浅谈软基中直排式真空预压（无砂垫层）施工工艺

皇甫斐杰

摘 要：软基主要分布于我国南部和沿海地区，随着经济发展，国家鼓励扩大基础设施建设。但由于地域限制，软基地层地质条件极差，且短期无法满足施工条件还需回填大量土方，采用直排式真空预压（无砂垫层）加固软基地层具有固结速度快、密实性好、保护环境、节约施工成本的优点，能很好地解决淤泥地层上施工和淤泥外翻污染环境的施工难题，满足施工进度和环境保护要求，经济效益和社会效益显著，可为类似工程提供参考依据。

关键词：加固软基;真空预压;保护环境

1 工程概况

大空港新城区截流河综合治理工程为深圳会展中心配套工程，海上田园芦花湖为截流河主河道施工区域内，为保护芦花湖内白鹭的生存环境和海上田园景观区的运营。本工程先采用大砂被将施工区和景观区进行隔离后，为避免淤泥外翻造成运营区内湖水污染，施工区内采用直排式真空预压（无砂垫层）对该段主河道区域内淤泥进行固结，地基土体达到设计强度后进行河道结构施工。

2 直排式真空预压（无砂垫层）施工重难点分析

2.1 施工区域内淤泥外翻涌入到景观运营区湖中

湖内淤泥深度为10m左右，施工区域地基承载力极低，无法满足截流河主河道施工条件。大砂被将施工区和景观区分隔开后，若直接将施工区域内的湖水抽排后采用快速、直接的软基处理方式势必导致景观区湖内淤泥大量外翻、上涌，污染环境。施工区软基加固时如何避免景观区湖内淤泥外翻是施工中的难点。

2.2 土体固结均匀性控制

对软基处理可采用垫层和浅层处理、竖向排水法、真空预压、粒料桩、刚性桩、强夯及强夯置换等方法。根据现场实际情况，本工程采用真空预压技术，但是整个施工过程中要求土体固结均匀，若不均匀沉降变形较大可能破坏整个真空系统的运行，因此土体固结均匀性是软基加固过程中的难点。

3 直排式真空预压（無砂垫层）主要施工工艺

3.1 场地准备

3.1.1排水和晾晒：场地内在原湖水区域先行实施围堰，围堰内湖水采用抽水机抽干，需抽水总量约为18万m3。晾晒时间一般不少于7天，表面应产生明显的开裂，经晾晒之后的场地将结成一个硬壳，为塑料插板提供条件，如上机械设备比较困难，可采用铺设竹排等措施。

3.1.2场地清理整平：场地晾晒之后，应进行场地清理、整平，清除局部的石块、木头、植物、竹竿等杂物。鱼塘与河道之间的路梗、隆起的淤泥滩位置等应进行挖除摊平。整平场地要求场地平顺，人工整平场地的边坡坡比要求缓于1：8。

3.1.3特别要求：在下一工序施工前，需对场地平整清理进行验收确认后方可进行下一阶段施工。

3.2 铺设土工布

3.2.1土工布使用前要进行撕裂强度、顶破强度等试验，合格后方可使用;

3.2.2铺设前按设计图纸布置放出各盲沟、集水井位置;

3.2.3土工布采用人工铺设，共分三个铺设小组，每组十五人，直接用车将土工布拉到现场进行缝合，并卷成卷。缝合采用手提式电动缝纫机按设计要求将小块土工布（规格4.12m*150m）缝合成30m*150m的大块土工布。缝合连接采用双排线折叠法，折叠缝合总宽度不小于30cm;

3.2.4大块土工布采用人工摊铺的方式进行摊铺;

3.2.5土工布铺设呈鳞片状，即后一块土工布压在前一块土工布之下，大块土工布搭接宽度不小于1.0m。铺好土工布后，周边用砂袋叠压固定，并在中间压砂袋定位;

3.2.6铺设前计算好土工布长、宽及搭接位置，应尽量避免土工布在盲沟交汇处搭接，如在交汇处搭接，用双层土工布加强;

3.2.7土工布搭接长度为1.0m;

3.2.8为使土工布不皱折、起拱，整捆土工布向前推进时要紧贴清理后的地面，发现皱折，起拱要及时返工;

3.2.9土工布铺设好后，为防止土工布老化，应及时真空管网上部结构施工，土工布覆盖时间间隔不超过10天。

3.3 塑料插板施工

按正方形布置并打设塑料排水板，其间距1.0m，作为垂直排水通道。

塑料板打设顺序包括：定位;通过导管将塑料板与桩尖连接贴管靴，并对准桩位;插板并在砂面以上顶面120cm以上剪断。

3.3.1塑料排水板选用滤膜连接为胶粘式或线缝式槽型板。施工将严格遵守规程的要求，并按以下施工步骤进行实施。

3.3.2根据各区已验收基础场地的施工基线、水准点等资料，用全站仪测放各区控制点，各区控制点插红色小旗及打下木桩并标明控制点编号。用全站仪和钢尺按梅花型布置测放出塑料排水板打设板位，并用竹签或排水板芯等插入基础作标记。

3.3.3插板机移机定位，安装排水板桩靴。施打作业时，插板机的桩靴落地定位由插板机驾驶员在控制室内控制。

3.3.4各区域的塑料排水板均按梅花型布置。施工操作人员根据安装在插板机上的金属活动垂针和刻度盘，控制桩管下插时的垂直度偏差不得大于±1.5%。

3.3.5上拔桩管至桩管下端高出基础面50cm。上拔桩管时，施工人员应仔细观察排水板有没有回带现象，若回带长度超过50cm，则在板位旁45cm处补打一根。

3.3.6切割排水板，控制排水板在基础顶面以上的外露长度为20cm。

3.3.7移机进行下一根排水板施工。在排水板施工过程中，要派专人做好施工原始记录，以备抽查。

3.3.8各分块塑料排水板施工完成后，进行自检，待自检合格后再上报监理工程师验收。一个区段的塑料排水板验收合格后，要及时用砂料回填打设时在排水板周围形成的孔洞。

3.4 真空管道铺设施工

3.4.1本工程设计的管路主要为真空主管和真空支管。主管和支管纵横向布置，真空支滤管采用软式透水管，管径50mm，支管铺设间距为3.0m，即每3个排水板连接在支管上。主管采用PVC管，管径≥90mm，主管两头连接真空射流泵，每1000m2布置一台真空泵。

3.4.2管材连接：真空支滤管之间及真空支滤管与主滤管之间的连接采用与之匹配的直通、三通接头连接，接头牢固。真空主管的连接沿长度方向每30m左右设一钢丝胶管软接头，管位偏差：小于100mm。

3.4.3真空支管与插板之间采用软管式进行联接。

3.4.4连接管施工完毕后，立即覆盖土工织物保护真空管道。

3.4.5真空管路的连接点必须严格进行密封，为避免膜下真空度在停泵后很快降低，在真空管路中设置止回阀和闸阀。

3.5 土工布施工

本工程采用直排式真空预压（无砂垫层）技术，取消常规真空预压的粗砂垫层施工，现场直接在真空管道上铺设土工布方式，加快施工进度。在铺设土工布过程中要注意对真空管网的保护，避免破坏真空系统。土工布施工详见“3.2 铺设土工布”。

3.6 密封沟挖填

3.6.1在加固区四周挖一定深度的沟槽用于埋设密封膜，密封沟的深度在1.2～1.5m之间，具体深度视现场地质情况而定。 当被加固土的表层其粘粒含量较高、渗透性较差时，可以取较小值，沟可挖浅一些;反之，沟要挖深一些。沟的宽度主要视挖掘方式和铺膜决定，如用机器挖掘可以 挖窄一些，但必须方便人工铺膜操作。一般最小为60cm;若人工挖掘密封沟，其最小宽度需70cm。

3.6.2挖沟时要注意土层中的植物根系和动物的孔洞，若发现有 孔洞，则沟的深度需相应挖深一些以避开孔洞。这些孔洞往往是漏气的通道，一般动、植物的孔洞深度电是有规律的，只要留心观察是不难发现的。沿海小动物（如 跳鱼一类）的孔洞一般不超过1.2m深。

3.6.3挖好沟后将膜放入沟中，应注意将膜贴于沟的内壁（沟的内壁尽可能平整），并将膜放至沟底，然后分层回填。尤其注意第一层的填筑，一定要用土 把膜压好，使膜能紧贴沟内壁和沟底，在每一层填土上给予压实，最后将剩余的土在沟边堆成挡土的小堤，为膜上以后复土创造条件。这当中要特别留心在有真空度 测头导管和孔压测头导线引出的地方，既要密封好，又不能将导管弄断、弄破或弄成<90。的折弯。

3.6.4密封沟工作量虽不大，但它直接关系到密封效果的好坏，由于该项工作具有隐蔽性，所以有了问题也不易查出，因此要认真、细致、严格地去做好这一工作。

3.7 密封膜鋪设

3.7.1铺设时，膜不宜拉得太紧，每边比图纸尺寸要放出3～5m。铺设时自一边开始，二层一道依顺序同时由近及远进行铺设;

3.7.2膜在埋入密封沟时，注意膜不要被石头，草、树根等戳破，注意其完整性;

3.7.3在膜上放置沉降标时，应在沉降标下垫一层土工布或软草口或一些小块密封膜，注意放平并在沉降标底板上压重，以防戳破薄膜和沉降标倒伏;

3.7.4膜铺好后进行抽气时，千万别急于复土进行预压，而应在头几天派专人穿布底鞋或软底鞋在膜上进行地毯式寻查，以便发现膜破的地方能及时进行粘补。若抽气后发现薄膜铺设得松紧很不均匀，亦可停抽进行适当调整，但是这种调整是很有限的，重要的还是在埋入沟前布设好。

3.7.5土工布上覆盖密封薄膜，一般采用3层聚氯乙烯薄膜，应按先后顺序同时铺设，并在加固区四周，在离清基丝外缘2m开挖深0.8～0.9m沟槽，将薄膜的周边放入沟槽内，用粘土或粉质粘土回填压实，要求气密性好，密封不漏气，或采用板桩或覆水封闭，而以膜上全面覆水较好，既密封好又减缓薄膜的老化。

3.7.6当面积较大，宜分区预压，区与区间隔距离以2～6m为佳。

3.8 密封墙施工

真空预压区边界存在填土的区域根据设计图纸为粘土搅拌桩密封帷幕对填土层进行封闭。

3.8 .1粘土搅拌桩桩直径为600mm，间距为400mm，即搭接200mm，双排搅拌桩宽度1.2m。桩底以进入淤泥层1.0m为准。若存在透水层的还需穿透水层底标高以下1.0m。

3.8 .2粘土搅拌桩采用四喷四搅工艺，下钻搅拌速率不大于1.2m/min，提升搅拌速率不大于0.8 m/min。

3.9  抽真空

抽真空设备拟采用的“高效节能大功率真空泵系统”（以下简称“HEHP真空系统”），HEHP真空系统主要由水气分离罐和大功率真空泵组成。当控制柜的真空泵开启后，将土体中水和气体抽进水气分离罐;在水气分离罐，气体进入上部灌体，水流入下部灌体;气体由真空泵排出;下部灌体设置有两台抽水泵（扬程25m，一台开启，一台备用），当内设的水位仪监控到水位达设定高度后，将水排出。每个水气分离罐可连接至多8根真空主管，均布在真空预压范围。

水汽分离真空泵及应满足5000～6000m2/台的布置等。抽真空设备采用射流式真空装置。当膜下真空度达到-80kpa后，在真空膜上进行填土堆载，填土堆载厚度包括现状填土面到交工面的底基层填土，还包括预留沉降量填土。

3.10  真空预压结束

预压后达到要求后，停泵后可直接进行施工。停泵按照以下标准进行：

（1）按实测沉降曲线推算的固结度不小于90%。

（2）实测地面沉降速率连续10天平均沉降量不大于2mm/d。

4 直排式真空预压（无砂垫层）对周边地层的影响控制

真空预压施工过程中，由于加固区土体压强增大，非加固区的土体向加固区移动，避免淤泥的大量外翻污染环境，同时也加快了加固区内土体密实度的提高和地基承载力的增加。但在施工过程中如何避免非加固区内的土体位移增大进而影响周边的建（构）筑物是在真空预压施工时需控制的重要因素。

4.1为避免对周边地层的影响需在加固区四周施打粘土搅拌桩密封墙，起到止水和挡淤作用，避免周围非加固区内的土体和水进入真空预压加固区，从而影响真空预压的时间和土体固结效果。但在淤泥地层中施工粘土密封墙时要保证成墙质量注意施工过程控制，若质量不满足要求就达不到预期效果，同时也增大了施工成本。

4.2在真空预压区附近有要求严格控制地层变形的建（构）物时，考虑在该侧施打钢板桩或者钢筋混凝土桩。第一增大该侧止水挡淤的力度，第二避免该该侧地层变形较大进而影响附近建（构）物。

4.3为尽量减少对周边地层的影响，在真空预压过程中要保证加压的均匀性和连续性，避免较大变化加剧了周边地层的变化。

5结束语

随着我国基建配套设施施工建设，沿海或者河涌区域的项目开发越来越多。大面积软弱地基未达到施工承载力要求，加固土体满足主体结构施工需要是迫在眉睫之事。采用直排式真空预压（无砂垫层）较常规真空预压节约工期10%～15%，减少了砂垫层采用土工织物进行替换，加快施工速度并节约了成本。在深圳大空港项目软弱地基处理过程中，采用真空联合堆载预压处理海上田园段和北枢纽。缩短施工工期，固结速度快，环境影响小。上述工程经验均有效解决了工程施工对景观环境保护的要求，为类似工程提供参考经验。

参考文献：

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[3]桂建达，无砂法真空预压关键技术简析[J].港工技术.2020-06-15.

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410000）