浅谈真空预压法在软基处理中的应用及质量控制

（福建省陆海建设管理有限公司，福州350007）

浅谈真空预压法在软基处理中的应用及质量控制

■刘飞

（福建省陆海建设管理有限公司，福州350007）

真空预压加固软土地基目前较为广泛地应用于沿海造地工程中，该工艺不仅缩短工期还大大节约了工程造价。本文通过福建某船厂真空预压施工的现场经验总结，提出真空预压施工工艺及现场质量控制中注意要点以供交流与参考。

真空预压排水系统加压系统密封系统质量控制

1 工程概述

本工程为福建某船厂一期软基处理工程，真空预压软基处理面积约为416759m2。软基处理前吹填砂平均厚度为3.2m，标高为+5.7m。下卧层为厚度不均的软塑～流塑状淤泥，平均厚度达到17.5m，属高灵敏度软土，具有含水量高、压缩性大、渗透性差、灵敏度高、强度低等特点，易产生触变及蠕变。为了加速上部吹填造地后地基固结速度，减小后期场地、结构沉降或不均匀沉降，增强土体强度、提高地基承载力、减轻触变或蠕变效应，因此业主决定对本工程部分区域下方的软土层进行软基处理，以改善土体物理、力学属性。

2 真空预压软基处理工作的原理

用真空预压加固软土地基时，把大气压力作为荷载，抽气时薄膜下砂垫层中的气体被抽出，其压力下降，薄膜内外形成一个压差（真空度），砂垫层中形成的真空度，通过垂直排水通道（塑料排水板）逐渐向下延伸，形成负的超静孔隙水压力，从而使土体孔隙中的气和水向垂直排水通道渗流，最后由垂直排水通道汇至地表砂垫层中，通过预埋的滤管被泵抽出，使土体得以排水固结，增强土体强度，达到加固目的。真空预压加固机理如下图1所示。

图1 真空排水预压法加固软基的基本原理图

3 真空预压软基处理设计标准

①交工面上地基承载力≥80kPa；②平均应变固结度≥85%；③真空恒载压力≥85kPa；④抽真空有效期90天以上；⑤卸荷标准：平均应变固结度≥85%，抽真空期满后5天实测地面沉降量不大于2mm/d；⑥处理后场地平整度±10cm；⑦使用荷载下15年残余沉降≤25cm；⑧真空恒载（85kPa）期90天预压处理后，场地平均沉降约1.5m左右（考虑平均淤泥厚度17.5m），场地整平验收标高定为+ 4.6m。

4 真空预压法施工工艺流程

施工准备→铺设40cm厚中粗砂垫层→陆上插设塑料排水板、同时施工泥浆搅拌密封墙→抽真空设备的埋设、安装，试抽真空→表层覆水0.3m进行联合真空预压，持续抽真空约90天→根据监测资料分析固结度、工后沉降等是否满足卸载标准→卸载，场地整平→软基处理效果检测。

5 主要施工过程及质量控制要点

真空预压法主要由排水系统、密封系统和加压系统三部分组成的，该三部分施工及质量控制的好坏直接影响到真空预压的加固效果甚至可直接关系到该工程的成败，因此这三部分的质量控制应贯穿于整个工程周期进行认真控制。

5.1 排水系统施工及质量控制

设置排水系统的目的主要在于改变地基原有的排水边界条件和借助排水系统来传递真空压力，增加孔隙水排出的途径、缩短排水距离，减少加固时间。本工程排水系统大体上分为水平排水通道和竖向排水通道两种。水平向排水系统采用40cm厚中粗砂垫层，并在砂垫层中间位置埋设鱼刺状滤水管，布置成回路；滤水管上覆盖20cm厚砂层。在真空负压作用下，能够使排水板中的孔隙水流入滤水管，再由主管汇聚集中排出。竖向排水通道采用施打塑料排水板，塑料排水板插设深度以穿透淤泥层进入下方良好土层1m考虑，顶部须留0.3m伸出排水砂垫层顶面并将露出地表部分弯折埋入砂垫层中。

5.2 密封系统施工及质量控制

密封系统主要对加固区域起密封作用，保证加压系统产生的荷载能持久、稳定的作用于加固区，是真空预压加固取得效果的关键环节。本工程密封系统分为垂直密封系统和水平密封系统两种。垂直密封系统采用2φ700@500双轴泥浆搅拌墙（双排，搅拌桩直径70cm，桩间搭结20cm，桩中心距50cm），泥浆搅拌墙有效厚度为1.0m。水平密封系统采用铺设密封膜。

密封膜应选用抗拉强度高、耐腐蚀、抗老化性能好、抗穿刺能力强、密封性能好的材料，铺设密封薄膜前，应对砂垫层进行表面处理，拣除可能刺破密封膜的贝壳、尖砾。铺设密封薄膜时，先铺第一层密封膜，充分检查后铺设第二层密封膜。铺膜风力不大于5级，并应从上风侧开始。膜的大小在加工时应考虑埋入密封沟的部分，留有足够的余地。铺设时，膜不宜拉的太紧，每边宽度应比图纸尺寸要宽出几米，在埋入密封沟前应准确调整好密封膜的松紧度。

5.3 加压系统施工及质量控制

加压系统是对加固区产生固结作用的荷载，使地基土有效固结压力增加，从而达到设计要求固结效果。

本工程加压系统分为主、滤管布设、抽真空设备和膜上覆水这三方面。

(1)主、滤管的施工及质量控制

抽真空主管选用Φ75mmPVC硬塑料管，滤管选用Φ50mmPVC硬塑料管。滤管四周打滤水孔，在滤管壁上按正三角形开孔，孔径8mm，上下孔间距为50mm，打孔后用200g/m2的无纺土工布滤膜包裹，土工布滤膜渗透系数≥1×10-3cm/s。

抽真空主、滤管均匀布网，应埋设于排水垫层中间位置。主管间距为30m，滤管间距为6m，在预压区边侧的滤管应留适当的距离（约1.0m）。抽真空主管与滤管间用四通或三通连接，真空滤管可用胶管连接，胶管套入滤管长约100mm，其接头处至少用铅丝绑扎两道，且铅丝接头严禁朝上。

(2)抽真空设备施工及质量控制

真空预压加固区按每1000m2左右的加固面积配置一套真空泵系统，与射流泵配套的电机功率为7.5kW。选用合格真空表监测真空度。将真空泵水平放置在加固区上，真空泵进水口和出膜口保持同一平面，以保证真空泵能发挥到最大功效。

在循环水箱与抽真空装置连接的软管中段安设两个阀门，一个止回阀，一个截止阀。工作期间截止阀是开启的，只有当抽真空装置检修时才将其关闭，以保证膜下真空度不致迅速下降。止回阀主要是抽真空装置在抽水时不致使水倒流。

抽真空装置的高度在现场条件允许的情况下应尽量降低，尤其是循环水箱，尽量使水箱高度的一半与膜齐平，这样不仅有利于膜下抽出的水的排出，节省能量，也有益于从溢流口流出的水，顺畅的流到膜面之上，转换成预压荷载。

抽真空期间，应配备专职人员在现场值班，保证抽真空系统正常工作，并定期记录有关技术参数。现场值班人员按时观察并记录真空度变化情况，发现膜下真空度下降时，应及时采取措施。关停真空泵进行检修时，须立即关闭截止阀，防止真空压力泄漏，影响真空预压效果。在正常抽真空期间，应确保加固区膜下真空度稳定在85kPa以上。如果抽真空期间膜下真空度长期达不到85kPa，要及时联系设计单位采取必要的技术措施，以免影响最终的加固效果。

(3)膜上覆水施工控制

在抽真空的开始阶段，先不急于覆水，应先对密封膜进行地毯式的逐点检查，对发现漏洞或破损地方应立即进行修补，在确认漏洞修补好后，再将从膜下抽上来的水回灌到膜上，给正在抽真空的场地上施加一个预压荷载。

6 施工过程中常见问题分析及处理措施

⑴加固过程中对地表裂缝原因分析及处理措施

运用真空排水预压法对软土地基加固时，加固区外的土层是向加固区收缩移动的，土体移动会使地表产生一些裂缝，这些裂缝发展到一定深度会成为漏气的通道，使膜下真空度降低，因此必须采取措施予以密封，一般的做法是发现有漏气时，将拌制一定稠度的黏土浆倒灌到裂缝中，泥浆会在重力和真空吸力的作用下向裂缝深处钻进，泥浆会慢慢填满裂缝，最终堵住裂缝中漏气通道达到密封效果。

⑵抽真空过程中密封膜破损原因分析及处理措施

随着加固过程的进行，地基将发生不断的变形，包括竖向和水平两个方向上的变形，因此，覆盖于加固区上的密封膜会出现被拉破或被砂垫层中的异物顶破的情况，真空膜破损后，会导致真空度下降，进而影响抽真空的效果。为保证抽真空的效果，平时在过程巡视中应随时应认真观察，发现类似情况时，应及时采用专用胶贴膜进行修补，并认真观察真空度，保证加固区的密封效果。

⑶对于相邻处密封墙及公共密封墙施工中处理措施

区域交界处的密封处理的好坏直接关系到真空预压效果，如图2所示在A段密封墙施工完成后应先将后续区域B段密封墙先行施工3～5m左右，以保证后续区域密封墙施工连续且不破坏A段密封墙及公共密封墙的密封效果。根据以往施工经验，在密封墙施工完成后，边上砂垫层会慢慢回填，导致密封墙的厚度缩小，如间隔时间过长，可能导致密封墙被填埋而失效，所以建议在不增加搅拌墙厚度的情况下，必须加快铺设密封膜的速度。

图2 密封墙示意图

⑷公共密封墙开裂原因分析及处理措施

两相邻区域共同使用的密封墙（如图3中所示公共密封墙），在两侧反向负压的作用下，密封墙内土体可能会开裂影响密封性。抽真空前在泥浆搅拌桩施工完成后，先在密封墙内踩入一层宽4m的无纺土工布。然后再分两次踩入两层密封膜，踩入深度不小于1m。最后在密封墙内填入膨润土，顶部采用密封膜粘结封堵。在抽真空过程中若出现开裂可将拌制一定稠度的黏土浆倒灌到裂缝中，泥浆会在重力和真空吸力的作用下向裂缝深处钻进，泥浆会慢慢填满裂缝，最终堵住裂缝中漏气通道达到密封效果。共用密封墙节点见图3。

图3 共用密封墙节点示意图

7 结束语

真空恒载（85kP）90天后，通过第三方监测单位观测地面沉降，符合连续5天沉降值小于2mm/d的要求，场地表层平均沉降均大于1.5m，孔细水压力消散情况良好，计算平均固结度均大于85%，并在处理后通过原位测试和土工试验各项技术指标均符合设计要求。通过该工程软基处理真空预压的施工及检测，证明该方法在本工程软基处理效果十分有效，该施工工艺具有投资费用低、加固工期短、无环境污染等特点。这种施工方法具有较高的社会效益和经济效益值得广泛应用于软基处理工程中。

[1]HG/T20578-2013,真空预压加固软土地基施工技术规程[S].

[2]JTS206-1-2009,水运工程塑料排水板应用技术规程[S].

[3]JTS147-2-2009,真空预压加固软土地基技术规程[S].

[4]娄炎.真空排水预压法加固软土技术[M].北京：人民交通出版社. 2013.