真空联合堆载预压在沿海滩涂地区的应用

李福宝，王顺利

（青岛市政工程设计研究院，山东青岛 266071）

0 前言

软弱粘土层在沿海地区分布广泛，其在荷载作用下会产生较大的沉降。为满足工程建设的需要，减小其沉降变形，提高承载力和稳定性，应对其进行加固处理。真空联合堆载预压法是软土地基加固方法的一种，在处理该类软土地基方面能够起到良好的效果，在工程中得到了普遍应用。

青岛四方新区欢乐滨海城项目为青岛市“环湾保护、拥湾发展”的重点启动项目，其位于环湾大道瑞昌路出口处，东临环湾大道，西临胶州湾见图1）。该区域场地为近年来经圈围胶州湾东侧部分水域，并陆续回填、吹填而成，为典型的沿海软土地基。滨海城内的规划横B 3路的软土地基加固采用了真空联合堆载预压法，并取得了良好的效果。

图1 工程位置示意图

1 工程概述

规划横B3路为滨海城内的一条东西向道路，道路宽度为14m，全长约400m。根据场区内地勘报告，场区主要为第四系全新统人工填土层、海相沉积层、上更新统陆相沼泽化层及上更新统洪冲积层，其上部土层分布特征及其物理力学主要性质如下：

第①层，冲填土：该层为冲填淤泥在区内淤积形成，其层厚为0.80～10.50m，平均厚度较大，成分均一，强度极低，压缩性大。第①1层，杂填土层 其层厚为2.10～13.40m，以回填碎石土为主，混较多块石、砖块、混凝土块等建筑垃圾，局部区域含少量生活垃圾，个别钻孔局部揭露有中～细砂。第④层、含淤泥粉细砂：该层局部分布，其层厚为0.50～6.00m，以粉细砂为主，混淤泥或淤泥质土含量约25%～35%，含有机质及腐烂植物体，夹有贝类残骸，砂质均匀，手感细腻。该层地基承载力基本容许值 [fa0]=70k Pa，变形模量E0=4.0M Pa。第⑥层、淤泥：该层广泛分布于场区，其层厚为1.20～9.40m，塑性较差，局部相变为粉细砂。

根据场地工程地质情况的描述，可知场区上层软弱土遍布，且土层较厚，具有高含水量、大孔隙比、高压缩性、低强度等特性，为不良地基土层，需要进行路基加固处理。

2 工程加固设计

由于该种软土具有高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性等特点，采用强夯加固容易出现“橡皮土”现象而影响加固效果；软土层较厚，采用换填法会大幅度增加工程造价；桩挤密法等加固方法造价高且施工质量难以控制。综合比较后，本工程采用真空联合堆载预压法进行地基加固。

真空联合堆载预压设计包括排水系统及预压系统两大部分。排水系统主要由密封帷幕、塑料排水板及砂垫层等组成。预压设计堆载为30k Pa，待真空度达到设计值并稳定后进行加载，采用堆土方法实现。

（1）密封帷幕

为保证真空预压的密封性，在待处理路基周围先用密封帷幕的方式进行封堵，然后进行排水板的施工。帷幕采用桩径为0.6m的双排搅拌桩，桩纵横向咬合均为0.2m（见图2）。

图2 帷幕桩平面示意图（单位：m）

（2）塑料排水板及砂垫层

塑料排水板规格为100mm×4mm，打设长度为12m，正方形布置，间距0.8m。排水砂垫层采用清洁中粗砂，含泥量不大于3%，砂垫层厚度为50cm，分阶段铺设，施工场地平整后先铺25c m砂垫层，排水板施工结束后再铺25cm砂垫层。

（3）真空预压

膜下真空度设计值为80k Pa，密封膜采用三层聚乙烯薄膜。真空滤管采用Φ60mm PVC管，管壁打设网眼且外包一层滤网。射流泵和滤管、滤管之间用两通、三通和四通连接。

3 工程施工

施工过程主要为真空预压和堆载预压两个过程：真空预压包括设置竖向排水体及水平向排水体、设置抽真空装置、密封、抽真空；当真空度达到一定值以上后，在真空薄膜上分级分次加载，以满足设计要求。具体施工工艺如下：

（1）塑料排水板施工：先将场地地表水疏干，平整埂坝进行场地整平，铺设一层有纺编织布及一层土工布，五层荆芭片，其上铺设工作垫层(回填料为风化砂或海砂)，然后铺筑2 5c m中砂垫层，插板机在垫层上作业，打设塑料排水板。排水板施工后，将表面平整，然后铺设真空滤管。

（2）真空滤管布置：真空滤管采用Φ60mm PVC管(打孔后外面包裹土工布)，滤管纵向布置间距7m，横向布置间距6m，滤管交叉处用十字接头连接。管路连接好之后，进行25cm表面砂垫层的施工，把排水板头和真空滤管埋人砂垫层中，垫层表面平整，无尖状物。抽真空管路从滤管上接出，经密封由出膜器通出，将出膜器与射流式真空泵连接。

（3）密封薄膜施工：密封膜采用三层聚乙烯薄膜，每层膜厚度0.12～0.14mm，膜之间采用一次热合成型连接。为保证密封薄膜不受损，可在砂垫层上先铺一层400g/m2无纺布，然后进行密封薄膜施工。薄膜现场粘结时，应保持粘结部位的清洁，粘贴时在缝下垫一块长条形光面木板，上胶后用力压紧，然后抽板后移，依次沿缝向后粘接，注意刚粘结部分不能马上受力。

（4）真空预压：射流泵、沉降标等布置后，调整各种观测仪器的初读数，进行开泵试抽气，以检验各种设备是否正常工作，同时细致检查薄膜的密封情况，以及各装置接头连接情况，发现漏气的地方应立即进行处理。试抽阶段的检查是一项十分必要的工作，对保证膜下真空度有着很重要的影响。试抽气一般5～10d，当真空度达60k Pa，抽气正常，真空预压开始。真空度达到80k Pa以后，稳定真空度直到工程结束。

4 工程检测

本工程总处理面积约为8000m2，日投入7.5 k W真空泵9台，平均每台真空泵承担约900m2的处理面积。2010年8月19日开始抽真空，经查漏补漏，12d后真空度达到80k Pa并一直稳定在80k Pa以上，略低于泵上真空约5k Pa，并逐渐稳定，效果很好，抽真空至2010年11月19日结束，共历时90d。考虑到工期因素，堆载在膜下真空度稳定在80k Pa后立即施加，累计填筑高度1.5m。

加固施工过程中，为了及时掌握加固进程，验证加固效果，委托青岛市勘察测绘研究院对工程进行了真空度、地表沉降、孔隙水压力等的数据检测。检测结果表明，至2011年1月，土层平均固结度达到9 7.5%，监测点平均沉降速率为-1.5m m/d，孔隙水压力基本趋于稳定，根据检测结果，地基加固达到了预期要求，见图3。

5 结语

图3 孔隙水压力变化示意图（竖向：kPa，水平：day）

本工程运用真空联合堆载预压方法进行软土地基加固，充分发挥了真空预压法及堆载预压法两种软基处理方法的优势，加速了软土路基排水固结的速度，施工中路基的稳定性得到了保证，该种软基加固的施工工艺及质量控制方法得到了进一步验证，可供类似工程参考。

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