地基处理施工中的直排式抽真空预压施工技术优化

何祖东 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概况

深圳市海洋基地陆域工程位于深圳宝安大空港地区的西北部海滨,场区原始地貌为珠江口滨海浅滩——潮间带地貌，属淤泥滩区域，其东侧为海积冲积平原地貌；其地质分层分布从上而下构造为人工填土层、淤泥性土层、淤泥质黏土及黏土层、粉土及中粗砂层、片麻岩及麻岩层。

深圳海洋基地域工程A 1 区块直排式真空预压处理面积约9.04万m2，通过地层描述，该区域土层为均高压缩性土层。为快速提高地基的承载性能、满足地基使用要求，采用直排式真空联合堆载预压法进行地基处理。真空预压膜下排水通道用竖向排水板连接水平支管、水平支管连接主管的排水系统结构。

2.直排式真空预压膜下排水系统的比选与实施

2.1 工艺可行性比选

（1）传统的真空预压施工模下排水系统结构施工工艺流程：铺设砂垫层→施打排水板→排水板板头埋入砂垫层→布设主排水管道。

A1区真空预压施工膜下排水通道施工用时：中粗砂供应工效分析4.52万m3，供应时间约18d、排水板施工约22d、埋设板头及布设主管5d，考虑中粗砂供应的不稳定性需要增加5d富余时间，膜下排水通道施工共耗时50d。

（2）替代的真空预压施工模下排水系统结构施工工艺流程：打排水板→清理排水板板头及布设水平支管→布设主排水管道及连接。

A1区真空预压施工膜下排水系统（替代）施工用时：排水板施工耗时22d，清理板头及布设水平支管约20d，布设主排水管道及连接10d。替代型膜下排水通道施工耗时共52d。

两种不同形式的膜下排水系统结构施工在施工用时上并无太大区别，但是中粗砂供应价格可能每天浮动，一旦浮动价差过大，会做出因成本差过大而暂缓施工的决定。故选用直排式真空预压膜下布设支管、主管作为排水系统结构更利于真空预压施工的开展。

2.2 具体实施

2.2.1 管路裁剪

①直排式真空预压施工膜下排水系统主管为φ50mm钢丝软管，支管为φ25mm钢丝软管，出膜口用φ75mm PVC管及法兰盘材料，并配套合适管径的三通、四通板管接头，以满足管路连接要求，按照设计的排水管路布设主排水通道。

②主管的长度按设计要求长度进行铺设并设预留长度，每根在施工过程通常比设计长1～1.5m，以防止后期出现差异性沉降破坏管道影响抽真空效果；主管铺设的根数不得低于设计要求。

③支管：对支管做裁剪处理，得到若干长度为1m的节段，可适当预留长度，但不可超1.2m。

④主管、支管的裁剪均不应破坏管体材料及管身钢丝，以确保管体质量。

2.2.2 支管与接头连接、板头清理、板管连接、主支管连接

①支管与接头连接：经裁剪后得到节段，将接头上连接支管的两端插入其中，用射钉枪打钉予以固定。

②板头清理。排水板板头的清理采用人工方式，清理过程着重清除板头处杂物，如余泥、因排水板施打时间过长发生破损的板头；清除竖向排水板破损严重的板头后，从未破损的板头处新接一个板头，新板头的板芯与未破损的板芯搭接、新板头滤膜套入未破损板头段滤膜，用防水胶带缠牵固；在板头清理过程中，严格控制板头的长度，要求其能够有效连接至蝴蝶型接头处，如果长度不足可采取接长处理措施。

③板头与支管的连接：全面清理板头后将其插入接头两翼，用射钉的方法固定接头两翼，提升稳定性，确保在施工过程中板头与接头两翼呈稳定连接的关系。随后，向连接部位缠绕密封膜，起到密封的作用，以免土颗粒沿着连接缝隙处进入接头而发生堵塞；分别为各排水板适配蝴蝶型接头，统一将其紧密连接在支管上。

④管路三通、四通连接：于支管的两端布设通长管，使其与支管呈垂直的位置关系，并用三通实现与支管的连接；主管与支管间用四通连接。无论采用何种形式的连接装置均在连接部位包裹密封膜以及胶带，用射钉枪射钉固定的方法。

⑤膜上管的连接：各节段间以及出膜口与膜上管间均做连接处理，采用钢丝软管或是用φ76mm橡胶波纹管。经过连接后用铁丝绑扎，保证稳定性；再紧密缠绕胶带或密封膜，保证紧密性。按前述方法有序操作后得到顺直的膜上管，可有效减少真空度损失。

3.直排式真空预压抽真空施工

3.1 工艺流程

铺设土工编织布→铺设两层土工膜→安装水泵分离泵→泵管连接→抽真空→达到真空卸载条件→卸载。

3.2 铺设土工编织布

膜下排水系统施工完成后人工全面清理场地的尖锐物、易刺穿密封膜的尖锐物，在真空预压施工场地内铺设一层型号为200g/m2土工编织布并拼接为一体，为密封膜形成首层保护。

3.3 铺设密封膜

（1）土工编织布铺设到位后于上方铺设两层聚乙烯膜，厚度控制在0.12～0.16mm。根据设计要求确定预压区的实际长度，实际预订货的进应预留比设计预留2～3m。密封膜要求在工厂热合一次成型，若现场粘接，搭接宽度不得小于2m。

（2）密封膜加工过程中预留不均匀沉降变形富余量，此举目的在于避免密封膜拉裂。有序将两层密封膜铺设到位，再处理膜的边缘部分，由施工人员将其踩入密封墙。为使密封膜具有足够的稳定性，踩入深度不小于0.6m。

（3）密封膜的铺设方式为人工铺设；密封膜铺设时控制好膜的松紧度，避免过松或过紧。铺设时先将密封膜纵向置于预压区的中轴线处，再由多名员工协同作业，向两侧展铺到位。

（4）密封膜铺设前认真清理和平整现场地面，捡除贝壳、带尖角石子等尖锐物品，然后按区域先后顺序分层铺设与搭接。每层膜铺设完成后派专人检查膜是否完好，发现有破裂处及时用清水清洗干净，再用胶水贴膜补好，完成后进行下道铺设膜工作。

（5）铺膜过程中，随铺随用砂袋进行压膜，防止起风将铺好的膜卷走和撕裂，在铺膜完成的同时安装少量的抽真空泵将膜吸住。

（6）分区压膜沟连接膜的处理，采用搭接膜法，将两区的膜边压入压膜沟内，并将留出的膜用土覆盖，待连接下一个区的膜。

3.4 安装高效节能大功率真空泵系统

直排式真空预压施工中的高效节能大功率真空泵按照真空预压处理面积每5000m2布设一台，满足设计规定不大于6000m2的布设要求。泵的位置均布设在出膜口的位置。

施工采用HEHP真空系统，其核心装置包含水气分离罐和大功率真空泵，两者形成紧密配合的关系。抽真空设备的配电采用三相五线制，考虑到用电安全性要求，均选用高强绝缘电缆。施工中电缆全部悬空，禁止涉水。

3.5 直排式真空预压抽真空施工

真空泵安装完成、电缆通电后开始抽真空，各泵装置24h满负荷运行，经此处理后要求支管内的真空度超过85kPa，并持续抽真空。抽真空时预留10%备用泵，若部分泵有异常状况则及时启用，使抽真空施工进程顺利推进。

为应对供电故障，配备合适规格的备用发电机，使其满足水汽分离真空泵的运行需求（有80%的泵装置可实现24h的满负荷运行），做好相应过程的记录。

3.6 抽真空维护及卸载

（1）安排人员做好抽真空过程维护。

（2）卸载标准：①直排式抽真空施工的卸载标准时长应同时满足堆载满载90d、抽真空恒载达到85kPa以上并持续抽真空时间为120 d 双时长作为卸载时间控制标准；②卸载时间满足要求后，其真空预压监测结果还应满足以实测沉降曲线为依据推测固结度，要求所得结果达到90%及以上水平；地表监测连续两个星期的日平均沉降量不超过2mm/d。满足上述卸载要求方可进行停泵卸载。

4.结束语

综上所述，膜下布设支管连接竖向排水通道及水平排水通道的膜下排水系统工艺比传统的膜下排水系统砂垫层结构节约了施工成本，减少406.8万元，节约成本69%；其抽真空结果均满足设计规范要求，希望能为今后类似工程提供借鉴。