真空预压法在吹填厚砂层软基处理中的应用

卢圣武

摘 要：本文针对大面积软土地基加固真空预压施工，结合福州某造船厂软基处理工程特点，介绍了主要施工工艺及控制要点，提出了厚砂层中搅拌密封墙施工方案与大面积真空预压施工共用密封墙防裂措施。实践证明，真空预压法能有效加固表层为厚砂层的淤泥质软土地基，且具有工期短、施工安全、成本低等特点，值得在该地区进一步推广。

关键词：真空预压 厚砂层 淤泥地基

1.概述

1.1工程概况

福州某造船厂软基处理工程按使用荷载要求划分为三个区：船坞、船体车间区域（A区），面积约416759m2；办公楼区域、机电设备库及厂区东北角辅助站房区域（B区），面积69762m2；船坞底板区域（C区），面积约13064m2。

1.2地质条件

拟建场区原为围海滩涂地，前期工程吹填砂造地标高为+5.70m（85国家基准），砂层平均厚度3.2m。场内淤泥层具有含水量高、压缩性大、强度低等特点，该土层是本次软基加固处理的主要土层。然而，根据土质含水率高的特点和软土地基大面积加固的需要，综合考虑工期、造价、使用荷载要求等因素，确定船坞、船体车间区域软基加固采用插打塑料排水板结合真空预压法。

2.真空预压施工

2.1工作原理

真空预压法是在软土地基表面通过铺设砂垫层、埋设竖向排水体，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，通过砂垫层内埋设的管道，通过抽真空装置。使土体中形成负压，将土体孔隙中的孔隙水抽出，从而降低孔隙水压力，使土体产生固结、密实，提高地基承载能力。

2.2施工工艺流程

施工准备→铺设中粗砂垫层→插打塑料排水板→密封墙施工→铺设滤管、埋设监测设备→铺设密封膜→安装真空设备、联结主管和真空设备→试抽真空→填筑覆水围堰→进行真空预压→施工监测→满足设计要求后停泵卸载→检测软基处理效果。

3.主要施工工艺及控制要点

3.1铺设砂垫层

中粗砂垫层做为抽真空过程中传递真空、水平排水的中介层，其施工质量直接关系到真空压力和排水效果。施工前对砂源进行现场考察，施工过程中严格按不大于5000m3为一个批次，进行试验检测。

3.2插打塑料排水板

1）本工程采用SPB-B型塑料排水板作为垂直排水通道。排水板正方形布置，间距1.0x1.0m，施打深度约22m，下端穿过淤泥层进入粉质粘土层500mm以上。考虑回填砂较厚，插打深度深、土层情况等条件，确定选用振动式塑料排水板插板机。

2）插打过程垂直度偏差控制在±1.5%内，每根回带长度不超过50cm。为保证排水效果，施打过程应防止出现排水板扭结、断裂和撕破膜等现象。各区段插打验收合格后，还应清除拔管时带出的淤泥，并将外露排水板头埋置于砂垫层中。

3）对部分砂层厚，振动式插板机很难穿透的区域，若强行施工易导致机械故障率增加，施工效率降低。该区域采用挖掘机翻挖砂层后松铺，翻挖深度不小于1m，表层0.4m仍需用中粗砂摊铺。

3.3密封墙施工

1）密封墙施工主要目的是隔断真空预压区与地层中砂性土的水、气连通，保证真空效果。施工中采用泥浆与地表的砂层拌合形成柔性密封墙。为保证密封效果，采用双排泥浆搅拌桩重叠密封。泥浆搅拌桩的单桩直径为Φ700mm，纵横两桩彼此搭接200mm，桩中心距500mm，密封墙有效宽度达1200mm。

2）各区回填砂厚度不同，为降低砂层对密封墙施工质量的影响，施工前应沿各区密封墙轴线间隔50m进行拌墙施工时，墙底必须穿透砂层进入淤泥层1m以上，本工程密封墙深度为4～8m，平均深度为6m。

3）施打前用挖掘机开挖一条以密封墙中轴线为中心线，顶宽1.8m，底宽0.8m，深1.5m的沟槽，可减少密封墙内含砂量，又可保证搅拌桩施工时泥浆不溢出而污染砂垫层。

3.4铺设密封膜

1）本工程铺设2层厚度在0.14mm以上的聚氯乙烯真空密封膜。所用密封膜应根据各区施工场地大小，在厂家定制一次性热粘合成型。加工时考虑松铺长度和每边埋入密封墙长度，每边应至少预留4m以上，防止密封膜拉裂。

2）密封膜铺设前应将场内砂垫层中的淤泥包、尖石等有棱角或尖锐的硬物清除，同时还需将有铺膜侧密封沟边坡修整平顺，防止抽真空过程中密封膜被顶破。

3）铺设时选择无风或风力较小的时段内，要求上膜施工人员必须穿软底鞋或光脚。现场铺膜时应注意适当松铺，不要拉太紧，并随铺随用砂袋进行压膜。

3.5抽真空施工

1）采用先间隔开启半数真空泵，然后根据监测指标逐步增加真空泵工作台数。膜下真空度达到60kPa时，开始全面检查密封膜是否有漏气，重点对监测杆出膜口与抽真空设备连接处进行检查。密封膜损坏的地方，抽真空时会发出滋滋的响声，应立即采用专用的胶水贴膜修补。

2）抽真空开始恒载计时后，前期应确保开泵率达到100%，预压中后期，在保证膜下真空度的前提下，采取各泵交替运转，但应保证工作泵数不少于总数的80%。

4.1覆水后密封膜破损

1）产生原因

覆水后密封膜破损，首先应考虑密封膜质量存在问题，如膜的强度、伸长率等重要指标偏低。其次，密封膜铺设前砂层中的尖利物未清除干净、排水板孔洞未填实，抽真空施工中均可能造成密封膜破损。

2）处理措施

用砂袋在破损处周边1m2范围内填筑小型围堰，排水后清洁膜面，用专用胶水贴膜修补压实，施工时修补用的密封膜不应拉太紧。

4.2共用密封墙开裂

1）产生原因

相邻区共用的密封墙由于受两侧反向负压共同作用，墙体内土颗粒被两侧真空压力抽走，使墙体开裂影响密封性，所以要求密封墙应具有足够的持久气密性和基本的抗渗能力。

2）处理措施

在搅拌桩施工完成后，需先在密封墙内踩入一层宽4m的无纺土工布。然后在先施工区分两次踩入两层密封膜，踩入深度不小于1m。后施工区踩入一层窄幅的密封膜，供后续区域大面积铺膜时进行现场粘合。最后在密封墙内填入泥包袋，顶部采用密封膜粘结封堵。

4.3真空预压时区外开裂

1）产生原因

真空预压施工时，加固区内土体由于真空荷载向场内固结收缩，而使加固区周边土体产生裂缝。裂缝发展到一定程度会形成漏气通道影响场内真空度。

2）处理措施

调制一定稠度泥浆灌入缝内，泥浆在重力和真空负压作用下会渗入裂缝深处，而填充裂缝形成一定密封效果。

5.1十字板剪切试验

经地基处理后，淤泥的原状土平均抗剪强度增长168.7%，重塑土平均剪切强度增长64.3%，土体抗剪强度得到显著提高。

5.2室内土工试验

加固后土中含水量、孔隙比降低、压缩系数降低，而土的干密度提高，说明软基处理后土体物理力学性质得到改善。

5.3平面载荷板试验

本工程采用浅层平板（面积1m2）载荷试验确定表层地基承载力。试验加载至80kPa时，沉降量为2.42mm，加载到160kPa时，总沉降量为5.55mm，P-s曲线平缓，无明显陡降段，地基土承载力特征值fak≥80kPa，满足设计要求。

6.结语

1）施工中膜下真空度能保持在85～93kPa，证明采用双排泥浆搅拌的密封墙，通过四喷四搅工艺施工，能有效降低表面砂层的影响，保证密封效果。

2）砂层厚度的确定，应结合陆域形成和软基处理的需要，从技术、经济方面综合考虑，但排水砂垫层的质量必须保证。

3）共用密封墙的防裂处理措施，即可防止共用密封墙在抽真空过程中开裂漏气，同时可对密封墙进行真空排水固结，达到加固效果。

参考文献：

[1]周明琪，楼晓明.真空与堆载预压法地基处理的对比分析[J].低温建筑技术，2010（02）：95-98.

[2]JTS 147-2-2009 真空预压加固软土地基技术规程[S].北京：人民交通出版社.2009.endprint