真空联合堆载预压法在软基处理中的运用

余红亭

摘 要： 真空联合堆载预压法结合了堆载预压法及真空预压法的优点，能快速利用真空负压及堆载荷载产生的双重附加应力快速强制排出孔隙水，减小孔隙比，有效提高软弱地基承载力和弹性模量。

关键词： 真空联合堆载预压；软弱地基；固结度

0. 引言

堆载预压法作为软基处理方法，适用于处理强度低、压缩性大、渗透性能差、承载力低的海相淤泥。经过多年的施工及推广，已经在我国沿海及东南亚地区大面积推广应用。尽管软基处理效果明显，但该方法施工周期长，堆载附加荷载周转难度大。在堆载预压法的基础上，通过真空泵将土体中的空气和水抽出，借助大气压的负压及堆载产生的附加应力的双重作用，段时间内强制排出孔隙水，减小孔隙比，快速有效提高软弱地基承载力和弹性模量的方法即为真空联合堆载预压法。

该软基处理方法在越南沿海一期火力发电厂项目中得到了有效的运用。

1.项目概况

越南沿海电厂一期工程位于越南茶荣省沿海市。厂址夹于湄公河入南海的两条支流入海口之间，地貌属典型的海陆交互作用形成的三角洲，冲积平原边缘的河滩地。厂址区域内地势平缓，原场地标高约0.40～1.20m（越南Hon Dau高程系统）。场地分布有大量鱼塘，局部区域生长少量低矮灌木树丛和红树林。由于场内淤泥层深厚，软土层在16～30m厚，因此須进行地基处理。

淤泥层物理力学性能指标如下：

根据设计技术要求，加固软土层范围内的平均固结度应≥90%，承载力应不小于110kPa。经最后确定，选用真空联合堆载预压法来进行软基处理。

真空联合堆载预压法对于场地面积有着严格要求，面积过大则无法确保膜下真空度达到80kPa的负压，面积过小将影响施工的连续推进。以全厂处理范围为最大边界，在结合现场场地实际情况及各区域探摸结果，综合考虑了真空联合堆载预压工艺对压膜沟和密封墙的要求，最终确定了将整个电厂划分为19个处理区域，每个分区面积约在20000-32000平方米不等。

2. 施工工艺

2.1 水平砂垫层的选用和施工

一般工程均选用中粗砂作为水平排水砂垫层，但由于本工程中粗砂材料十分缺乏，外购费用太高，考虑到现有场地原自然地面以上，已回填有约3m～3.8m厚砂层，为节省工期及降低工程造价，依据我国已有在越南当地施工的成功经验，可利用该部分回填砂作为水平排水通道。为保证施工效果，在现有砂层内加密滤管，将滤管的间距由通常的6米改为2米，将施打的塑料排水板外露部分绕滤管2圈，绑扎在滤管上，提高现有砂层的排水效果，取得良好的效果。

2.2 打设塑料排水板（Plastic Vertical Drain）

塑料排水板选用SPB100-C型塑料排水板作为排水的垂直通道。各分区塑料排水板均采用正方形布置，间距1.0m×1.0m。由于本工程现有钻孔间距较大，而土层中变化较大，插板前应根据已有的钻孔资料，因此应用插板机先按20m×20m间距进行探摸，确定具体插深。并应控制塑料排水板在距砂层顶面0.5m时终止，避免穿透淤泥层下的透水砂层。

2.3 滤管的铺设

作为水平排水系统及抽真空设备的一部分，水平排水管分为主管和滤管，滤管间距2m。主管采用直径φ76mm的UPVC硬塑料管；滤管采用直径φ50mm的开孔UPVC硬塑料滤管，埋深约10～20cm，滤管表面应裹一层土工织物阻挡砂土进入管内，并将排水板缠绕滤管连接。主管用三通连接头与滤管连接，通过出滤器及吸水管与真空泵连接。滤管应设置在砂层中，其上覆厚度100～200mm的砂层。

2.4 粘土密封墙

因场地内砂层较厚，处理深度范围内软土层内亦夹有贯通的粉细砂等透水介质，为保证密封效果，每一施工分区周界应打设粘土密封墙以确保密封效果。

本项目厂区外周边界的粘土密封墙为双排桩组合，墙宽度为1.2m，桩径为700mm，成墙时纵横两个方向彼此搭接200mm，桩距500mm；内部分区的共用粘土密封墙为单排桩，桩直径为700mm，成墙时纵向桩彼此搭接200mm，桩距500mm。

密闭墙的深度探摸按平面上每30m一个孔的布置原则，布置钻孔超前探摸，并根据探摸结果确定周边密封用的淤泥浆（或粘土）搅拌墙的实际深度。一般情况下密封墙的深度以穿透回填土层和贯通的透气砂层，进入原状不透气软土层50～100cm为准。

2.5 铺设无纺土工布及密封膜

密封膜采用不少于两层聚氯乙烯薄膜。密封膜每层厚度为0.12～0.16mm，要求在工厂热合一次成型，搭接宽度不小于2.0m，边界处应埋入密封墙内不小于一米。为保护密封膜不受下卧土层及上覆堆载材料的破坏，密封膜上下宜各铺设一层土工布，采用250g/m2无纺土工布。上层土工布宜在真空达到80kPa后完成铺设。

2.6 真空设备的布置

真空泵采用功率≥7.5kW的真空射流泵，确保能形成不小于96kPa的压力，保证膜下真空度达到80kPa以上。真空管路的连接点应严格进行密封，为避免在停泵后真空度很快降低，在真空管路中应设置止回阀和截门。

2.7 堆载

经检查无漏气现象后，开足所有泵，将膜下真空度提高到80kPa以上。当真空度稳定后，即可进行分级堆载。

由于本项目靠近海边，堆载用砂全部采用吹填方式从海里抽取。

3. 监测与效果

3.1 监测

考虑到土质的特性，真空联合堆载预压法必须持续的进行监测，以在预压过程中检查软土的状态及堆载场地的稳定；估算固结度，确定卸载时间；以及修正软基处理参数，进行必要的反分析计算。若实际情形远离我们的预期目标要能够迅速作出反应。

在本项目中，主要执行了以下几项检测内容：孔隙水压力观测、水位观测、土体分层沉降观测、土体水平位移观测、面层沉降观测、膜下真空度观测、高程测量。

3.2 效果检验

对软基处理效果的检查主要通过对地基加固前后同位置、同深度进行钻孔取样检测，以分析加固前后土体物理力学指标的提高情况。同时，通过原位十字板剪切试验、静力触探试验和载荷板试验，提供土承载力特征值和回填砂层承载力特征值。

4. 结语

通过真空联合堆载预压法在越南沿海一期火力发电厂项目的运用，成功的对厂区内的软土地基进行了处理。平均每个区域真空联合堆载处理的时间约120天，达到了设计提出的平均固结度应≥90%的要求，承载力普遍达到100kPa，远超设计要求的80kPa。在保证较短软基处理周期的同时，取得了良好的经济效益。