货柜码头迁建工程陆域软基处理真空预压工艺设计

石瑜 保利长大工程有限公司

货柜码头迁建工程的设计与调整较为复杂，尤其是陆域软基的处理更是存在一定的难度。通常情况下，为增加迁建结构整体的稳固性，会使用真空预压工艺对标定区域的陆域软基进行压缩，最大程度降低内部存在的孔隙水及空气，增加地基的承压能力，利用土颗粒进行压力外传，避免出现软基形变、断裂以及下沉等问题。

参考文献[1]和参考文献[2]中分析了两种传统工艺，这类预压工艺具有预压范围广、控制程度高等优势[1-2]。然而一旦应用于复杂的施工环境下，会导致抗剪强度较差，以至于真空预压效果不佳，对后续施工造成或多或少的阻碍，因此，对货柜码头迁建工程陆域软基处理真空预压工艺进行创新设计和分析。选择较为真实的工程作为测定背景，以对比的形式展开分析，提高软基抗剪强度的同时，确保工程实施[3]。

1.陆域软基处理真空预压工艺

1.1 工程概况

研究工程位于珠江口东岸东莞市南部虎门镇太平水道口门处的东侧，南距珠江虎门口约4km，属东莞市虎门港沙角港区地域范围，码头及引桥主体工作量约为1.089个亿，码头属于高桩梁板顺岸式码头，包括5000t级集装箱船泊位2个、1000t级件杂货船泊位1个以及三座引桥。由于位于珠江口，土地松散，地基不够坚固，为防止工程修建后由于地基下沉拉裂造成建筑物不稳定等事故，需要对软地基进行处理，使其沉降变得足够坚固，真空预压工艺是解决这一问题的有效方法之一，为此，本文主要对该工程的陆域软基处理真空预压工艺进行分析研究。

1.2 真空预压工艺设计

1.2.1 工作垫层铺设

通常情况下，码头的迁建方向需要与施工情况保持一致，针对陆域软基的建设现状，进行真空预压处理。工作垫层铺设是一种隔绝性的预压防护方式，使用编织布或者塑料薄膜在软基下沉严重的位置进行铺设，并在下方设定250g/m2的土工布[4]。此时，测定出软基的侧向宽度，并进行相关预压指标参数的设定，具体如表1所示。

表1 工作垫层铺设指标参数设定表

结合表1可以完成对工作垫层铺设基础指标的设定及调整。随后，根据软基的覆盖区域进行工作垫层的叠加，完成膜布的拼接之后，在垫层边缘埋土，增加地基的厚度与宽度，为后续的真空预压处理奠定基础[5]。

1.2.2 双向密封处理

根据软基填土的厚度，对基底进行密封处理。传统真空预压工艺一般会采用定向预埋法的方式进行密封处理，虽然可以实现预期目标，但是密封效果较差，在复杂的环境下，更容易受到外部因素的影响，造成真空预压出现偏差，以至于工程结构抗剪强度较差，留下安全隐患。为此，可以先在陆域软基需要预压的位置划定中轴线，布设对应数量的承压监测节点，并测算出不同位置膜下真空压力，具体如公式1所示：

公式1中：S表示膜下真空压力，υ表示密封面积，µ1表示预设单元压力，表示实测单元压力，表示极限压力，ϑ表示压力差。结合上述测算出的膜下真空压力，可以预估出此时软基的外部压力差，采用人工搬运的方式，在软基的吹填区进行填土，并在两侧进行预压缝合处理。在此过程中需要注意的是，密封膜的加压必须一次成型，否则将会导致关联膜布发生破裂，不利于软基后期的真空预压，甚至会导致基体进一步下沉，造成严重后果。

1.2.3 真空抽气及分层预压搭接

在陆域软基区域内设定搭接辅助结构，在软基的侧方安装一个真空泵，与平衡装置形成关联。在此过程中分三批次进行真空抽气，依据膜下真空压力的变动，设定对应的抽气周期。测定出三次抽气后软基的下沉深度，具体如公式2所示：

公式2中：E表示下沉深度，q表示软基挖掘深度，ξ表示压力波动值，t表示拼接宽度，u表示软基预压间距，k表示预压次数。结合测算出的下沉深度，可以分析研究出真空预压的实际效果，在标定的范围之内进行密封性检查，如果出现漏气、胀气等情况，需要及时作出处理。在此基础之上，进行分层预压搭接增加软基施工的稳固性，具体结构如图1所示：

随后在标定的范围之内，依据地基下设承压桩体的荷载情况，更改搭接的预压结构搭接的方向及位置，实现动态化预压处理。

1.2.4 沉降加固实现预压处理

为确保预压处理的效果，提升工程整体的稳定性，在所搭建的预压搭接结构之中，增设沉降侧向辅助结构以进一步加固，并扩大软基的预压覆盖范围。在真空负压的作用下，在表层软土内布设一个排水板，大致设定在1.25m处，在排水板的四周挖孔，帮助软基位置排除孔隙水，减少内部的压力，周期范围之内，测定出孔压总消散值，如果达到90%以上，表明在真空预压处理的过程中，软基内部压力逐渐消散，或者转化为有效应力，此时的整个陆域软基土体有效应力进一步提升，更为稳固，能够最大程度提升工程结构抗剪强度，降低下沉、崩塌等问题的发生概率。至此，完成真空预压的全过程。

2.工艺测试

为证明设计方法的有效性，将参考文献[1]和参考文献[2]作为对比方法，测试最终得出的结果以对比的方式展开分析。在进行方法效果对比前，首先需要结合测试工程的施工需求，搭建相应的工艺测定环境。

2.1 搭建工艺测定环境

为提升方法对比有效性，将该工程的陆域软基划定为3个区，同时实施真空预压处理。利用专业设备，测定出三个测试位置的含水率，确保其处于80%以上，填土表层的流泥深度为0.25～0.35m之间，通常情况下，陆域软基的土层均是淤泥，结合上述获取的数据及信息，计算出实际的承载值，具体如下公式3所示：

公式3中：F表示实际承载值，a表示预埋深度，m1表示预设承载力标准，m2表示实测承载力标准，χ表示荷载值。结合得出的承载值，在码头预压处理区域之内，布设对应数量数据采集节点，便于获取实时数据。

设计施工准备—垫层铺设—排水板安装—导管引导—密封—抽气—监测—停泵卸载。但是需要注意的是，由于该码头承载力有限，需要对浅层真空预压断面进行设计调整，具体如图2所示。

结合图2设定对该码头的真空预压断面进行设计和布设。随后根据真空预压面积，布设工作垫层，在现场构建一个矩形的塑料泡沫板作为临时施工通道。在陆域软基划定的各个区域之中将插打塑料层与排水板、铺设滤管搭接排布， 营造安全、稳定的真空预压环境。

2.2 测试过程及结果分析

结合上述布设的工艺测试环境，结合该工程的实际施工需求及标准进行具体测试。可以先在三个标定区域之内设置引水导管，由于该码头的吹填区土体承载力较差，所以需要将塑料排水板采用人工插打的形式增加深度，起到稳固软基的作用。随后，在插杆下端设定卡槽，以此来提升排水板的承压能力，确保迁建结构时刻保持平衡。

以此为基础，在陆域软基之上铺设一层密封薄膜，与区域内的基体形成搭接，设置拼接的宽度为120mm，将密封膜踩入软泥之中，大概在0.5m左右即可，保持密封状态，利用抽真空设备，将软膜中的空气抽出，连接真空泵，测算出此时形成的真空压力，具体如下公式4所示。

公式4中：A表示真空压力，o表示压缩密度，υ1和υ2分别表示膜下压力及堆叠压力，ϖ表示标定承载力。结合测试出的真空压力，接下来，按照预设的密度进行设备布置。进行抽气处理，为确保抽气的顺利进行，可以分三批次抽取，过程中关联真空泵，确保三个陆域软基区域的膜下真空压力大于65kPa即可。随即进行预压，在迁建异常的位置进行标记，测定出软基此时的沉降深度为1.2m，真空卸载后，采用横向承压的方式，在预设的定位点上设定辅助结构，均衡地基所承受的压力，并计算出三个区域的抗剪强度，具体如公式5所示：

公式5中：Η表示抗剪强度，ℑ表示累计压力，d表示堆叠压力，c表示下沉距离，φ表示含水率，d表示空隙过渡值，ε表示土体压力。得出不同方法的抗剪强度测试结果如表2所示。

表2 测试结果对比分析表

结合表2可以完成对测试结果的验证分析，可知，相较于传统工艺测试组，本文设计工艺测试组最终得出的抗剪强度标准相对较高，表明在施工的过程中，该方法的陆域软基真空预压效果较好，能够大幅提升软基抗剪强度，保证工程结构的稳固性，具有实际的应用价值。

3.结束语

综上所述，便是对货柜码头迁建工程陆域软基处理真空预压工艺的设计与验证的全过程。相比于两种传统的预压工艺，本文涉及工艺具有更强的灵活性与多元性，能够在复杂码头施工环境下加固陆域软基，该真空预压方法的稳固性更高，以期通过本文研究为后续的施工处理提供一定参考。