真空联合堆载预压法加固超软土地基施工要点

石啸，刘淑娟

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

真空预压作为目前对吹填造陆后的超软土地基常见的加固施工方式，具有工序简便、工期较短、成本低廉等优点，得到广泛应用。然而，由于受到大气压力的局限，真空压力荷载所形成的负压效果多数极限下仅能达到0.085 MPa左右，对于软土地基加固要求较高的场地无法满足其后期承载力要求，出于堆载厚度、原材料容重以及施工后期场区结构层施工等多方面因素考虑，多采用真空联合堆载预压的施工方式。

由于真空联合堆载预压的施工方式需在传统的“水载”真空预压基础上，额外进行加载，以保证地基加固的预压总体荷载达到设计要求，因此，施工工序较复杂，需严格过程控制，方可保证最终加固效果。

出于总体施工效果及工序开展情况的考虑，对施工中重点工序进行控制。

1 塑料排水板施工

1.1 施工机械选择

在塑料排水板施工过程中，首先应根据场地条件、塑料排水板深度，合理配置机械，施工桩机通常可分为钢轨式、步履式及链轨式。

钢轨式打板机最为常见，其机械自重较小，动力操作系统方便，对于场区内“泥包”较多或吹填砂层较薄的场区适应力较强，但由于机械前进需架设钢轨，因此需配备的施工人员较多；

步履式打板机自重较大，对场区适应能力较差，常用于场区内无“泥包”，且吹砂层适中的场区施工，由于采用液压步履动力系统，因此其灵活性较强，施工速度较快，所需施工操作人员较少；

链轨式打板机采用同挖掘机相同的链轨式动力系统，其施工所需人员极少，且塑料排水板定位较前两种机械准确，由于此类机械桩架高度有限，且施工机械自重较大，常用于吹砂层较厚的浅层区域塑料排水板施工。

1.2 施工中常见问题及对策

1.2.1 桩管内反淤

在施打塑料排水板过程中，由于深层淤泥上涌经常造成排水板桩机的桩管内被淤泥灌满，导致塑料排水板断裂。为避免该类现象发生，通常可在此区域桩管上端打孔外接水管，利用水泵不断向桩管内灌水，以压制深层淤泥上涌，同时增加桩管提升的动滑轮装置，加快卷扬机提升桩管的速度。

1.2.2 地质硬层

由于吹填砂原材及吹填时间等多种因素的影响，施工中有时会遇到吹填地质硬层。对于此类现象，除因该处有诸如铁板、块石层等无法穿透的特殊情况，需开挖清除外，多数为吹填砂密实导致，可更换功率较大的振动锤，并在桩管上端打孔外接水管，利用水泵不断向桩管内灌水，反复进行震动、冲击施工，直至到达设计打设深度。

1.2.3 无法夹板

在完成吹填施工后立即开始塑料排水板施工的场区，经常发生塑料排水板打设至设计深度后，无法实现正常夹板。通常可在打设前在板头处加设比塑料排水板略宽的钢筋或钢绞线，以增加排水板在设计深度处摩擦阻力，实现夹板。在桩架高度允许情况下，也可适当加长塑料排水板施打深度，在塑料排水板打设至设计深度以下的硬质层后，可实现夹板。在施工中，应对单根塑料排水板施打，所需钢筋或加长长度的成本进行综合权衡，以确定最低成本下，最有效的施工方法。

建议在成本条件允许的情况下，以加长塑料排水板打设长度为宜。在JTJ221—98《港口工程质量检验评定标准》中7.4.4条规定“回带”长度不得超过500mm且发生回带数量不宜超过打设总数的5%，而在JTS257—2008《水运工程质量检验标准》中2.3.4.4条仅规定“回带”长度不得超过500mm，并未限定发生回带的数量，可见塑料排水板施工过程中“回带现象”难以避免。同时，施工中大幅度的“回带”可明显发现，较小幅度的“回带”实际难以发现，为工程质量带来了隐患。因此，在确定塑料排水板加长方案时，尽量选取加长塑料排水板长度的方式，可最大限度地满足原有塑料排水板打设深度的设计要求。

1.2.4 外露长度

根据施工规范要求，塑料排水板外露长度的允许误差为-5～+15 cm。以设计外露长度25 cm为例，则现场施工允许外露长度为20～40 cm。施工中经常发生“游带”现象，即塑料排水板在施打完成后，按照施工规范要求留置外露长度，在短时间内，由于深层淤泥的不规则缓慢流动，使得塑料排水板整体向下游动，使得塑料排水板外露长度不满足要求，严重时会导致塑料排水板外露长度仅为3～5 cm，由于排水板板头过短，在后期板头埋设施工中，难以保证被砂层完全覆盖，在真空抽气阶段极易导致板头刺破密封膜出现漏气现象，尤其在真空联合堆载施工中，堆载施工后，密封膜已被堆载材料完全覆盖，一旦出现此类现象，极难寻找漏气源，导致真空压力下降，影响工程质量。因此，建议在真空联合堆载施工中，应适当加长对塑料排水板外露长度的要求，同时，严禁出现外露长度小于规范允许长度的现象。见图1。

图1 塑料排水板外露长度

2 黏土帷幕墙施工

在软土地基加固施工中，由于不同年代的沉积和吹填，施工中出现“翻浆”，导致粉砂同淤泥大量掺混的场区，有的加固区域周边地质条件复杂，往往存在下卧透气层。为保证场区真空压力达到设计要求，通常采取黏土帷幕墙的施工方式进行补救。

2.1 一般设计施工要求

1）拌和采用双轴拌和，单轴搅拌叶片直径为0.7m，桩间搭接0.2m，拌合宽度约1.2m；

2）采用4喷4搅工艺；

3）泥浆密度不小于1.35，可适当加入膨润土；

4）渗透系数小于5×10-6cm/s；

2.2 施工中常见问题及对策

2.2.1 泥浆密度

泥浆密度对黏土帷幕墙的施工质量起着至关重要的作用。施工中应确保专人全天候对泥浆密度进行检查，确保其满足设计要求。通常出于成本考虑，黏土帷幕墙原材仅选用普通黏土与水进行搅拌。根据实际施工经验，此方法即便泥浆密度达到设计要求，所施工黏土帷幕墙质量仍难以保证，而适当掺入价格较高的膨润土，则可极大改善施工质量。所以在黏土帷幕墙投标阶段，应充分考虑综合单价，确保满足施工质量要求。

另外，建议在现场条件允许的情况下，尽可能在现场开挖较大的泥浆坑，采用外购成品泥浆进行施工，效果较好。

2.2.2 喷浆搅拌工艺

为确保喷浆搅拌均匀充分，规范要求每搅拌1m深度所需时间，不得少于1min，而多数帷幕墙搅拌机的卷扬机转动功率无法满足此要求，存在较大工程隐患。建议将喷浆管口加大以增加单位时间内泥浆泵送量，确保搅拌过程中泥浆量充足，适当时，可考虑增加喷、搅次数，保证黏土帷幕墙泥浆搅拌充足、均匀。

2.2.3 黏土帷幕墙深度确定

在黏土帷幕墙施工前，应对加固区边界进行地质探摸，以确定该处地质层分布，从而确定帷幕墙打设深度。根据规范要求，探摸点间距取50m/点。然而，在地质分层较为复杂，且吹填施工中出现“翻浆”，导致粉砂同淤泥大量掺混的场区，50m/点的探摸结果较实际有较大偏差。以天津港南疆某场区真空联合堆载预压中黏土帷幕墙施工为例，按照设计深度进行黏土帷幕墙施工后，在抽真空阶段仍出现较严重漏气现象，压力无法达到设计要求，经长臂挖掘机对帷幕墙进行深基础开挖，发现多处地质透气层超过设计黏土帷幕墙深度。因此，建议施工前应采用长臂挖掘机，对场区边界随机进行典型开挖，以确定黏土帷幕墙设计深度是否可剪断场区透气层50 cm以上。

2.2.4 黏土帷幕墙使用寿命

根据施工经验，黏土帷幕墙实际使用寿命为80～100 d，由于真空联合堆载所需施工周期通常远大于100 d，且该工艺最为重要的联合堆载期（满载）往往处于施工后期，因此，黏土帷幕墙并非最佳施工方案，在条件允许的情况下，建议对边界处理采用长臂挖掘机深开挖至泥面的方式进行，以确保工程质量。

3 真空抽气施工

3.1 滤水管施工

滤水管作为真空预压施工中横向通水的主要通道，对真空密封膜下真空压力起着重要作用，特别是在真空联合堆载预压施工中，滤水管同四通及三通等绑扎施工应尤为关注。通常在真空压力达到设计计时压力后，便开始堆载施工，一旦发生三通或四通同滤水管间断裂，直接导致真空压力下降，且难以查寻断裂处。因此，在绑扎过程中，建议采取通常“水载”施工绑扎强度的2倍以上，以确保其连接紧密。JTS147—2—2009《真空预压加固软土地基技术规程》中规定：滤管埋入水平排水垫层中间。为保证堆载过程中，滤水管不因压力过大而被压扁，建议除严格控制滤水管原材环刚度符合设计指标外，需适当加深滤水管埋入水平砂垫层的深度。

3.2 真空设备

1）真空射流泵箱通常可分为立式与卧式两种，由于卧式泵箱体积小、重量轻、换泵方便，在“水载”真空预压施工中常被采用。立式泵箱由于自身体积较大、换泵困难，但在真空联合堆载施工中，由于立式泵箱高度较卧式泵箱高出约1m左右，因此在堆载过程中不易被水淹没，避免了因山皮土堆载导致泵箱被水淹没或者因山皮土中砂土与水混合导致射流泵淤堵。同时，在完成堆载施工后，泵箱处通常预留“泵窝”换泵较为容易。见图2。

图2 山皮土“泵窝”处的立式泵箱

2）真空区堰体搭设

铺设密封膜前，各真空区域均需在打设塑料排水板后进行清泥工作，并搭设挡水堰体以使真空区域内存留足量水，促使压力达到设计要求。搭设堰体在进行中，应严格控制堰体高度。以天津港南疆某真空联合堆载预压施工为例，堆载山皮土施工前需先行吹填90 cm黑砂进行堆载，以保护密封膜不被山皮土破坏。因此，在密封膜铺设前的堰体搭设施工中，应确保场区内堰体高度不超过40 cm，以确保在完成堆载吹填砂后，堰体上方有足够的黑砂层用以保护密封膜。

3）附属配件的保护

堆载施工通常需在较短时间内完成大量土石方工程，因此有较多大型施工机械，而场区内配置较多的电缆、射流泵、膜下真空表、检测单位仪器以及沉降杆等设施。为避免大型施工机械破坏设施，建议对膜下真空表、检测单位仪器以及沉降杆分别绑扎颜色鲜明的刀旗，以作警示作用。同时，加强机械操作人员入场前教育及现场巡视工作。对于各施工分区内电缆，应预留足够的富裕长度，保证相邻真空区域间电缆可按照场区形状以直角形式合并于相邻真空区压膜沟中线为准，避免堆载过程中重型机械施工与场区电缆间相互影响。

4 堆载施工

4.1 土工布铺设

多数设计中要求土工布的缝合均为20 cm，而在现场缝合中，由于手持缝合机的局限，缝合宽度通常仅能保证10 cm，因此，通常在施工前同设计沟通，以确认10 cm缝合宽度。

土工布在铺设过程中，应确保同密封膜紧密结合，特别是在相邻真空区压膜沟处，缝合土工布时，应确保足够富裕长度，避免后期堆载吹填砂施工过程中，因土工布长度不足，无法满足密封膜、土工布与堆载吹填砂紧密接合的要求，导致土工布破损，出现吹填砂穿越土工布，直接同密封膜接触的施工隐患。

需保证泵箱下土工布铺设到位。在土工布施工阶段，场区内射流泵处于工作状态，因此，挪动泵箱以保证土工布铺设完整较为困难，建议在放置泵箱前，先行裁剪适当大小的土工布铺设于泵箱下。在土工布铺设阶段，仅需将其同现场铺设土工布完成缝合，即可满足施工要求。

4.2 堆载吹填砂

为避免堆载山皮土与密封膜直接接触造成损坏，通常需进行堆载吹填砂施工。根据场区需要，通常需分层施工，在第一层吹填施工中，应注意吹填砂管口不得正对土工布，以避免因吹填管道压力过大，导致土工布破损，吹填砂穿越土工布，直接同密封膜接触。

为避免吹填砂流失严重，在真空场区最外侧，需利用砂袋搭设临时围堰。然而搭设临时围堰仍难以避免吹填砂随排水过程中所发生的流失现象，因此，建议除保证所搭设临时围堰高于设计吹填厚度一定高度外，需在围堰内侧铺设一层防水编织布，待吹填砂沉降密实后，将围堰高出设计部分拆除，用以排水，可最大限度降低吹填过程中排水所造成的大量吹填砂流失。见图3。

图3 临时围堰需高于吹填厚度

由于场区内存在电缆、泵箱、真空压力表、沉降杆等仪器设备，因此在吹填施工中应严格控制吹填砂原材，避免出现因原材砂含泥量过高，出现“爆管”现象，冲毁周边真空设施。

4.3 堆载山皮土

堆载山皮土通常需分级施工，第一级山皮土堆载主要目的是形成场区内充足作业面，由于下层吹填砂无法满足重型运输车辆的行驶，第一级山皮土堆载需采用运输车辆集中卸料、推土机集中摊铺的施工方式，逐渐形成作业平台。

第二级山皮土在施工前需根据检测单位对每日沉降速率的观测，结合设计要求，确定上载时间。堆载中应遵循自外向内的施工方式，即先行进行施工区域四周需放坡或相邻区域山皮土第二级荷载合龙处施工，后将场区内各种仪器集中卸料进行保护后，再行对场区内进行堆载施工。应注意，在进行泵箱处山皮土堆载施工过程中，建议将碎石含量较高的山皮土集中堆砌于泵箱周围，用于搭设“泵窝”以确保泵箱处不因土与水混合导致真空射流泵淤堵。

5 结语

联合堆载满载后的预压效果，对于整个工程具有举足轻重的作用。根据堆载场区情况合理优化真空抽气等，合理安排堆载施工流程，堆载中对现场情况的及时观测和分析是重中之重。由于业主要求、地质情况、堆载方式、场区面积、施工周边环境等因素不同，对于场区整体施工有着不同程度的影响。本文仅以天津港南疆某真空联合堆载预压施工为例阐述相关问题及对策，应根据现场实际情况进行综合考虑及多方协商，以便进行科学合理的工程决策，确保工程进度、质量以及成本最优化。

[1] JTS257—2008，水运工程质量检验标准[S].

[2] JTS147-2—2009，真空预压加固软土地基技术规程[S].

[3] 侯延祥，李辉.防渗粘土帷幕墙在软基加固中的应用 [J].港工技术，2004（12）：48-50.