例，此火電站位于巖溶的發(fā)育帶。巖溶通常會具有弱波抗阻以及低電阻率的特性，在進行物探時能夠產(chǎn)生物探異常。此工程可以通過充分的利用巖溶的地球物理特性，再加之采用高密度電法與地震影響法相結合的物探方法來進行巖層的勘探。地震映像為主，高密度電法為輔的綜合性物探方法能夠很好的查明地下熔巖的發(fā)育狀況以及分布規(guī)律、規(guī)模，從而確?？碧匠晒臏蚀_度及完整性。

（二）工程選址

工程選址需要根據(jù)工區(qū)的地域物理條件及工作要求，再結合物探方法進行淺層的地震分析?，F(xiàn)場需要采用相關的炸藥進行激發(fā)，工程地震儀以及陸地縱波檢波器進行接收。除此之外就是資料的處理，可以采用相關軟件進行分析及精細處理。通過工程的物探方法能夠比較明確的查明廠區(qū)的巖層覆蓋厚度以及強風化層的厚度等，從而能夠為工程的設計及可行性的研究提供必要的幫助。

結語

綜上所述，工程物探方法具有多樣性，巖土工程勘查中綜合多種物探手段，可以根據(jù)地質(zhì)結構以及地址目的的不同來進行物探方法的有效選擇及應用。本文通過對各種工程物探方法的工作原理以及工程物探方法的實際應用案例進行充分分析，在一定程度上能夠體現(xiàn)出綜合物探方法在巖土工程勘察中的重要作用。在工程勘察中適當?shù)耐度胛锾椒椒?，將能夠有效的提高勘察工作的效率，并且能夠降低造價，對提高整個勘察工作的質(zhì)量起著至關重要的作用。與此同時也不難發(fā)現(xiàn)工程物探方法具有相當廣泛的應用前景以及較好的經(jīng)濟及社會效益。

參考文獻：

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