浅谈软土堤防加高加固中低位真空预压法的应用

孙立升

【摘 要】低位真空预压法具备施工简便、工期合理、固结效果好、环保无污染的特点，是一种新的较好的加固加高软土堤防的方法。

【关键词】低位真空预压；堤防；加固

1.低位真空预压法及其加固机理

传统的真空预压法是在建筑物建造前，在建筑场地进行真空荷载预压，使地基在真空荷载压力下基本完成固结沉降和提高地基土强度的方法。该方法是需要在被加固的软粘土地基内设置砂井或塑料排沙沙水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封塑料膜使之与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，从而在膜的内外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于地基上的荷载，地基随着等向压力的增加而固结。

低位真空预压法则是采用吹填泥浆取代塑料膜作为真空系统密封层的一种新的真空预压加固软土地基的方法。该方法区别于传统的真空预压法是其水平真空管网布置在吹填淤泥的下部、真空系统将对其上的吹填泥层和其下的软土地基同时作用、所以对于加固后位于其上的吹填土而言、水平真空管网是位于下部的、故称该真空预压法为低位真空预压法。

2.施工工艺程序

现以某堤防为例、该段堤防在实施河道拓浚、利用疏浚土方加高加固堤身过程中发生滑坡、此后经综合比选、决定采用低位真空预压法加以处理。经过几年的试运行、加固效果良好。

（1）场地平整。利用推土机将需加固区域内土体推平、把杂物清除干净。（2）临时围堰填筑。待场地平整完工后、开挖一条隔离沟、并在需加固区域 两侧各填筑—道围堰、围堰要求分层碾压密实、自身稳定、不漏气，不透水，确保加固区四周形成封闭圈。（3）羽冰加固系统。包括垂直水体和水平 排水体。垂直水体主要有塑料排水板，水平排水体包括水平管网、真空集水井及真空排水机组组成。上层加固系统对围堰内填筑的清淤土进行加 固，也由垂直和水平排水系统组成。

a.垂直排水体。地基加固系统的塑糊冰板选用SPA-1型，规格为100×4mm。设板间距0.9m，行距0.78m，插长15m，板宽方向与加固区长度方向平行，采用履带式插板机完成打插作业。打插顺序为：定位；安装塑料排水板；打插塑料排水板，拔导向管；切断排水板；移位开始下—作业。塑料排水板平均打插深度为15.5m，打插完成后露出地面不得少于0.5m。b.水平排水体。水平管网系统包括支管的施工和干管的安装。支管选用Φ60PVC双波纹管，沿塑料排水管纵向展开，并与塑料排水板复式搭接，在干管两侧布设，管道坡降1/1000。间距0.78m，支管—端与干管垂直嵌接，另—端封闭。干管选用Φ200PVC双壁波纹管，一端封闭，另一端通过胶管嵌人真空集水井，干管之间采用承接口连接，内置橡胶圈，单根长25m，坡降1/600。C.真空集水井修建在加固区域的中部，呈圆台型，井底为钢筋混凝土现浇底板，井壁为砖结构，作防水处理。下口内径1.6m，上口内径0.5m，井高3m。井口上部接Φ400钢管，其长度要求高于最高吹填泥面，井内布设潜水泵机组。

（4）观测系统。在塑料排水板和支管施工完成后，即可开始埋设观测系统。此项工程的观测设备为埋设（沉降标，S个孔隙水压计平均布设在加固地层中，即深度分别为15m、12m，gm，6m，3m），以及安装在真空泵上及水平支管尾端的3个真空压力表，1个安装在真空泵上，另2个分别安装在干管两侧某一支管尾端。其埋设时间不能晚于真空管网系统的竣工时间。

（5）吹填工程。上述工程完工后，即可向围堰内吹人泥浆进行密封。吹填之前，最好在围堰内部铺设塑料膜至堰顶，以防止加固过程中产生漏气。吹填时应保持连续性，并根据泥面变化随时移动吹填口位置和溢流口位置，以保证泥面子整度。

（6）真空预压加固。当泥封层吹填完成后，即可开动机泵系统，用真空泵在吹填土层中造成持续的负压，使土层中孔隙水在负压下脱出，并用潜水泵排出，达到加固土层的目的。真空操作要求有水必排，吊管传压。随着压力的逐渐上升，排水量越来越少，排水过程中应根据排出水量的多少适当安排机组的运行。实施真空预压后，吹填土层固结度不低于80%。

（7）后期整形。真空操作完成后，将围堰土方回填排水沟，同时用挖掘机将隔离沟内淤泥挖出，并用围堰土方碾压整平，整个加固加高过程完成。

3.施工质量控制要点

（1）选材控制。按照塑料排水板质量检验标准（JTJ/T）规定，检查采用的塑料排水板、波纹管等原材料的外观品质、质量保证资料等，重点检查材料的纵向通水量、复合体抗拉强度及延伸率、滤膜抗拉强度及延伸率、滤膜渗透系数、滤膜等效孔径等主要性能指标是否满足设计要求。加强取样检测，并控制塑糊冰板从生产至打设的储存期，以保证良好效果。（2）插板控制。插板机定位时，控制管靴与插板板位标记的偏差在±70mm范围内。插板过程中随时注意检查管套垂直度，其偏差不应大于±15%。控制插板回带长度不得超过500mm，且回带的根数不宜超过打设总根数的5%。在插板过程中随时对塑料排水板进行外观检查，严禁出现扭结、撕裂和滤膜破损等现象。（3）记录资料控制。建立反映工程质量状况的工作日志，真实记载工程施工过程中质量的动态情况和影响工程质量的材料机械环境和方法等。特别是按时做好塑料排水板施工记录，包括打设深度、回带长度、回带板根数、补打根数和位置、板位、垂直度、外露长度以及接长板接板悄况。（4）真空压力控制。开始真空预压时，—定要确保压力的强度和连续性。真空负压加荷要求达到80kPa以上，当周围电力不能满足施工要求时，最好能够配好自备电源。同时，控制好抽水速度，避免不均匀沉降。（5）泥封层等外部条件控制。由于吹填泥层既起—个对软土地基层的密封作用，又要得到固结，故为保证其密封性能，选择合适的吹填泥层厚度，使其固结略滞后于软土地基的固结，就显得尤为重要。一般而言，选择吹填泥层厚度为0.8～l.2m。作为密割层的吹填土不能含有大量石屑等杂质，地基也不能存在较厚的透气砂层，否则也会影响真空预压效果。

4.加固效果检测

通过原位取样、检测分析、公式验算等方法，可以得知加固后固结深度平均可达15m，其中上部10m以上加固效果提高明显。加固区地基承载力可从原先的流质淤泥土难以施工操作提高到6tm2以上，抗剪强度则可提高40%以上，加固后堤防具备良好的抗渭稳定条件。

5.经济社会效益

（1）茄江后总体沉降较小。真空荷载对上下土体同时作用，在下部软土地基得到加固的同时，上部吹填泥土也得到了加固，加固后的吹填土可直接用作地基或道路（堤防），有效弥补因地基沉降（不均匀沉降）造成的高程不足。（2）用吹填泥浆取代塑料膜作密割层，克服了塑料膜易破损的缺点，而且具有施工简便、不受施工场地的限制。（3）工期合理，后续缺陷少。随着施工的完成，其固结也已大部分完成，无需等待时间。（4）经济效益显著，相比采用深层搅拌桩、灌注桩等施工工艺，具有造价低的优点。（5）在堤防加高加固过程中，结合河道疏浚，解决吹填土堆放的问题，具有明显的环保效益。

6.结论

（1）低位真空预压法加固软土地基技术，可在泥封层下连续获得80kPa以上的高真空度、孔隙水压力，据沉降观和原位强度检测结果表明，该方法对软土地基及软土堤防加固具有较明显的效果。（2）用吹填淤泥取代塑料膜，可以简化施工，加固后的吹填泥封层可弥补基加固时的沉降损失，使清淤、造地、地基加固同时进行，节省工程投资。（3）工程施工中需进—步解决好由于加固区与非加固区边界之间的剧烈沉降差异，而引起的水平真空管路弯曲变形和真空损失，以提高真空加固效果。 [科]

【参考文献】

[1]叶书麟.地基处理工程实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版杜，2000.

[2]《地基处理手册》编委会.地基处理手册[M]北京：中国建筑工业出版杜，2001.