真空预压法在广东东莞地区地基处理中的应用实例

曾杰

摘 要：真空预压法处理软土地基在围海造地工程中广泛应用，本文结合一个位于广东省东莞地区具体工程实例，简介设计技术要点，监测和检测要求，证明真空预压法在当地地基处理的效果明显，为类似地区的地基处理提供较好的参考。

关键词：地基处理 现场试验 真空预压法 施工效果

1.前言

我国于1985年通过真空预压法的国家技术鉴定，由于真空预压法在处理软土地基时具有不会使土体侧向挤出、施工期短、对环境影响小、经济效益明显等优点，因而在水运工程中得到了广泛的应用，其处理方法及施工技术都逐渐趋于成熟。

2.真空预压法原理

真空预压法（Vacuum Preloading）是指利用抽真空的方法，使土体中形成一个局部的负压源，通过降低砂井或排水板中的孔隙水压力而使土体中的孔隙水排出，从而增加有效应力来压密土体的地基加固方法。

具体如图1所示。

施工步骤首先在原地基上打入塑料排水板作为竖直排水体，然后在地基表面铺垫一定厚度的砂垫层，在砂垫层中铺设排水滤管。将不透气的薄膜铺设在砂垫层之上，薄膜四周埋入土中，通过埋设在砂垫层中的排水滤管将膜下砂垫层中的空气抽出，从而使砂垫层和排水板中形成负的真空压力，使排水板和周围土体之间形成孔压差，土体中的孔隙水在压力差的作用下渗流到排水板中，通过排水滤管排出土体，以达到固结的目的。真空预压系统由抽真空系统、排水排气系统和密封系统三部分组成。

3.工程概况

本工程场地位于广东省东莞沙田东沙港，岸线处于东江南支流与狮子洋相接处的南岸。本工程场地整平标高为 +5.20m，地基处理范围为北侧边界以内5m、南侧边界以内11.2m、西侧边界18m以内范围。按区域采用真空预压法进行地基处理，预压区域分为A1，A2两区，总面积约为48038m2。

在本项目的勘察深度范围内，揭示的基岩为白垩系的沉积砂岩，上覆土层为新近人工填土层、第四系全新统珠江三角洲冲积层。基岩上覆土层自上而下分别为填土层（Qhml）和第四系全新统珠江三角洲冲积层（Qhal）；下伏基岩为白垩系（K）泥质粉砂岩。

4.地基处理技术要求

4.1地基处理分区施工顺序

施工顺序：A1区→ A2区

地基处理分区施工原则是保证进出码头通道不受地基处理施工影响。施工承包单位可在确保上述原则的前提下，根据现场施工进度情况，合理调整施工顺序。

4.2.地基处理理论计算

（1）固结度计算

采用打设垂直塑料水板进行地基加固属三维固结问题，可采用太沙基三维轴对称固结理论来计算。排水板可按等效砂井简化，当不考虑涂抹及井阻影响时，地基固结度计算公式如下：

（3）地基处理效果分析

由于场地区域内地质情况的差异，并且结合规范建议的沉降经验系数的取值范围。计算得本工程真空预压区施工期地基处理沉降：500mm～778mm。

4.3真空预压（A区）设计

工序及设计参数：（1）各区块施工顺序：A1区→A2区；（2）场地整平至+5.20m；（3）铺0.4名厚中粗砂垫层至标高+5.60m；（4）插塑料排水板正方形布置，间距为1.2m；（5）施打双排泥浆搅拌墙桩结构，单桩设计直径为700mm，纵横彼此搭接200mm，间距为500mm。（6）埋设真空滤管与检测设备于砂垫层顶面下约 20～25cm，滤管中平行距离不大于6.5m；（7）铺设密封膜；（8）真空泵管路连接、试抽真空；（9）真空度保持在80Kpa以上，并且定期观察；（10）固度达设计要求后停抽真空，进行加固检测；（11）施工完毕后，粘土密封墙位置换填深度为1.5m继配碎石处理；（12）20t振动压路机碾压至无轮迹，达到压实度在深度0～80cm范围>93%要求为止。机械碾压后整平至交工面标高+4.80m。

5.真空预压施工技术要求

5.1铺设排水砂垫层。

排水砂中垫层材料为粗砂，含泥量<5%，渗透系数不小于5×10-3cm/s。砂垫层铺设底标高+5.2m，厚度为0.4m。中粗砂垫层铺设偏差要求-0.05～+0.05m，干密度不小于15kN/m3。砂垫层的检测为10000m3检测一次。

5.2插入塑料排水板。

其规格、质量和排水性能要求必须符合《水运工程塑料排水板应用技术规程》（JTS206—1-2009）的各项指标规定。

5.3进行真空预压施工。

（1）现场清理；（2）铺设真空滤管铺；（3）膜下真空度观测表应经过检测部门检验合格后方予使用；（4）铺设密封膜；（5）真空泵安装；（6）真空预压过程控制。

5.4真空预压卸载条件。

a.按实测沉降曲线推算的固结度不小于90%； b.实测地面沉降速率连续10天平均沉降量不大于2 mm/d。

5.5机械碾压。

6.控制标准、检测及监测要求

为了控制地基处理施工过程中软基的稳定、减少工后沉降及差异沉降，必须制定详细的监控方案，借助相关仪器对施工过程中土体的应力应变及孔隙水压力的变化进行严密的监控，以确保施工安全并科学的指导施工；施工结束后为确保能达到设计要求，还必须进行相关的施工质量检测；其控制标准要求如下：

（1）土体沉降：沉降控制每昼夜≤30 mm。（2）土体侧向位移：边桩及测斜管位移≤5mm/d，最大累积水平位移值Lmax<20cm。（3）孔隙水压力：孔隙水压力增量与荷载增量比值即∑△U/∑△P≤60%。

7.结束语

近年来我国实施了大量的对软弱土层的地基处理项目，其原因都离不开软弱土层厚度不均，工后总沉降量和差异沉降量巨大。特別是在经济发达的珠江三角洲地区，由于地质原因的特殊性应用真空预压法进行地基处理的工程项目越来越多。随着港口建设的日益增加，随着技术的不断创新，像真空预压，强夯法，真空联合堆载预压法等对深厚软土层的地基处理技术方法也越来越多地应用在实际工程中去。

参考文献：

[1]港口工程地基规范.JTS.147-1-2010.

[2]建筑地基处理技术规范.JGJ79-2012，住房和城乡建设部，2013.

[3]娄炎.真空排水预压法加固软土技术.北京：人民交通出版社，2002.

[ 4 ]真空预压加固软土地基技术规程.JTS147-2-2009.endprint