直排式真空预压工艺压膜沟处理研究

余海见，齐志民

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）

直排式真空预压工艺压膜沟处理研究

余海见，齐志民

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222）

为了提高真空预压工艺压膜沟薄弱区域处理的效果，本文通过采取各种措施对压膜沟薄弱区域处理进行试验研究，经检测结果表明：压膜沟区域经处理后各项物理力学指标均达到设计要求。通过推广此压膜沟处理工艺，不仅能处理好压膜沟问题，还能带来可观的经济效益。

直排式真空预压；压膜沟处理；软基处理；十字板剪切强度

引 言

随着国民经济的快速发展，土地的需求量越来越大，特别是一些沿海地区，土地显得更加紧张，为了经济的发展，只能向大海要地，因此，近几年各大沿海城市出现了大面积的围海造陆。围海造陆的方法主要是将疏浚航道的淤积软土通过吹填形成陆域，而新吹填形成的陆域地基大部分是淤泥和淤泥质土，呈流塑状态，具有很高的含水量和很低的强度，需要进行加固处理。因此真空预压处理工艺成为目前处理这类土质应用较广的施工工艺。真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的密封膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。

加固区周边通过挖设沟将密封膜周边进行密封，这就形成压膜沟。从理论设计上压膜沟区域的处理效果和区内的加固效果应该相差不大，但在实际施工过程中压膜沟的处理效果往往较差，成为真空预压处理区域的软弱地带，给后续施工带来较大影响，因此本文通过进一步试验研究解决压膜沟处理的问题。

1 工程概况

本试验研究依托天津临港工业区某工程，该工程处理面积约34万m2，共分12个区，本次试验在1～4区进行，重点是对压膜沟区域进行处理，在不增加成本的情况下使压膜沟区域的处理效果能够一次达到设计要求，不需要进行二次处理。本工程采用直排式真空预压工艺，该工艺在加固软土地基，尤其是在饱和软土的港口、码头地基中已经得到了非常广泛的应用［1～4］，并得到有效的验证。

2 地质条件

通过真空预压前、后的钻孔资料揭露，本区域地层自上而下共分4层：

1）细砂

灰色，松散，该层为厚度0.80～2.00 m的吹填砂垫层。颗粒不均匀，含较多云母及贝壳。层底高程3.54～5.03 m。真空预压后土层性质无变化。

2）淤泥质粉质粘土、粉质粘土、淤泥质粘土或淤泥

灰色，流塑～可塑状，高塑性～中高塑性，土质较均匀，含有机质，局部混粉砂、粉土或粘土。该层厚度为4.20～10.20 m，层底高程-6.17～0.83 m。真空预压后土层性质对应为粉质粘土或粘土。

3）淤泥质粘土

灰色，流塑～可塑状，高塑性，土质不均匀，含有机质，局部含少量粉土。该层厚度为 8.00～14.00 m，层底高程-15.17～-13.12 m。真空预压后土层性质对应为粘土。

4）粉质粘土或粘土

灰色，软塑～可塑，中高塑性，土质不均匀，含较多贝壳碎屑，局部混粉砂。该层层底在钻探深度内未揭露。真空预压后土层性质对应为粉质粘土。

3 试验方案

本次试验主要针对加固区内区与区间的共用压膜沟的处理进行分析研究，主要采取方案如下：

1）加大加固区的各个小区的面积，减少压膜沟数量和宽度；

2）将压膜沟内的排水板头同滤管相连，将滤管连接至抽真空系统中；

3）将压膜沟处相邻区的密封膜进行搭接，再在搭接处上面用粘土进行压实，使压膜沟处的真空度进一步提高。

4 方案实施

4.1 压膜沟处排水板打设

打设过程中压膜沟处的排水板间距控制与处理区的间距相同，均为0.8 m，呈正方形布置，打板深度也同为21 m。

图1 排水板打设

4.2 压膜沟的开挖

真空预压施工开挖压膜沟是一项非常重要的工作，压膜沟开挖不好直接关系到真空预压施工的处理效果。压膜沟开挖必须将透气层挖穿，挖至软土层将密封膜压人软土层中进行密封，然后在沟内覆水起到进一步密封的作用。抽真空期间真空度能否持续保持在85 kPa范围之内［5］，压膜沟的开挖至关重要。压膜沟开挖宽度在1 m左右，深度要挖穿透气层，本项目的透气层就是上部吹填的粉细砂，开挖深度在挖穿砂垫层后再下挖50 cm。

4.3 压膜沟的开挖

在开挖过程中表层的排水板大部分被挖断，故在压膜沟开挖好后及时将挖断的排水板进行接长，在压膜沟内布置滤管，将排水板与滤管进行连接，再将滤管与抽真空系统进行连接，使压膜沟内的压力同真空区的压力相同。

4.4 密封膜的铺设和搭接

在滤管与排水板连接完毕后开始铺设密封膜，压膜沟处的密封膜铺设质量好坏直接影响到整个处理区内真空压力的高低，故密封膜边缘要压入软土中确保不漏气。共用压膜沟处在原交接处再铺上一层密封膜，使压膜沟完全处于密封状态，以确保其处理效果。

图2 排水板与滤管连接

图3 压膜沟处处理示意

4.5 真空抽气

1）试抽气

为了防止滤管由于刚开始承受的压力过大造成扁管现象，因此在试抽气期间采取了分3批循环开启真空泵，每批只开启1/3的泵数量，每批持续时间为3天，再开启全部真空泵，然后实施深层真空预压处理。

2）正式抽气

在试抽气9天后全部开启真空泵，在2天后真空度达到85 kPa，开始计时。真空预压区满载抽气时间为115天。正式抽气期间真空荷载基本维持在85 kPa以上。

3）在抽气过程中，射流泵基本运转正常，个别坏泵及时进行了更换，水泵、电机定期进行了维修保养，并各有一定数量的备用水泵、电机。

4）真空恒载后，抽气过程中保证了设计真空压力，确保100 %的开泵率。

5 效果检验

5.1 十字板剪切试验

在每个区的压膜沟中在真空预压前后各布置 1个十字板剪切试验孔。各区预压前后主要软土层抗剪强度对比数据见表1。

表1 预压前后十字板抗剪强度对比

图4 1区预压前后十字板抗剪强度试验成果

图5 2区预压前后十字板抗剪强度试验成果

图6 3区预压前后十字板抗剪强度试验成果

图7 4区预压前后十字板抗剪强度试验成果

从以上图表中可以看出：预压后第（2）层、第（3）层、第（4）层软土十字板抗剪强度均值均有较明显增长，其中第（2）层增长最为明显。

5.2 土层物理力学性质

各区压膜沟真空预压前后各布置原状取土孔 1个，各区压膜沟加固前后土质变化情况详见加固前后各土层主要物理力学指标对比见表2。

表2 加固前后主要物理力学指标对比

通过对比分析可见：预压后淤泥层、淤泥质粘土层软土含水量、孔隙比、液性指数、压缩系数等指标均有不同程度的减小；重度、剪切强度指标等指标均有所增大，土体塑性降低、强度增加，土质改善较明显。

6 结 论

通过本试验研究直排式真空预压工艺处理软弱地基压膜沟效果明显，主要体现在：

1）真空预压期间就将压膜沟区域处理好，不需要二次处理，使得后续施工能够按期展开，缩短了整个项目投资时间，可节约时间约20天。

2）节约了施工成本。在不增加额外成本的基础上，只是在施工工艺上做进一步改进，就能将压膜沟区域的处理效果得到提高，节省了压膜沟的二次处理费用。

［1］葛安定，李学艳.直排式真空预压法在天津港地基处理工程中的应用［J］.港工技术，2012，（1）：61-64.

［2］李军，杨福麟.人工插膜结合粘土密封墙作为真空预压侧向密封系统的试验［J］.港工技术，2008，（4）：38-40.

［3］方子杰，应舒.低位真空预压法吹填土软基加固技术的应用［J］.港工技术，2011，（1）：41-43.

［4］夏玉斌，唐元松.椒江污水处理工程超深软基真空预压加固效果综合分析［J］.港工技术，2004，（4）：44-47.

［5］JGJ79-2012建筑地基处理技术规范［S］.中国建筑工业出版社，2012.

Study on Treatment of Membrane-sealing Trench Based on Straight-line Vacuum Preloading Technology

Yu Haijian，Qi Zhimin
（CCCC First Harbor Consultants Co.，Ltd.，Tianjin 300222，China）

To improve the treatment of weak area in membrane-sealing trench based on vacuum preloading technology，various measures has been taken to test and study the treatment effect of weak area in membrane-sealing trench.The testing results show that the physical and mechanical indices satisfy the design requirements after the membrane-sealing trench is treated.To promote the technology of membrane-sealing trench treatment can not only deal with membrane-sealing trench well，but also produce considerable economic benefit.

straight-line vacuum preloading； treatment of membrane-sealing trench； soft base treatment；vane-shear strength

TU472.3+3

A

1004-9592（2016）05-0102-04

10.16403/j.cnki.ggjs20160525

2016-04-05

余海见（1985-），男，工程师，主要从事工程项目管理工作。