大面积吹填软土地基真空预压施工工艺探讨

陈立伟

(交通运输部天津水运工程科学研究所 天津 300456)

1 工程概况

工程位于天津市南港工业区预留码头及工业发展区，该区域为围海造陆形成，原始泥面标高较低，故采用冲填土回填。冲填土为挖泥船挖出的泥水混合物，通过输泥管输送到需填高地段并经沉淀排水后形成沉积土，具有土颗粒细、排水固结时间长、含水量大的特点，土体在形成初期常处于流动状态，强度要经过一定固结时间才能逐渐提高，这类土属于强度低和压缩性大的欠固结土。近年，采取真空预压的方式进行地基处理取得了丰富的经验和发展，本文以具体工程为例，详细介绍该项目的施工过程，分析存在的缺点及不足，总结经验教训，为类似工程提供借鉴。

2 吹填淤泥表面处理措施

该工程的冲填土以淤泥及淤泥质土为主，含水率可高达 100%以上，因其自身固结速度很低，场地一般经过1年以上的晾晒方可提高表面的承载力，故等其自然固结时间成本过高。由于吹填完成时间较短，场地无法满足施工机械进场，常规真空预压无法进行，根据沿海地区多年积累的地基处理工程经验，可采用人工打设长度较小的塑料排水板的预处理方法。具体步骤如下：

①在吹填泥面铺设一层编织布和一层无纺土工布。土工布铺设前要对其进行外观检查，如有伤痕、裂口要做修补处理，人工将布展开铺放，应松紧适宜，土工布铺设的搭接长度不小于 500mm。土工布铺设完毕后及时将搭接处及周边位置用袋装土压好，防止被大风卷起，并尽快进行下道工序的施工。

②人工插设竖向塑料排水板，首先对排水板的下端口进行密封处理(可采用沥青膏密封)，以防止底部的淤泥进入而堵塞塑料排水板的排水通道。排水板按正方形布置，真空预压区排水板间距为 1.0m，人工插板长度根据土的软硬不同定为3.0～5.0m。

③铺设水平滤管，真空滤管采用直径 40mm 的塑料软管，并将滤管与排水板紧密连接，外面再包裹1层 150g/m2的土工布，避免淤泥中的土颗粒堵塞滤管，影响排水效果。

④铺设 2层密封膜，连接抽真空设备(大约每1200m2布置1台泵)，进行抽气施工。

以上步骤可以加快表层土的固结，同时会增加建设投资。在工期要求不紧张的前提下，可先进行吹填区域的晾晒(静置)，晾晒时间为 2～3年，待表层土具有一定承载力后施工机械即可进场。

3 吹填砂垫层施工

根据中交上海航道勘察设计研究院有限公司的工程实例分析可知，砂垫层在真空预压中不仅具有水平向的排水通道作用，它自身还具有一定的重力，这一点是无砂垫层真空预压方法无法做到的，尽管其自身质量较小，但能在避免浅层土抗剪强度随深度减小而快速降低方面切实发挥优势作用。

在浅层抽水施工完毕，具备机械进场条件后，应进行水平排水通道砂垫层的施工。本工程砂垫层厚度为 0.8m，地基处理总面积为 315万 m2，预计使用砂量达到 252万 m3。由于本工程吹填粉砂的工程量大、工期紧，同时考虑泥浆泵的排距及施工现场的实际情况，为保证吹填工期，直接使用安装在船上的泥浆泵及大型真空泵进行吹填砂施工。采用 600～1000t的自航驳，从砂源地把砂运到吹砂施工现场，然后用泥浆泵及高压水枪将粉砂吹填到位。

4 打设塑料排水板

根据交通部第一航务工程局的试验，真空预压处理地基必须设置塑料排水板或砂井，否则难以奏效。塑料排水板既起着竖向排水、加快土体固结的作用，同时又起到传递真空度的作用。本工程的塑料排水板使用B+C型板，采用徐州生产的ZTG系列钢轨式插板桩机。塑料排水板正方形布置，间距 0.8m，外露0.6m，排水板底标高为-13.0m。在打设塑料排水板之前，首先对场地标高进行量测，计算该加固区排水板的平均板长为20m。

5 开挖压膜沟

压膜沟开挖前用经纬仪放线，开挖时应保证断面尺寸，切断透水层，开挖深度不小于150cm并挖至不透水层顶面以下 50cm，开挖边坡符合设计要求，宜为 2∶1。

本工程吹填区压膜沟开挖范围内局部夹有粉土透镜体，由于粉土具有透气、透水的性质，尤其是在内外大气压力差的情况下，如果密封膜没有埋入透气层以下，会造成预压区局部漏气，真空度难以达到，进而影响预压效果。针对本工程的粉土层，压膜沟开挖过程中应采用黏土进行换填处理，同时为了确保压膜沟的密封性，施工中各区同时铺膜，共同进行压膜沟处膜角的密封处理。

6 真空预压施工

6.1 滤管布设

深层真空预压的滤管采用直径为 63mm的透水软管，在竖向塑料排水板打设完成后，首先清理砂垫层上的石子等尖锐杂物和插板带上来的泥浆，然后在砂垫层中开挖砂沟，滤管埋入沟深不小于 20cm，并用中粗砂回填。

6.2 密封膜铺设

密封膜铺设时，要顺风向把膜展开，不能完全绷紧，留有一点余量，展开后每层要进行检查修补，密封膜的四周均应埋入压膜沟内，用黏土填沟，所填黏土要湿而软，不能有大块，以确保密封性。在铺膜过程中，每隔10m放1个砂袋，压住密封膜。

踩膜施工对于保证膜的密封效果非常重要，踩膜时，应自一端向两侧进行，所有人员均赤脚作业，安排专人负责质量，保证踩膜深度，3层密封膜分 3次完成。

6.3 真空泵安装

真空射流泵大约每1000m2布置一台，要求功率不小于 7500W，能保证真空压力不小于 90kPa，射流泵与滤管相连的接口距地基处理分区边线应不小于 5m。施工现场要有备用的真空泵，保证施工人员可以及时更换不能正常工作的真空泵，水箱底座用袋装土垫高，使水箱进水口和出膜口保持在同一水平面，出膜口与水箱之间用波纹管连接。

6.4 真空预压

每个小区设 25台真空泵，在真空泵系统安装完毕后应进行试抽，保证正式抽气时泵上真空度达到85kPa以上。为此应保证抽气持续时间及连续性符合设计要求。

真空预压期间，监测单位对孔隙水压力、真空度、沉降水平位移等指标均进行现场测试，满足卸载标准后方可卸载。

6.5 现场整平及开挖排水沟

卸载完成后，由于各小区的沉降量大小不一，造成地势高低不平，采用挖掘机、推土机、自卸汽车等进行整平，并在各个小区周边设置网状排水沟，其排水能力应满足雨季最大径流量，防止处理完的地块被积水浸泡。

7 结 语

①浅层抽水固结是一种快速提高吹填淤泥承载力的有效方法，可以缩短吹填淤泥的晾晒时间。

②针对透气层应进行压膜沟处膜角的密封处理，确保压膜沟的密封性。

③通过在密封膜上覆水，一方面增加密封膜上的荷载，另一方面可以延缓膜的老化。

④经过本工程的施工作业实施，进一步丰富了真空预压施工的实践经验，对今后南港地区和其他类似软基处理工程均具有指导借鉴意义。