真空预压技术在华师二附工程软弱基础实践分析

朱广滔

【摘 要】目前在处理软弱基础施工方法中，真空预压技术是常用的方法之一，本文通过对华师二附工程实践，详细介绍了此技术的施工工艺及质量控制措施，并提出要注意的问题，实践表明，通过真空预压技术处理软基，有较好的技术经济效果。

【关键词】真空预压；软基；施工；加固效果分析

0.引言

真空预压技术当前已广泛应用于建筑、公路、水工等工程中，与堆载预压法相比，此技术具有加载大、加固效果明显，经济效果好，提升了软基的加固效率，加载速度快并一次加载完成。本文用真空预压技术处理华师附二工程软基处理实践，取得满意效果，经施工经验，可给同类工程借鉴。

1.真空预压软基加固技术

该技术主要原理：

通过在需要加固的软土地基内放置竖向排水通道（如塑料排水板或砂井），再铺上砂作为垫层，垫层内放设透水管，以作平层排水之用，垫层上盖上密封膜，让垫层与外部大气隔离，通过竖向排水通道和水平排水层，利用抽真空装置进行抽真空，把密封膜内的软基体内的空气和水抽出，密封膜内外形成大气压差，大气压差成为加在需要加固的软基上的荷载。通过连续抽真空作业，不断抽出密封膜内软基体内的空气和水，软基土体和外界大气的压力差逐渐增大，软基体随空气和水的不断排出而固结，实现加固处基的目的。

2.工程应用

2.1工程概况

华南师范大学第二附属中学项目用地平整及软基处理工程位于广州市南沙区蕉门河段旁，占地面积为200001m2，本次填砂标高为7.10m，主要建设内容包括：清表、围堰、车载填砂、软基处理及排水明渠等，其中软基处理面积200001m2。

2.2工程所在地质条件分析

工程地理位置为珠三角冲积平原，场地内多为鱼塘、农地、灌木丛及荆棘杂草，地势较为平坦。

本场地地质状况不良，为淤泥质居多，根据地勘报告揭示，拟建场地第四系土层有：填土，海陆交互相海冲（淤）积成因的淤泥，冲积成因的粉质粘土、淤泥质土、中粗砂（砾砂），残积成因的砂质粘性土；下伏基岩为燕山期的花岗岩，按风化程度分为：全风化层、强风化层、中风化层和微风化层。

按原有地质条件，不能满足工程施工要求，需要对软基部分进行加固处理。本工程采用真空预压施工技术处理软基。为保證真空预压效果，在预压区顶部及四周需设置隔离及密封系统。其中，在水平排水垫层顶部设置密封膜，在预压区四周设置密封沟和水泥粘土密封墙。（见图1）

2.3真空预压软基处理的施工顺序

本工程真空预压软基处理的施工顺序：清表（暂按原地面以下0.15m算）——回填平整至原地面标高——施打粘土密封墙——填筑50cm厚砂垫层——施打塑料排水板——铺设排水主管滤管——铺设密封膜——安装真空泵和出膜装置——沉降观测——回填至设计标高7.10m。

2.4主要施工工序

2.4.1塑料排水板的施工

本项目采用SPB-B型塑料排水板，按正方形布置，塑料排水板桩心距为1.0m。排水板施工平面位置偏差不大于7cm，垂直度偏差不大于1.5%。

（1）进行塑料排水板施工前进行试打试验，确保设备和工艺符合施工要求，同时确定回带长度。

（2）打设塑料排水板时，保证机械竖直度，偏差不能超过1.5%，通过吊锤校验检测，保证平面板距误差控制在3cm以内。

（3）回带长度要控制在50cm以内，否则要进行补打。

（4）保证导管管靴和桩尖紧密结合，避免淤泥进入导管内，造成塑料排水板阻力增大，出现回带。

（5）剪断塑料排水板时，其外露长度应保证满足设计要求的200mm；打入的塑料排水板应为整板，长度不足需要接长时，必须采用滤膜内板芯对插搭接的连接方式，搭接长度不小于200mm。

（6）拔导管带出的淤泥及管内清理出来的淤泥要及时清理，保持砂砾垫层的清洁。

2.4.2铺设主管和滤管

加固区全部所料排水板打设完毕后，开始铺设滤管。先将滤管摆设好并连接好，接头处用铁丝绑扎牢固，滤管埋设深度约为30cm，并用中粗砂填平，管间连接应用钢丝橡胶软管套接，套接长度不小于100mm，并用铅丝绑扎以确保牢固，为防止铅丝接头刺破密封膜，在铺设过程中铅丝头应朝下买入砂层，同时，在埋设滤管时要确保滤管上的滤膜不被损坏。

2.4.3铺设密封膜

密封膜铺设前应平整砂垫层，填平打设塑料排水板时留下的孔洞，每层密封膜铺好以后应认真检查，待其符合要求后再铺设下一层，密封膜共铺设三层。深、浅层处理区同时施工时，其相邻处得密封沟应分开埋设，避免搭接。

2.4.4抽真空

（1）场地填土达到设计标高后，在上方铺设50cm厚含泥量小于5%中粗砂垫层，渗透系数不小于5X10-3cm/s，砂料进场前需要根据要求抽取砂样送至具备质量检测资格的检测单位检验。

（2）为保证压膜沟的密封性，在试抽气开始时，需要在压膜沟内注满水。检查所有真空设备，确保能正常作业，要对试抽气中的区域及时跟踪和检查，如发现塑料膜破损漏气要及时修补。在膜下真空表均达到设计要求后，才进入正式真空抽气工序。

（3）真空预压施工工序完成后，开始抽真空，当真空度达到85KPa后半个月，把抽出来的水加在膜上，作为外加荷载。

（4）每台泵的处理面积800～1000m2。实际施工时，在管的出膜装置安装好后，将管道引至围堰处，安装泵及真空表，以利于观测数据。

（5）射流泵应24小时不间断连续工作，要求预留备用泵，以防泵的损坏。当临时供电停电时，应自备发电机保证1/3的泵的正常工作，以日用电总量来控制。

（6）真空预压卸载标准：正常抽气4个月后，应同时满足以下三个条件即可止抽真空：a、按实测沉降曲线推算固结度不小于90%；b、实测地面沉降速率连续10天平均沉降量≤2.0mm/d ，c、按实测沉降曲线推算的工后25年残余沉降量≤30cm。

3.施工监测

（1）沉降板安装。在插板前把沉降板埋设在底层表面，用作记录地表以下土体沉降总量，从插板工序完成后开始观测，观测周期：抽真空1-15d内，至少观测1 次/d；抽真空15d后，观测1次/2d；同时记录观测所得的数据，并进行统计分析。

（2）安装出膜装置。出膜装置包括：射流真空泵出膜装置、膜下真空压力量测出膜装置、监测传感元件出膜装置（孔隙水压力、深层沉降仪以及与提高真空预压加固软基技术有关的其他监测项目所必要的出膜装置）。抽真空期间，膜下真空度每天至少观测1次。

（3）加固前后取土试验。加固前后在距表层 10.0m深度钻取土样进行室内试验，试验的项目包括：天然含水率、孔隙比、饱和度、天然密度、比重、粒径组成、液限、塑限、快剪强度、固结系数、压缩系数、ep曲线、压缩压模等。钻孔数量根据场区使用要求而定。

（4）加固前后十字板剪切试验。加固前后在表层10.0m深度做十字板剪切试验。

（5）载荷板试验。加固后应对现场进行载荷板（10.0mX10.0m）试验，位置根据现场使用要求确定，一般不少于3点。

4.真空预压过程中注意问题

（1）真空膜的密封效果直接影响加固效果。在现场要及时检查密封膜效果，密封膜若漏气要及时修补，确保良好的密封效果。

（2）密封沟的开挖深度应符合设计要求，并应在实际施工過程中采取措施保证密封效果，如外借淤泥填槽，人工踩膜，淤泥压膜，沟内覆水等。

（3）粘土帷幕密封墙施工工艺参数在施工过程中应该得到严格控制。

（4）垂直排水通道不仅起着排水的作用，同时也起着传递真空度的作用，解决好垂直排水通道对加固效果的影响，尽量选择通水量大、沿程阻力小的排水通道，可大大提高真空加固效果。

（5）加固区形状也影响加固效果。在运用真空排水预压法加固时，加固面积要尽量选择正方形，其加固效果将会更加明显。

5.真空预压加固效果分析

（1）通过真空预压的监测数据可见，各真空预压加固区的沉降量为892～1334mm，卸载时，根据真空预压分层沉降的监测数据推算得出的固结度为90%～91%之间，并且卸载时各真空预压加固区连续10d，实测地表平均沉降速率小于每天2.0mm，达到设计要求。

（2）孔隙水压力分析。

在抽真空气过程中监测数据可知，由于真空度向下传递，导致土体孔隙水压力呈下降趋势，从孔隙水压力的监测数据可看出，真空预压过程中孔隙水压力向深度方向传递十分明显，而且孔隙水压力消散情况也比较良好。

（3）根据真空预压的孔隙水压力的监测结果表明，真空预压加固过程中，软基能够充分排水并且能够形成固结状态，卸载时根据真空预压的孔隙水压力的消散情况分得出： 地基的综合固结度为 85.7%-90.4%内。

（4）根据真空预压加固前及加固后的取土试验结果，在对比分析后表明，真空预压加固过程中，地基土体的物理力学指标均能得到了良好改善效果，特别是在加固土层土性指标方面改善尤其明显，而且起到了较好的加固效果。

（5）在真空预压加固过程，通过加固前后对现场十字板剪切的试验显示，各真空预压加固土层的抗剪强度大大提高，特别是主要加固土层的十字板抗剪强度提高最为显著。

6.总结语

华师二附软基处理工程，加固后通过进行监测，结果显示达到加固预定目标，取得令人满意效果。 [科]

【参考文献】

[1]杨文雄.关于真空预压软基处理施工控制几个要点分析，科技信息，2013.

[2]刘君涛等.真空预压法在软基处理中的应用，交通科技，2006.