真空预压法在市政工程软土地基处理中的应用

文/肖亚周 河北建设集团股份有限公司 河北保定 071000

在市政工程当中，一旦遇到软土地基，会增加地基处理难度，降低工程的整体效益。研究表明，将真空预压法应用到市政工程软土地基处理过程当中，不但能够降低软土地基的处理难度，而且有效防止工程结构失稳现象的发生，对软土地基起到良好的加固效果。

1、软土的特性

软土是在静水或相对较慢的流速水环境中形成的，有时还伴有生物和化学沉积。软土的颗粒主要由粘土颗粒和粉粒组成，软土中粘土颗粒含量几乎为50%，也就是说，超过一半粒径土壤颗粒小于0.005mm。软土中也含有较多的矿物成分，其中包括原生矿物和次生矿物。长石、石英、方解石和云母是主要的原生矿物，其含量很少，这些矿物成分对软土的性质影响很小。次生矿物是软土中有较高含量的矿物元素，如伊利石、蒙脱石、高岭石和其他亲水粘土矿物，它们决定了软土的性质。软土的颗粒大小或成分组成并不是形成软土性质的所有原因，同时微观结构的组成对软土的性质影响也很大。它可以从电子显微镜的观察得知，粘土矿物通常现有片、板、管状形式。软土的结构是由单粒子和不同大小的团粒按照不同的排列方式组成。因此，土颗粒的比表面积很大，导致孔隙里充满水，由于黏土矿物具有亲水性，在双电层的结构离子交换的作用下，絮状结构和细胞状结构也易形成，如图1所示，在沉积的环境下，软土结构逐渐形成。

图1 软土的结构

2、工程概况

在某市政工程施工中，首先对施工场地地质条件和水文条件进行勘察，本次软基处理总面积4945.7m2，地基含水量比较大，综合考虑施工技术条件以及地基施工要求，选用成熟可靠、应用广泛、经验丰富的真空预压工艺。

3、真空预压法在市政工程软土地基处理中的应用

3.1 土工织物及砂垫层

本项目预留区原土层沉淀晾晒时间较短，承载力较差，为确保砂垫层施工，需在淤泥层上铺设土工织物。严格把控验收程序，重点对土工布的缝纫、土工格栅的搭接、铺设方向进行验收，确保铺设面层的抗拉和抗剪能力。土工布采用包缝，搭接宽度50mm，缝合尼龙线强度控制在150N，铺设时绷紧、拉挺，避免折皱、扭曲。土工格栅块与块之间相邻土工格栅搭接3格，拼接采用尼龙绳进行连接。铺设方向：土工布经线与整平基线垂直。砂垫层铺设前严格进行见证取样送检工作，待砂料检测合格，方可进行使用。中细砂含泥量不大于10%，渗透系数不小于1×10-3cm/s，干容重不小于15kN/m3，中粗砂含泥量不大于5%，渗透系数不小于5×10-3cm/s，干容重不小于15kN/m3。施工过程要求分层摊铺，严格把控砂垫层厚、标高、平整度验收工作。

3.2 塑料排水板

在塑料排水板进场前，首先需要对其质量、排水性能、规格等进行检查，并且，在按监理抽检送检程序（20万m/组）送检合格后方可使用。在本工程施工中，塑料排水板型号为：原生料SPB-B、C型排水板，采用液压式插板机进行施工。塑料排水板相邻间距为1m，根据已放样确定的区域范围内，用钢尺进行校对验收。施工过程中，严格控制打板间距、深度、垂直度、回带、断带、割板预留长度。桩管下插时的垂直度偏差应该控制在1.5%以内。管靴与板位标记的偏差应控制在7cm内，塑料排水板的平面距差不得大于±10cm，施工时回带长度不可超过0.5m，否则在该板位旁200mm内重新插入补打一根。排水板施工过程，尽可能沿同一方向前进，杜绝液压插板机回旋，以免破坏板头。在插板完成后，应该及时采用砂料填满，并在板的周边钻孔，将排水板板头埋进砂垫层中，防止淤泥进入板芯，堵塞通道，影响排水效果。

3.3 合理布置水平滤管

水平滤管主要分为主管与支管，管材分为钢管与PVC管，在该市政公路软土地基处理中，施工人员采用PVC管，由于水平滤管的平面布置方式较多，常见的主要有抱条形与鱼刺形等等。想要提升真空复压能够在短时间内均匀的传递到软土地基中的各个部位，施工人员需要结合该市政工程软土地基施工场地具体情况，遵守“因地制宜”原则，将水平滤管进行合理的布置，并科学增加水平滤管的支管数量，保证软土地基内部的真空度更佳。水平滤管布置完毕后，施工人员要采用密封膜做好密封工作，采用密封效果好、韧性佳的密封膜进行施工。

3.4 真空泵安装及试抽真空

严格把控设备验收工作，真空泵额定功率、水箱、闸阀、止回阀其规格参数、按设计要求进行验收。真空表均应有出厂合格证，且在使用前经检定后才允许使用。真空射流泵额定功率不小于7.5kW，同时还应该保证能够形成96kPa以上的真空压力。督导落实、执行已审批的《真空预压专项施工方案》开展安装工作。在真空泵安装过程中，各个设备的连接顺序为电机、水泵、水箱、闸阀、止回阀、出膜口，在各个设备的连接位置，需要采用橡胶垫，提升密封性能。在真空泵安装过程中，还应该注意将进水口和出膜口控制在同一平后面内，这样有利于膜下水的排出，在最大程度上发挥出真空泵的应用效果。在真空泵系统安装安城后，即可对其进行调试，当真空射流泵上真空度能够达到96kPa后，即可试抽。在真空过程中，为了避免对周边土体造成破坏，应该注意严格控制开泵速率，如果膜下真空度已经达到40kPa，则需要注意检查漏洞，发现后及时修补。在本工程施工中，根据施工现场检查验收，当膜下真空度达到85kPa时，即可开始恒载计时。

3.5 真空预压恒载施工

施工恒载天数为85d，期间所有真空泵24h运行，不得停泵。针对真空预压恒载过程的控制工作，施工期间严格做好真空度巡视、膜下真空度监测、电表用电量监测工作，认真填写监理日志、真空度巡视记录。督导施工单位配备足够真空流射泵，确保发生故障时替代使用。其膜下真空度需达到85kPa以上，发现真空度未达85kPa，则当天不予计时，顺延恒载天数。每天根据各区用电电流与电表读数进行核对，做好真空度记录并随时分析观测资料，通过对孔隙水应力、沉降速率、水位变化等数据分析，及时督导施工单位针对数据反映的薄弱环节加大处理力度。

结语：

综上所述，本文主要结合工程实例，对真空预压法在市政工程软土地基中的应用方式进行了详细探究。在具体的施工过程中，应该注意合理布设排水体，铺设水平电层等，并加强施工工序监测管理，保证项目建设的顺利进行，这样才能够促进市政工程软土地基承载能力的提升。