真空预压在大面积场地形成中的加固效果分析

孙 德 铭

(1.同济大学，上海 200092； 2.中国建筑西南勘察设计研究院有限公司,四川 成都 610000)



真空预压在大面积场地形成中的加固效果分析

孙 德 铭1，2

(1.同济大学，上海 200092； 2.中国建筑西南勘察设计研究院有限公司,四川 成都 610000)

介绍了上海迪士尼场地形成工程中采用的真空预压地基处理方法，并结合实测数据分别从地表沉降、孔隙水压力、分层沉降等方面，对真空预压地基处理加固效果进行系统分析，在此基础上，得出了一些有意义的结论，为类似大面积场地形成工程提供借鉴和参考，更好的指导真空预压地基处理设计工作。

真空预压,大面积场地,加固效果

1 工程概况

目前，真空预压法在上海地区应用较少，仅在上海浦东机场第二跑道进行过试验，在迪士尼场地形成工程的大面积应用属上海地区首次。

上海迪士尼场地形成工程位于上海浦东川沙黄楼镇，度假区项目及配套设施规划区面积约7 km2，度假区核心区项目面积约3.9 km2，需进行处理的地基面积约2.2 km2。整个项目由多个主题乐园组成，辅之配套的交通设施、体育休闲设施、管理服务设施、园区后勤设施等。

本场地地层为第四纪全新世至上更新世沉积土层，地貌单元类型为长江三角洲滨海平原型，按沉积年代、成因类型及物理力学性质指标的不同，自上而下分为7 个主要层次。地层主要由粘性土、粉性土及砂土组成，其中③层和④层为淤泥质土，含水量高，渗透性差，压缩性高，强度低，且层厚较厚，是软土地区典型的软弱土层，完成固结需要的时间长，是未来场地上作用大面积填土荷载和使用荷载后产生较大沉降的主要土层，也是场地形成工作中进行地基处理的主要对象。

2 地基处理方案设计

根据场地内各分区的不同使用功能，场地处理区分为高等级、中等级(Ⅰ-Ⅱ)和低等级处理区，施工区块共计44个。其中高、中等级处理区均采用真空预压地基处理，低等级处理区采用分层碾压法处理。真空预压处理区的真空度不小于80 kPa；密封墙为掺入0.8%膨润土的双轴水泥粘土搅拌桩，搭接距离为20 cm，直径为70 cm，桩长为10 m；排水设计采用SPB-C型塑料排水板，板宽为10 cm，排水板间距为1.1 m～1.4 m，插打深度为14.5 m～24.0 m；真空预压施工周期为12 个月，目标沉降值为300 mm～900 mm。

监测内容根据预压法地基处理的特点，在预压区内进行的监测内容为地表沉降、分层沉降及孔隙水压力。各处理区块内均匀分布有地表沉降监测点、孔隙水压力监测点、分层沉降监测点。

3 加固效果分析

为了进行加固效果分析，参考施工前后勘察报告及监测数据，选取14号地块监测结果分析高等级处理区的加固效果，选取34号地块监测结果分析中等级(Ⅰ)处理区的加固效果。加固效果分别从地表沉降、孔隙水压力、分层沉降等方面展开。

3.1 地表沉降

地表沉降的变化规律可以有效地控制施工进度和安排后期施工。地表沉降可以直接检验理论研究结果，也可以直接反映加固效果，是软基处理效果分析的基础。

14号地块的真空预压施工周期91 d，沉降值初始测试于2011年4月22日，截至测试于2011年7月25日。截至7月19日，共计28个地表沉降点的沉降值达到目标沉降值，占总沉降点数(30个)的93%，其中平均沉降量为724 mm，最大沉降量为848 mm，最小沉降量为616 mm，截至7月22日停泵，场地内平均沉降量为725 mm，最大沉降量为849 mm，最小沉降量为618 mm。地表累计沉降历时曲线、地表沉降最值和均值曲线、地表沉降速率曲线见图1，监测点布置见图2。

34号地块的真空预压施工周期为51 d，沉降值初始测试于2011年5月9日，截至测试于2011年6月29日。截至6月16日，共计17个地表沉降点的沉降值达到目标沉降值，占总沉降点数(20个)的85%，其中平均沉降量为580 mm，最大沉降量为641 mm，最小沉降量为523 mm，截至6月23日停泵，场地内平均沉降量为620.9 mm，最大沉降量为674 mm，最小沉降量为550 mm。地表累计沉降历时曲线、地表沉降最值和均值曲线、地表沉降速率曲线见图3，监测点布置见图4。

从各地块真空预压的地表沉降观测资料和沉降曲线可知，固结沉降与真空加压关系密切，沉降量在初期阶段完成较快，抽真空初期的5 d～7 d地表沉降速率最大，随着真空度的上升和稳定，地表沉降速率逐渐减小，并缓慢收敛于平均速率，中后期完成较慢。抽真空期间，发现部分区域在真空预压初期土体的固结过程相对较慢，是由于受到该区域真空膜破损以及停电等因素的影响，说明保持场区真空度的稳定是真空预压工艺成功应用的关键，所以在真空预压过程中需避免真空膜漏气和停电等状况出现。

3.2 孔隙水压力

孔隙水压力观测可以了解地基土体的固结状态，孔隙水压力观测的实测结果可以判断土体的固结度，但是由于真空预压加固地基的地下水位变化、曼德尔效应以及测量孔容易串气等因素的影响，孔隙水压力数据的规律往往并不明显，因此孔隙水压力数据的分析一般被作为判断加固效果的辅助手段。

14号地块孔隙水压力监测点共布设8组，孔隙水压力计的竖向布置深度分别为砂垫层顶部以下：2 m，4 m，6 m，8 m，10 m，12.5 m，15 m，18 m，21 m，24 m，28 m，32 m，以监测点1为代表进行分析，孔隙水压力变化历时曲线、孔隙水压力变化速率曲线见图5。

34号地块孔压监测点共布设6组，孔隙水压力计的竖向布置深度分别为砂垫层顶部以下：2 m，4 m，6 m，8 m，10 m，12.5 m，15.5 m，18.5 m，22 m，26 m，监测点2孔隙水压力变化历时曲线、孔隙水压力变化速率曲线见图6。

根据图5，图6中的孔隙水压力曲线分析，真空预压开泵后，负孔压明显增加，且随着时间的发展增加速度逐渐减小。7 d后14号地块负孔压增长速率明显降低并趋于稳定，土体的负孔隙水压力在10 m以上范围内与真空压力基本接近；10 d后34号地块负孔压增长速率明显降低并趋于稳定，土体的负孔隙水压力在12.5 m以上范围内与真空压力基本接近。两个地块的结果说明真空度在密封墙深度范围内能较好的传递，真空预压效果明显。同时可以说明孔压变化与真空度关系密切，深度在12.5 m以内土体孔压变化规律一致，当深度超过12.5 m时孔压变化量明显降低，当深度超过26 m时孔压基本无变化，加压影响随深度逐渐减少。预压过程中停电以及密封膜破损对孔压影响明显，8 m以上孔隙水压力明显反弹，对真空预压造成了明显影响，应当竭力避免。

孔压随深度的变化规律与分层沉降变化规律相似，所不同的是孔压的衰减与密封墙深度有直接关系，一般在密封墙桩端以上衰减较弱，表明密封墙桩端以上能够保持真空度基本不衰减，该范围真空度较好，真空预压效果明显，上层土体孔压变化规律一致，且变化曲线基本吻合。密封墙桩端以下，孔压出现明显衰减，加压影响随深度逐渐减小。

3.3 分层沉降

14号地块分层沉降监测点共布设16组，分层沉降磁环的竖向布置深度分别为砂垫层顶部以下：2 m，4 m，6 m，8 m，10 m，12.5 m，15 m，18 m，21 m，24 m，28 m，32 m，孔1分层沉降变化历时曲线、沿深度变化曲线见图7。

34号地块分层沉降监测点共布设10组，分层沉降磁环的竖向布置深度分别为砂垫层顶部以下：2 m，4 m，6 m，8 m，10 m，12.5 m，15.5 m，18.5 m，22 m，26 m，孔2分层沉降变化历时曲线、沿深度变化曲线见图8。

根据图7，图8的分层沉降曲线分析，2 m，4 m处的沉降变化规律与地表沉降基本相似，分层沉降曲线的形态在不同深度处基本相似，沉降速率有所不同。两个地块的真空预压均在12.5 m深度范围内影响较大，12.5 m深度以下范围影响较小，其中14号地块在32 m深度处影响达到最小，34号地块在26 m深度处影响达到最小。通过分析，在真空预压施工中最底部土体沉降很小的影响因素有真空度的传递效果、排水板的深度和底部土层特性等方面。在预压过程中部分磁环出现了失效、下滑、卡住等现象，说明磁环质量、埋设方法还需进一步提高。

分层沉降随时间的变化规律与地表沉降类似。从分层压缩量统计来看，主要的压缩层为③淤泥质粉质粘土层和④淤泥质粘土层，两者压缩量之和达到总压缩量的80%以上。分层沉降随深度的变化与荷载、排水板深度有关。分层沉降影响深度基本达到排水板底部。

4 结语

从目前工程进展情况来看，真空预压法在迪士尼工程上的应用比较成功。鉴于真空预压法在迪士尼工程的成功应用，上海浦东国际机场第五跑道和中国商用飞机有限责任公司总装制造中心浦东基地等项目也决定采用真空预压法进行地基处理，如此多的大型项目采用真空预压法进行地基处理，对真空预压法的研究迫在眉睫。真空预压法的研究，不仅可以填补上海地区在真空预压法研究方面的空白，使真空预压法这种先进的地基处理方法在上海地区获得广泛的应用，而且对今后超大面积深厚软土地基场地形成工程有重要的指导意义。

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Analysis of reinforcement effect of vacuum preloading in the formation of large area

Sun Deming1,2

(1.TongjiUniversity,Shanghai200092,China; 2.ChinaSouthwestGeotechnicalInvestigation&DesignInstituteCo.,Ltd,Chengdu610000,China)

The paper introduces the foundation treatment method of vacuum preloading for site formation of Shanghai Disney land. According to the practical project datum, the effect of vacuum preloading foundation treatment is systemically analyzed from the results of ground settlement, pore water pressure, layered settlement. On the basis of this, some meaningful conclusions are drawn, which can provide

for other similar projects and can better guide the design of vacuum preloading foundation treatment.

vacuum preloading, large-area site, reinforcement effect

1009-6825(2016)11-0061-03

2016-01-21

孙德铭(1984- )，男，在读工程硕士，工程师

TU472

A