真空预压法在市政工程软土地基处理中的应用探讨

刘沫

摘 要：软土地基具有有机质含量大、孔隙比大、含水量大、压缩性高、承载能力较低的特点。真空预压法在市政工程软土地基处理中的应用，能够有效提升地基承载力。对此，本文首先对软土地基的特点进行介绍，然后对真空预压法进行分析，并以某市政工程为研究对象，对真空预压法在市政工程软土地基处理中的应用要点进行详细的探究，以期为类似工程提供借鉴。

关键词：真空预压 软土 施工

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）08（a）-0061-02

真空预压是一种相对成熟的施工工艺，被广泛应用于岩土工程软土地基施工中。软土地基空隙较大、含水率高、压缩性强、承载能力较低，通过应用真空预压施工技术，不仅施工方式便捷，而且还能够提升地基承载力水平。因此，对真空预压法在市政工程软土地基施工中的应用方式进行了详细探究。

1 软土的特性

软土是在静水或相对较慢的流速水环境中形成的，有时还伴有生物和化学沉积。软土的颗粒主要由粘土颗粒和粉粒组成，软土中粘土颗粒含量几乎为50%，也就是说，超过一半粒径土壤颗粒小于0.005mm。软土中也含有较多的矿物成分，其中包括原生矿物和次生矿物。长石、石英、方解石和云母是主要的原生矿物，其含量很少，这些矿物成分对软土的性质影响很小。次生矿物是软土中有较高含量的矿物元素，如伊利石、蒙脱石、高岭石和其他亲水粘土矿物，它们决定了软土的性质。软土的颗粒大小或成分组成并不是形成软土性质的所有原因，同时微观结构的组成对软土的性质影响也很大。它可以从电子显微镜的观察得知，粘土矿物通常现有片、板、管状形式。软土的结构是由单粒子和不同大小的团粒按照不同的排列方式组成。因此，土颗粒的比表面积很大，导致孔隙里充满水，由于黏土矿物具有亲水性，在双电层的结构离子交换的作用下，絮状结构和细胞状结构也易形成，如图1所示，在沉积的环境下，软土结构逐渐形成。

2 真空预压法

真空预压法也属于排水固结法，如图2所示，它的预压荷载是大气压。真空预压法基本原理是，首先需要在加固区设置竖向的排水通道（设置沙井或塑料排水带），后铺设一层透水的砂垫层在地表。这样排水系统布置完毕。后将不透气的密封膜覆盖在砂垫层上，使土体与大气隔绝。然后使用真空装置对排水通道进行抽气，排出膜内空气，使膜内和外界产生气压差。这个气压差作用于土体对软土层进行固结加固。真空预压使需满足以下技术指标：（1）对在影响范围内的软土平均固结度>85%。（2）抽气之后的真空度须保持在80kPa以上。（3）须在排水系统周围覆盖水平透水材料。（4）在选择抽真空设备的个数上，以每台抽真空面积1000～1500m2来计算。（5）在施工结束后，沉降需满足要求。

3 真空预压法在市政工程软土地基处理中的应用实例

3.1 工程概况

某市公路工程的长度为1.5km，路面宽度为40m。该项目施工区域地层条件复杂，通过对施工现场进行勘查发现，地质条件为松软土层，具有密度低、孔隙大、压缩性高、强度低、含水量高等特点，为了保证项目建设的顺利进行，尽量避免发生地基不均匀沉降，要求采用适宜的软土地基处理技术。另外，综合考虑施工工期、成本等要求，在本工程施工中选用真空预压施工技术。

3.2 真空预压法的施工工艺

3.2.1 豎向排水体施工

在该市政工程地基中需要打设竖向排水体，而真空度则可以通过竖向排水体向土体中进行传递，因此，竖向排水体的施工质量会在很大程度上影响真空预压施工效果。在竖向排水体施工中，常用的结构形式有塑料排水板、普通砂井以及袋装砂井。在本工程施工中，综合考虑施工条件，选用袋装砂井结构形式。在成孔施工中，振动沉管技术，在具体的施工过程中，首先需要带活瓣管尖或套有混凝土端靴的套管沉到预定深度，然后将袋装砂井放入管内，拔出套管后，即可形成砂井，为了保证施工的顺利进行，要求拔管后带上砂袋的长度控制在0.50m以内。另外，在灌入砂袋时，应该尽量选用干砂，并注意保证灌砂的密实度。砂袋长度应较砂井孔长度长50cm，保证将其放入井孔后，能够露出地面，便于埋入排水砂垫层中。在袋装砂井施工过程中，要求钢管内径应该略大于砂井直径，这样才能够尽量避免对地基土造成不良影响。

3.2.2 水平排水体施工

对于垫层材料，应该尽量选用透水性较好的砂料，一般可以采用级配良好的中粗砂，对于垫层平面尺寸和厚度，必须保证符合工程项目设计要求。在本工程施工中，由于需要在水平垫层上铺设土工布以及塑料膜，因此，垫层厚度为30cm，要求与竖向排水通道保持良好的连接效果，避免连接位置堵塞。在本工程施工中，对于砂料，首先经过筛分，避免对天然地基造成不良影响，同时还应该注意避免将泥土或者其他杂物混入垫层中造成滤管堵塞。

3.2.3 水平滤管布设

水平滤管可以分为主管和支管两种，而管道材料有钢管和PVC管两种，在本工程施工中，选用PVC管道。在滤水管的平面布置方面，常用形式有条形、鱼刺形等。为了确保真空负压能够快速、准确地传递至施工现场的各个部位，应该综合考虑施工场地的大小、形状等，合理布设滤水管排列形式，这样即使个别泵停机检修，也不会对真空度造成不良影响。

3.2.4 塑料土工布、膜铺设

在真空预压施工中，要求选用密封性、韧性好的密封膜，同时，对于专用密封膜，应该选用抗老化性能和抗穿刺能力强的材料。在本工程施工中，要求加工好的密封膜面积应该大于施工场地的加固面积，通常情况下，要求每边应大于加固区相应边4～5m。对于土工布，应选用无纺土工布，为了保证真空预压施工的密封性，在本次施工环节，首先铺设1层土工布，然后再在土工布上铺设2层密封膜，当所有材料铺设完成后，还需要对铺设效果进行检查，如果出现漏洞，则应该做好粘补处理，保证密封效果。除此以外，在加固区四周，土工布和密封膜分别留有2～3m和4～5m的超宽余量。

3.2.5 密封沟的开挖和回填

在本工程密封沟施工中，采用人工挖掘与机械开挖的方式，在开挖施工中，如果开挖至淤泥层，则应该在铺设密封膜后，密封沟用挖出的淤泥质粘土回填，同时还需要采用挖掘机前斗进行夯实处理。在本工程施工中，要求一边开挖、一边埋膜，并一边回填，同时，埋好膜后在沟内覆水，这样才能够达到良好的密封效果。

4 结语

综上所述，本文主要结合工程实例，对真空预压法在市政工程软土地基中的应用方式进行了详细探究。真空预压法的加荷速度快，不需要堆载材料，在施工过程中不会出现地基失稳的问题。在具体的施工过程中，应该注意合理布设排水体，铺设水平电层等，并加强施工工序监测管理，保证项目建设的顺利进行，这样才能够促进市政工程软土地基承载能力的提升。

参考文献

[1] 曹永华，李卫，刘天韵.浅层超软土地基真空预压加固技术[J].岩土工程学报，2011，33（S1）：241-245.

[2] 刘宏伟，解林博，张健.浅谈地表水倒灌对真空预压加固软土地基的影响[J].中国港湾建设，2011（1）：46-47.

[3] 付冠杰，范明桥，李杰，等.软土地基堆载吹填淤泥并同步真空预压加固技术[J].水利水电科技进展，2014，34（6）：82-88.