深层真空预压法在软土地基中的应用

张志刚 ZHANG Zhi-gang

（山东信诚建设管理有限公司，东营 257091）

0 引言

在软土地基施工中真空预压法有如下优点：①不需要大量堆载，可省去加载和卸载工序，节省大量材料、能源和运输能力，缩短预压时间；②真空预压法所产生的负压使地基土的孔隙水加速排出，可缩短固结时间；同时由于孔隙水排出，渗流速度增大，地下水位降低，由渗流力和降低水位引起的附加应力也随之增大，提高了加固效果。东营港东营港区一突堤码头项目陆域出入场道路路基由于吹填时间短，地质状况复杂，针对软土地基处理各种方法优缺点的对比及综合考虑确定使用深层真空预压法。

1 工程地质状况

吹填土的物质是粘土和粉土、粉砂，在吹填管口处，沉积的土颗粒较粗，远离管口方向逐渐变细，反映出水力分选作用的特点。有时在吹填过程中，由于泥砂的来源有所变化，造成填土在纵横方向上的不均匀性。

典型地质情况如图1 所示。

图1 东营港东营港区一突堤集装箱码头项目典型地质图

2 施工准备

①测量准备：施工进场后根据基准点为引测基点进行引测，将引测资料上报监理单位审核通过后以此作为本工程的测量基点，并定期校核检测。

②材料准备：将所需的材料运往场地便利的地方堆放并用防水布盖好、确保材料质量的安全。（图2）

图2 真空处理断面图

3 主要施工流程及质量控制

真空预压主要包括：施工便道搭设、排水系统施工以及抽真空施工。

①施工临时便道搭设：按施工处理面积及区块划分原则，利用临时施工便道进行处理区块划分，亦为吹填泥面开展施工提供前提条件。施工便道采用“毛竹架+泡沫板”方式搭设。泡沫板规格为1m×2m。

②铺设工作垫层：本工程工作垫层材料选用200g/m2聚丙烯编织布，铺设形式以满足安全施工为标准。具体施工方法如下：

1）选用200g/m2编织布，进场前预加工成50m*20m 块状，卷好并扎紧，利用泡沫板作为临时路运到指定位置。施工人员借助泡沫板用竹竿向前推进铺设，泡沫板随着编织布的铺设向前移动，编织布边缘处需用双线缝合，缝合边缘不小于10cm。从处理区临近周边道路一侧或临时搭设的施工便道，沿处理分区某一方向向前推进方式进行人工摊铺，编织布的拼接采用手提工业缝纫机缝合，包缝或丁缝，搭接宽度≥200mm，缝合尼龙线强度≥150N。铺设完毕的编织布强度不低于编织布本身抗拉强度。为确保编制布铺设的连续性，在加固区四周相应向外延伸1m，并用砂袋或泥袋固定。

2）待编织布铺设完成后铺设竹篱笆。竹篱笆采用单片面积不小于3 平方米，错缝铺设。铺设完成并满足施工人员行走无阻碍。竹篱笆铺设完成后进行竹排绑扎，竹排用竹竿搭成井字形，竹竿间距暂定50cm*30cm，根据场地内铺沙情况需要调整，竹竿搭接不小于1m，交错点用铁丝绑扎，每根竹竿上绑扎点不小于4 个，确保稳定不移动，根据铺砂进度和方向，竹排上再铺设编织布一层。

3）在第二层编织布上铺设砂子，砂子铺设40cm 厚，摊开铺平后为便于运输砂子车辆通行，加铺12mm 厚钢板，钢板并排铺设4 张，作为小型运砂车的临时道路。砂子铺设完成后可进行后续施工。

③打设塑料排水板：采用真空预压法进行流泥固化，竖向排水板按设计要求选用合适的塑料排水板类型。采用轻型插板机打设排水板，排水板直接与滤管连接，需保证连接的密封性。排水板深度10m（底部达到-5.0m 高程），间距为0.7m，正方形布置。

④真空管网铺设及连接：真空管网铺设、连接各区主管布设间距不宜大于30m。 串接滤管、连接“二通”“三通”“四通”: 必须选高强度整体“二通”“三通”“四通”进行连接施工，其强度须高于真空滤管的管体强度。“二通”“三通”“四通”与滤管的连接要充分密实，必须绑扎牢固，防止抽真空时滤管断开破坏排水通道。

1）出膜装置安装：射流真空泵及检测设备的出膜装置表面应清理干净，然后用塑料薄膜包裹后安装。射流真空泵出膜装置应设置在各单元区周边的主滤管上，距离边线距离不少于5m。真空压力测头安放在距离真空泵不少于15m 的单元区四角及中间，周边滤管的最远点，且不得与滤管沟通及靠近。

2）密封沟设置及密封膜铺设：密封膜埋入不透水土层深度不应小于0.8m，相邻密封膜预留间距（即密封沟范围）宜为50～100cm，以确保密封沟密闭性，必要时用粘土回填密封沟。压膜施工时应注意保护密封沟附近排水板与滤管的链接。

3）真空泵的布设：根据规范《真空预压加固软土地基技术规程》的要求采用四周型布置，真空度测头根据设计进行，距加固区边线6～7m，真空泵及真空测头与密封膜连接处应采取措施保证密封性。

4）开泵试验：安装射流泵，连接抽真空设备，试抽气，仔细检查各区膜下密封情况，膜下真空度达到80kPa 以前，膜上不宜覆水。

5）抽气预压：地基处理的真空泵布设参照规范执行。真空预压前期应控制开泵率，并轮换开泵，逐渐增加开泵率，以防止土颗粒在高真空压力下积聚形成土柱，后期开泵率不得低于80%。预压期间应采取有效管理措施，确保有效开泵率和泵机的正常工作状态，未经设计、监理同意不得停泵。在确保真空度的情况下，可适当覆水以提高真空预压效果。覆水高度根据现场实际情况确定，一般不高于80cm。

4 卸载

总的抽真空时间不小于90 天，原则上固结度大于90%，连续5 天平均沉降小于1.5mm/d 时可逐步减压直至停抽。按照设计要求，以书面报告的形式提出停泵要求，经业主单位同意，停止抽真空。

①施工质量要求：抽真空设备宜采用射流泵，其单机功率≥7.5kW，安装好真空泵系统，空载调试真空射流泵，当真空射流泵上真空度达到96kPa 以上，试抽真空。在膜面上、压膜沟处仔细检查有无漏气情况，发现后及时补好。抽真空时应严格控制真空度加载速率，开始时可先开启少数真空泵，并交替开泵。当真空度达到50-60kPa、经检查无漏气现象后，开始膜面蓄水，使吹填土形成一定的固结度，再逐渐增开真空泵，膜下真空度应稳定地维持80kPa以上。真空泵布置密度原则上900～1100m2/台，施工后期抽真空设备开启数量应超过总数的80%。在满足真空度要求的条件下经业主验收，方可停泵卸载，验收指标，真空预压后，0～1.5m 深度处理深度范围内地基承载力特征值fak≧30kPa。

②注意事项：真空系统运行时，应保证负压真空的连续性，正常出水规律为“先大后小，先浑后清”。在运行过程中应经常观察，如出现不出水等异常情况，应立即检查管路是否漏气、真空管是否堵塞，发现情况后及时纠正，若情况严重时要求重新埋设。真空管口应有保护措施，防止杂物掉入管内。为防止滤网损坏，在水平向真空体管线放入前，应认真检查，以保证滤网完好。埋设时确保管道的顺直、并有一定的松施度，按设计要求将真空排水体埋设到准备位置。

5 试验监测

根据设计图纸要求，深层区域处理时主要进行孔隙水压力、深层分层沉降、表层沉降、水位监测、真空度监测及现场原位取土、十字板试验。

①孔隙水压力：根据设计图纸，设置5 个测点，抽真空初期一天测一次，预压满10 天后2 天测一次，30 天后5天一次,60 天后10 天一次。

②深层分层沉降监测：根据设计图纸，设置1 组，抽真空初期一天测一次，预压满10 天后2 天测一次，30 天后5天一次，60 天后10 天一次。

③表层沉降观测：在插塑料排水板之前埋设，并记录原始表高。观测误差不大于2mm，抽真空初期一天测一次，预压满10 天后2 天测一次，60 天后10 天一次。

④真空度监测：在插板后敷设真空膜前埋设5 个真空度测头传感器，抽真空初期一天测一次，预压满10 天后2天测一次，60 天后10 天一次。

⑤为验证试验段预处理效果，增加现场原位测试。加固后钻探取土3 个孔，深度12m，进行室内土工试验，测定天然含水率、孔隙比、重度、饱和度、固结系数、压缩系数、快剪强度等指标。加固后现场做十字板剪切试验3 个点，深度4m，每隔一米试验一次，测定剪切强度。

6 试验检测及结果计算

自2023年4月16 日至8月10 日，检测结果如下：

真空预压区平均标高：3.36m；连续五日平均沉降1.95mm/d。

沉降量推算及固结度计算：依据《真空预压加固软土地基技术规程》JTS 147-2-2009 附录B 及实际沉降资料可得：现场实测沉降资料推算最终沉降量及固结度。

α、β 值确定示意图式中依据《真空预压加固软土地基技术规程》。（图3、图4）

图3 α 、 β 确定示意图

图4 东营港东营港区一凸堤集装箱码头项目α、β 确定示意图

St——满载时间的实测沉降量（m）；

S0——满载开始时的实测沉降量（m）；

t—— 满载预压时间（s），从满载时刻算起；

S∞——最终沉降量（m）；

ɑ、β——待定系数，可根据实测资料确定。

由实际观测点沉降资料可得：根据满载开始时的实测沉降量S0=0.521m，实测沉降量St=1.42m。

拟合求出β=0.981，由现场实测沉降资料推算最终沉降量S∞=1.54m。

由现场实测沉降资料推算固结度U=1.42/1.54×100%=92.21%。

7 结论

沉降-时间曲线达到收敛，实测地面沉降速率连续5d～10d 平均沉降量小于或等于2mm/d；真空预压固结度为92.21%。通过对吹填区深层真空预压的处理，试验检测结果满足地基处理的规范要求。