真空联合堆载预压在沿海软基处理中的应用——以厦门海沧港中路及四号排洪渠软基处理为例

董文良

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，成都 610081）

真空联合堆载预压在沿海软基处理中的应用
——以厦门海沧港中路及四号排洪渠软基处理为例

董文良

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，成都 610081）

真空联合堆载预压法进行软基处理具有工期短、无需分级加载等优点，近几年应用广泛。本文根据实际工程案例，针对运用真空联合堆载预压法处理沿海软基的方法进行探讨。

真空联合堆载预压法；沿海路基；排洪渠

0 引言

真空联合堆载预压法在沿海路基、港口和桥头等软基处理是一种较好的方法，主要是将两种方法结合起来，具有一定的叠加互补性；在抽真空的同时，进行堆载，抽真空后，在地基中形成了负压渗流场，同时也会导致地下水位的下降，提升了地基中的应力；而堆载操作会使地基中出现附加应力场，也会增加地基中的应力大小。真空联合堆载预压法施工方便，效果较好，对工程缩短施工工期，降低工程造价起到明显的作用。

1 概述

1.1 工程概况

厦门海沧南部港中路西段（GK0+000～GK1+765）、4#排洪渠下游段（K2+780～K4+100）沿线由西向东穿越青礁村、海沧村，场地及周边大部分地段为鱼塘，属滩涂地貌，根据钻孔孔口高程，沿线现地面标高0.28～3.99 m，最大高差3.71 m。软基处理范围为港中路路基及四号排洪渠渠底及排洪渠北侧堤岸岸基，共分7个分区，其中Ⅰ～Ⅵ区为真空联合堆载预压处理，Ⅶ区为堆载预压处理。

1.2 地质条件

本工程岩土层岩性及分布情况由上至下为：①素填土：该层厚度0.80～5.20 m。②淤泥：该层层顶埋深0～4.30 m，层顶标高8.34～0.34 m，厚度22.40～5.30 m。该层土、石等级类别为Ⅰ级松散土，干湿类型为过湿。③粉质黏土：该层层顶埋深0～25.90 m，层顶标高8.13～15.10 m，厚度13.00～0.80 m。该层土、石等级类别为Ⅱ级普通土，干湿类型为干燥。③-1中、粗砂：局部分布，该层层顶埋深16.20～25.40 m，层顶标高-14.16～-23.86 m，厚度1.20～3.70 m。该层土、石等级类别为Ⅱ级普通土，干湿类型为过湿。④残积砂（砾）质黏性土：该层层顶埋深6.30～26.70 m，层顶标高-5.08～21.28 m，揭露厚度0.20～6.50 m。该层土、石等级类别为Ⅱ级普通土，干湿类型为干燥。

2 地基处理方法

本次软基处理范围为港中路路基及四号排洪渠渠底及排洪渠北侧堤岸岸基，共分7个分区，其中Ⅰ～Ⅵ区为真空联合堆载预压处理。

2.1 真空联合堆载预压施工工艺

地基处理主要施工工艺流程为：铲除虾池田埂，平整场地，标出真空预压边线范围→铺设砂垫层→施插塑料排水板→密封沟及泥浆搅拌墙施工→排水管安装→土工布铺设→密封膜铺设→真空泵安装→测量高程及沉降标→抽真空→土工布铺设→填土预压→停泵卸载，完成真空联合堆载预压。真空联合堆载预压的时间初定为90 d，加固时间应根据检测的数据及加固要求在实际施工中进行调整。

2.2 水平排水铺设砂垫层

在原地面，铺设中粗砂垫层，砂垫层顶高程按各个分区控制。砂垫层厚约1.0 m，砂料宜用中粗砂，捡出砂中小石子，特别是表面尖菱角的小石子。砂垫层铺设在真空预压区以内，边坡按1∶2放坡至原地表标高。中、粗砂垫层要求：含泥量<5%，渗透系数大于2×10-2 cm/s，干密度宜大于1.5 g/cm3，砂的粒度范围为074~0.084 mm，并能起到反滤作用，砂中无杂质和有机物。

2.3 施插塑料排水板

真空预压区排水板按正方形布置，间距1.0 m，排水板施打底标高按试插结果控制，底部以穿透淤泥层并进入其下的粉质粘土层或粘土层0.5 m控制。根据地质勘察报告，淤泥底面标高变化较大，插板前应根据己有的钻孔资料，用插板机先按10 m网络间距进行探摸，确定满足上述要求的具体插深，再进行插板施工。若插板深度小于20 m，采用SPB-B型塑料排水板。

在进行塑料排水板接长操作过程中，必须保证排水板滤膜完全打开，然后将排水板的板芯进行搭茬对接，两则搭接的长度应该在200 mm以上；之后将滤膜重新包裹好，最后用专用订书钉进行连接。排水板施插垂直度控制在1.5%以内。施工时回带长度不可超过0.5 m，否则在该板位边450 mm内重新插入补打一根。回带排水板根数不应超过打设总根数的5%。插板机采用静压压入式插板机，插板机上应安装全自动记录仪。完成一个单元插板工作后进行质量验收，在验收合格后，及时利用垫层砂进行填孔，同时在砂垫层中埋设塑料排水板。

2.4 密封沟及泥浆搅拌墙

淤泥搅拌墙仅布置在靠近海堤一侧，搅拌桩单桩直径700 mm，成墙时彼此搭接200 mm，桩距500 mm。淤泥搅拌墙采用二排桩，桩长深度以穿透砂层下1 m为止。施工时需要沿搅拌桩位置线每隔30m进行钻孔，判断实际打设深度。

1）材料要求：采用淤泥或浮泥土制成泥浆，泥浆比重=1.35，不得含有粗颗粒，粘粒（<0.005 mm）的掺入比为35%。

2）施工要求：搅拌桩采取四喷四搅施工工艺，下搅速度初定为1.2 m/min，上搅速度初定为0.8 m/min。

2.5 真空预压管路布置

真空排水管分主（干）管和支滤管，主管采用Φ100 mm的PVC硬塑料管，管壁厚d>2.3 mm，通过出膜器及吸水胶管与真空泵连接，主管布置在真空预压区的四周。

支滤管采用Φ60 mmPVC塑料硬管。滤管壁厚d>2 mm，在管壁上每隔5 cm钻一直径Φ8 mm的小孔，制成花管，再包一层90 g/m2的无纺土工布作为隔土层。包裹滤管的无纺布应无破损，包扎严密，滤管间距6 m。

主管与支滤管之间采用变径三通、四通连接。所有管路埋于砂垫层顶面下约30 cm深。

2.6 铺设密封膜

平整砂垫层表面，待埋设完真空表探头及其他观测仪器后，在砂垫层与真空膜之间铺设一层250 g/m无纺布，无纺布采用短纤针刺土工布。无纺布铺设完毕后，再将两层聚氯乙烯薄膜覆盖在无纺布上，并将薄膜四周埋入密封沟内，再将密封沟内填密实。膜的拼接应尽量在工厂内热黏合，粘接缝采用平搭接，搭接长度>15 mm。

2.7 抽真空

膜下真空度观测表埋设于具代表性的两支滤管平行距离的中间，按约1 500 m2一个点排布置。抽真空设备选用7.5 kW的射流真空泵，确保每台真空泵控制面积为1 000 m2以上。为了确保真空泵发挥其最大的性能，需要控制真空泵的放置位置，以加固区边缘位移，同时必须保证真空泵的出口膜、进水口位于同一个平面上。在真空抽取过程中，膜下的真空度应该大于85 kPa，同时保证真空度的持续稳定性。

2.8 真空联合堆载预压

在真空膜上铺设一层350 g/m2的无纺布，无纺布采用短纤针刺土布。再在无纺布顶面铺1.0 m厚砂垫层，在真空膜下真空度达80 kPa以上10天后，开始再在砂垫层上进行堆载预压。堆载材料采用砂质粘土分层回填碾压，每层回填厚度0.3 m。密实度93%。

实际堆载厚度以交工面上高程为准。砂垫层采用中、细砂，材料要求：含泥量=10%，粒径大于0.075 mm的颗粒超过总质量的85%。堆载材料采用砂质粘土分层回填，路堤填料最小强度应符合公路路基设计规范表3.3.1的规定。堆载范围为排洪渠堤岸底宽及港中路路基底宽，排洪渠渠底不堆载预压。

3 监测及检测

施工过程中，为了保证工程施工的质量，需要准确掌握岩土工程施工中相关的地质信息、施工信息等，为工程施工质量、施工安全等提供有力的依据，确保工程施工取得良好的效果。因此，在地基处理过程中，需要对相关项目进行严格的监测，具体包括对表层沉降、膜下真空度、空隙压力、深层位移等等。下面就对这几个方面的监测项目进行具体的说明。

3.1 表层沉降监测

按约1 500 m2布置一个观测点的密度排列沉降观测标，沉降盘应在插排水板前先埋设于砂垫层内，监测插板期间沉降量，铺膜后即将沉降板移至膜上埋放，沉降板埋放时，严禁刮破薄膜，需先在膜上铺一层土工布，再用砂找平，安放沉降板后，用砂包将沉降板围起，保护好，并设保护标志。沉降观测误差要求不大于2 mm，插排水板和抽真空初期每24 h观测一次，真空压力达到80 kPa后每48 h观测一次。临近停抽真空时，应根据实测沉降值。计算固结度，预测沉降趋势，确定具体停抽时间，确保工后沉降满足场地使用要求。

3.2 加固前后钻孔取土

在进行加固前，图样的选取位置为沉降钻孔，而加固后取样的位置为观测孔附近。土样选取的位置需要根据具体的深层沉降数据进行具体确定，根据《港口工程地质勘察规范》的要求进行土工试验，主要的实验内容有以下几个方面。

1）关于黏性土物理指标，主要指的是天然重度、天然含水率、相对密度、饱和度、空隙比、液限、塑性指数、塑限、液性指数，而其力学指标指的是压缩系数或压缩指数、抗剪强度（快剪、固结快剪）、无侧限抗压强度等。

2）土的渗透系数、固结系数（固结和高压固结试验）、前期固结压力、灵敏度、有机质含量等试验项目。

3.3 孔隙水压力监测

对空隙水压力的监测，需要在每一个分区中，分别设置一个水压力传感器，现在一般采用的传感器为振弦空隙压力计，同时在插板操作后进行埋设。在深度方向上，每隔3 m设置一个水压力传感器，具体的埋设深度需要综合考虑淤泥厚度等因素。各层深度传感器均须满足不同深度量程需要，各深度位置的传感器宜分孔埋设，抽真空初期每24 h观测一次，真空压力达到80 kPa后每48 h观测一次，根据实际观测中，孔隙水压力变化与真空度增加的速率，对固结、强度变化进行具体的计算分析。

3.4 深层分层沉降监测

在每一个分区中需要预留一个分层观测孔，该观测孔在插板后进行埋设。在抽真空期，通过观测孔进行观测的频率为没两天一次，而满载后，观测频率为每5天一次，当然特殊情况可以酌情进行加密频率。根据观测成果分析各土层的压缩量及沉降变化规律。

3.5 深层位移监测

将测斜管分别埋设到每个分区南、北侧外围，确保测斜管在不变形土层中的埋设深度超过3 cm。在抽真空期、堆载期间进行观察，观测的频率为2 d/次，而满载后，观测的频率为5 d/次。另外，特殊情况可加密观测。

4 质量控制要求

1）在抽真空施工中，要注意管路连接通畅，膜不要漏气，真空预压全过程膜下真空度应大于80 kPa。

2）所用材料要求：①在砂垫层与真空膜之间铺设的无纺布，采用250 g/m2短纤针刺土工布其性能指标需满足国家质量技术监督局发布GB/ 17638—1998土工合成材料要求；②堆载预压在真空膜上铺设的无纺布，采用350 g/m2短纤针刺土工布，其性能指标需满足国家质量技术监督局发布GB/17638—1998土工合成材料要求；③中、细砂材料要求：含泥量=10%，粒径大于0.075 mmn的颗粒超过总质量的85%。施工过程中、细砂材料需要按照10 000 m2/点取样送检；中、粗砂垫层要求：含泥量<5%，渗透系数大于2×10-2 cm/s，中粗砂的粒度范围为0.074~0.84 mm，无杂质和有机物。施工过程中、粗砂材料需要按照5 000 m2/点取样送检；④塑料排水板宜选用滤膜连接为胶粘式的槽型塑料排水板，各项指标必须满足JTJ/T257—96塑料排水板质量检验标准要求；⑤真空膜用聚乙烯（或聚氯乙烯）薄膜，膜厚0.12~0.14 mm，按同一批次随机取样进行真空膜的性能指标检验，各项指标必须满足设计及相关规范要求；⑥泥浆搅拌密封墙采用原状淤泥土制成泥浆，泥浆比重1.35，不得含有粗颗粒，粘粒（<0.005 mm）的掺入比为35%。搅拌桩采用四喷四搅施工工艺，下搅速度初定为1.2 m/min，上搅速度初定为0.8 m/min。

3）卸载的标准。

①按实测沉降曲线推算的固结度大于90%；②连续10天实测沉降速率不大于1.0 mm/天。③满足工程对沉降、承载力、有效压力强度的要求。

5 结语

本工程采用真空联合堆载预压法处理后，固结沉降在抽真空阶段已基本完成，经检测沉降满足要求，工期大大缩短。采用真空联合堆载预压，由于真空作用，使地基内部处于负压状态，土体产生负的超静孔隙水压力、产生向加固区内的收缩变形，堆载促使地基孔隙水压力上升，两者联合增大了土体的落差，加快了地基排水和固结速度，并且施工过程中比较安全可靠。

[1]彭浩，姚成，牛海喜.真空排水联合堆载预压在公路软基处理中的运用[J].交通科技.2006（05）.

[2]骆行文，张华，杨明亮.真空联合堆载预压法处理软土关键技术与评价[J].土工基础，2010（06）.

TU447

A

1673-1093（2015）04-0084-04

董文良，现就职于中国市政工程西南设计研究总院有限公司。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.04.019

2015-01-17；

2015-01-26