真空预压法在软土地基中的应用及效果分析

邹秋云

珠海水务集团有限公司 广东珠海 519000

摘要：采用真空预压法处理珠海西部地區某水厂扩建工程软基，处理淤泥层的平均厚度达到6m以上，软基上施加真空压力80kPa，90d后地基表面沉降量达到80cm以上，地基平均固结度超过90%，满足设计要求处理后的软土地基物理力学性质变化明显，表明采用真空预压法处理本工程软基是可行的，同时对真空预压过程中的施工、监测等进行分析。

关键词：真空预压；软基；沉降；监测

1 工程概况

水厂一期设计规模12万m 3/d。本期（二期）设计规模16万m 3/d，远期水厂扩建至60万m 3/d。水厂现状一期围墙范围内用地面积6.9万m2，水厂二期及远期用地6.0万m2。水厂本期建设16万m 3/d的常规处理工艺流程和28万m 3/d的污泥处理工艺流程，部分构筑物土建规模按水厂终期60万m 3/d考虑建设。本次扩建工程内容主要包括：机械混合折板絮凝平流沉淀池（下叠清水池）、V型滤池、反冲洗泵房、综合加药间、排泥池、浓缩池、污泥平衡池、脱水机房及配电间、鼓风机房及反冲洗泵房等工程内容。拟建场地有厚度不均的淤泥，为了满足场坪及道路的使用要求，需对场地进行软基处理，总处理面积约33429m2。

2 地质情况

2.1 地形地貌

拟建项目场地位于珠海市斗门区，东邻X589线主干道，场地西、北邻近山区，东南逐渐平缓，为丘陵与滨海平原过渡带地貌单元。现场地内分布有人工堆填的素填土，林木、植被密布及零星沟塘，场地总体地势北高南低，地面高程 -1.92～5.92 m，地形起伏较大。

2.2 地层岩性

据钻探结果，场地内自上而下分布有第四系全新统人工填土层，、第四系全新统海陆交互相沉积层、第四系全新统残积土层及寒武系八村群砂岩。各地层工程地质特征分述如下：

2.3 地下水

拟建项目场地勘察深度内地下水为多层状的含水结构，主要分布有上层滞水、孔隙潜水和基岩裂隙水。上层滞水分布于人工素填土中，水量贫乏；孔隙潜水赋存于第四系全新统海陆交互相沉积层的砾砂（中砂、细砂）中，具有微承压性，富水性、透水性较好，水量一般；基岩裂隙水分布于风化砂岩裂隙中，水量中等。场地内的淤泥、粉质粘土和砂质粘性土③为相对隔水层或弱透水层。场地地下水主要受大气降水及地下水迳流补给，以蒸发及地下水迳流排泄。地下水位随季节而变化，施工期间正值平水期，测得钻孔内稳定地下水位埋深0.35～2.81m，相当于标高- 0.38～4.74m，预计年水位差1.80m（最低地下水位埋深1.85m，最高地下水位埋深0.05m）。

3 软基处理总体设计

真空预压前首先要在地基上铺设砂垫层等水平排水层和打入塑料排水板等垂直排水通道，在砂垫层上铺设塑料密封膜，将四周埋设于不透气层顶面以下至少50.0 cm，使地基与大气层隔离；然后采用射流泵在密封膜下抽真空形成负压，降低地基内的孔隙水压力，增加地基的有效应力，使土体加固以提高地基承载力。

真空预压排水固结系统可分为施压系统、排水系统和密封系统。真空预压加固的主要技术难点和施工关键在于保证真空设备效能、地基深部真空度的传递与维持和软基密封效果等，加固过程要求始终保持膜下真空度≥80.0 kPa，尽量减少在横向与竖向排水系统中的真空度传递损失，真空度的产生、深部传递与维持是软基加固成功与否的关键核心技术。因此，对真空度的传递过程采取积极有效的控制措施是真空预压施工质量控制的重点。真空预压排水固结系统的组成结构如图。

4 真空预压施工及监测

4.1 真空预压排水固结施工

施工总体顺序：平整场地→铺设砂垫层、施工搅拌桩及水泥浆密封墙封闭帷幕→打设塑料排水板→挖设密封沟→埋设真空滤管，检测仪器→铺设真空膜→安装真空设备、抽真空施工→满载预压及卸载→整平场地、设排水明沟。

4.2施工监测

真空预压施工的监测和检测内容较多，主要观 测项目为地面沉降、真空度、孔隙水压力、土体分层 沉降和水平位移等，以及加固前、后的钻孔原状土工试验和原位十字板试验。在砂垫层和塑料排水板施工期间应每隔3d 观测1次，开始抽真空时要每天观测1次，15 d 后可每隔3 d观测1次，如果观测数据变化很小可逐步延长至每周观测1次。

5 常见问题分析

5.1设计方案的优化

建设单位应会同各参见单位对设计方案进行优化和优选，针对工程实际情况选择工期短、质量好、投资少的设计方案。首先的优化对象是真空预压施工中塑料排水板材料的选定，其次是加固深度的确定—塑料排水板的打设深度，加固单元体内的塑料排水板的密度—塑料排水板的平面布设形式的间距，即通过设计计算确定合理的打设深度、最小的布设密度（最 大间距），最短的工期，获得将要达到设计要求的令人满意的施工质量。

5.2回填土的质量要求

某些工程由于工程需要在软基加固前期先回填一定量的土方，在回填过程中回填材料、回填工艺的控制应该结合后续工程来综合考虑。若回填料含有建筑垃圾等杂物、回填料粒径偏大、回填位置不准确等都将影响后期插板质量工效和真空预压的气密性。若何填时需在场地内铺设的是临时道路，需有总体规划，并且要及时提供清晰充足的回填施工资料，这是应该引起注意和加以改正的，以保证后续工程的顺利进行。

5.3砂垫层的意义

目前的真空预压塑料板排水固结法施工水平和要求中，砂垫层是一个必不可少的工艺层，它不是普通意义上的回填土方。砂垫层是作为土体内部塑料板排水和土体外部真空设备抽气抽水的十分重要的中介层，因此砂垫层的材质要求及施工工艺都比较严格，砂料的均匀性，通水能力，含泥量一般设计上都应有明确的规定，施工时对砂垫层场地的平整度以及不混入影响排水的杂质的质量要求也是必要的，否则将直接影响到软基加固效果。同时砂垫层厚度的确定，除应考虑排水作用外，还应满足插板机械的行走不致使场地产生较大破坏的作用。

5.4真空预压的气密性

真空预压的气密性保证作为施工的关键控制点，是受到诸多因素综合影响的，它涉及到 施工工艺、工艺材料、工程材料、施工态度等，如压膜沟的设计尺寸是否合乎现场实际，封闭膜的材料，加工水平能否达到要求，回填密封沟选用粘土的粘粒含量是否符合密封要求，遇有突变地质特征或设计未考虑到等情况时，能否采取必要的补救手段等。就目前的总体施工水平来看，经验多的施工单位都能注意到如上问题来保证气密性，但有些施工队伍因忽略了某项因素或遇到问题没有引起重视而造成了工程的返工和延误工期的后果。

5.5膜上覆水要求

膜上覆水需逐次进行，第一次覆水水深1.0m，覆水过程中密切注意沉降，侧向位移，真空度和围堰渗漏情况，遇有险情及时停止，补救后继续，最终保证膜上荷载约15kPa，卸载首先卸除膜上荷载，再卸除真空荷载，注意监测沉降反弹。

5.6塑料排水板打设要求

塑料排水板进场时的规格、材质和排水性能应符合设计要求和《塑料排水板质量检验标准》，按照抽检程序送检合格后方可使用，新到场的排水板要进行有效苫盖，避免日晒、雨淋和水浸，防止老化。

打板机就位后要调整套管的垂直度，根据塑料排水板的底高程反算需打入排水板的长度，将塑料排水板送入桩杆时严禁出现扭结、断裂和撕破滤膜的现象，尤其在大风天气施工时更应注意，要求施工时有专人负责捋顺排水板，确保排水板平顺地进入桩杆。在接板时必须按规范要求将板外滤布剥开，板芯搭接≥20.0 cm，然后合上滤布并用尼龙绳固定，同时做好记录。需接长的塑料排水板接头不超过1 个，且带有接头的排水板不应超过总数的10 %，相邻排水板不能同时出现接头，施工排水板时要及时清理板头周边的淤泥。如遇填石范围，先翻挖部分填石，然后再引孔打设塑料排水板。排水板施工时建议配置电子记录仪，严格控制排水板深度，并配置桩靴，严格控制回带。

6 结语

本人针对真空预压法软基加固施工目前仍存在的不足或有关问题，在几个大的方面做了简要的概述，结合多年真空预压施工经验，总结真空预压软基加固施工质量控制的要点，对影响施工质量的常见问题给出应对措施，并提出了相关的改进办法。具体在工程实际运用过程中可根据具体工程实例完善优化，并结合工期、造价等实际情况适当选择软基方案。

参考文献：

[1]地基处理手册. 北京：中国建筑工业出版社，1988

[2]董国安.真空预压技术几个问题的实践与探索.港工技术，1999

[3]陈环.真空预压法机理研究十年.港口工程，1991

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面波法是针对岩土的原位进行探测的一种新兴物探方法，此种方法主要是利用面波的传播速度以及频散特性与岩土物理力学性质之间的关系，从而来进行工程地质问题的解决。

三、资料的分析与解释

工程物探工作中数据的采集是关键，与此同时如何将所采集到的相关数据再进行分析、计算以及解释是整个工程项目的重中之重。工程数据解释成果的正确度将直接关系到岩土层工程问题分析，判断以及处理的结果，事关整个工程的安全性。例如在弹性波的勘测过程中，首先需要进行的就是将干扰波进行分离和压制，然后对一些能够解决某一特定工程地质问题的有效波进行保留。在实际的工程过程中，可以结合软硬件以及实践经验，去伪存真对一些干扰波以及有效波进行识别，从而得到真实的正确的解释成果。与此同时，场地的复杂性也将容易导致物探异常的多解性，在资料解释时应该针对各种异常情况进行必要的归类分析，再加之与原位测试、钻探以及室内研究成果进行有效的结果对比与验证，才能够充分确保解释结果的真实性。

四、物探方法在岩土工程勘察中的实践

（一）岩溶勘探

以贵州某火電站工程为例，此火电站位于岩溶的发育带。岩溶通常会具有弱波抗阻以及低电阻率的特性，在进行物探时能够产生物探异常。此工程可以通过充分的利用岩溶的地球物理特性，再加之采用高密度电法与地震影响法相结合的物探方法来进行岩层的勘探。地震映像为主，高密度电法为辅的综合性物探方法能够很好的查明地下熔岩的发育状况以及分布规律、规模，从而确保勘探成果的准确度及完整性。

（二）工程选址

工程选址需要根据工区的地域物理条件及工作要求，再结合物探方法进行浅层的地震分析。现场需要采用相关的炸药进行激发，工程地震仪以及陆地纵波检波器进行接收。除此之外就是资料的处理，可以采用相关软件进行分析及精细处理。通过工程的物探方法能够比较明确的查明厂区的岩层覆盖厚度以及强风化层的厚度等，从而能够为工程的设计及可行性的研究提供必要的帮助。

结语

综上所述，工程物探方法具有多样性，岩土工程勘查中综合多种物探手段，可以根据地质结构以及地址目的的不同来进行物探方法的有效选择及应用。本文通过对各种工程物探方法的工作原理以及工程物探方法的实际应用案例进行充分分析，在一定程度上能够体现出综合物探方法在岩土工程勘察中的重要作用。在工程勘察中适当的投入物探方法，将能够有效的提高勘察工作的效率，并且能够降低造价，对提高整个勘察工作的质量起着至关重要的作用。与此同时也不难发现工程物探方法具有相当广泛的应用前景以及较好的经济及社会效益。

参考文献：

[1]郭红梅.物探方法在深厚砂卵石地基岩土工程勘察中的应用[J].土工基础，2014，（5）：87-90.

[2]钟小飞，张鹏.物探方法和钻探方法相结合在工程地质勘察中的应用[J].江西建材，2013，（6）：320-321.

[3]胡绕.综合物探方法在浅基岩地区顶管工程勘察中的应用[J].工程地球物理学报，2013，（3）：425-429.