软土地基处理中的大面积真空预压加固技术

李海良 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概况

本工程位于广州市南沙区龙穴岛，所在区域为吹填砂形成陆域，以软土地基居多，设计采用真空预压的方式进行加固处理，地基处理总面积约120×104m2，小部分码头前沿区域采用真空联合堆载预压处理。

2.施工工艺流程

场地整平、砂垫层施工→施打塑料排水板→布埋真空管路→布埋检测系统→铺设密封膜→修筑墩台→安装真空泵系统→架设电缆→周边密封→调试真空泵系统→试抽真空→抽真空维护→停泵卸载→清表及场地平整。

3.土工布及砂垫层铺设

在铺设砂垫层之前，局部表层土软弱的区域铺设一层土工垫，如填土或吹填泥面土质较好，能直接行走设备的区域则不需要铺设。土工垫采用双向以上应力土工垫，由一层200g/m2无纺土工布+一层土工格栅粘结组成。土工格栅采用聚丙烯材料，拉伸强度应≥40kN/m。

本工程砂垫层共设置两层，下层为1.0 m 厚中细砂垫层，含泥量＜10%，渗透系数≥1×10-3cm/s，垫层砂干容量≥15kN/m3。上层为0.5m厚中粗砂垫层，含泥量＜5%，渗透系数≥5×10-3cm/s，垫层砂干重度≥15kN/m3。砂垫层一般使用运输车辆将砂运送到施工场内，最后由推土机、挖掘机进行垫层回填、整平。

4.塑料排水板施打

（1）测量放样。以施工图纸为基本依据，在此基础上绘制桩位布置图，将其分别编号，随后安排专业人员测量放样，并依次做好标记。（2）设备就位。本次施工中插板机是重要设备，调整支架使其保持垂直，通过线坠的方式确保套管位置的合理性。做好插板前的准备工作，如标定套管长度、直径；施打过程中扰动较大，要求桩尖与塑板形成稳定的连接关系，并紧靠管靴，以免土体混入其中；根据施工要求灵活接长，该部分应具有平顺性，以免出现断管现象。（3）塑料排水板打入到设计深度后即可拔管，拔管时要连续缓慢进行，中途不得放松吊绳，防止因套管下沉而损坏塑料排水板。拔管时若塑料排水板被带起长度＞0.5m，则应重新沉管插板。（4）剪断塑料排水板：拔出后剪断外露的塑料排水板。（5）塑料排水板头部处理：插好的塑料排水板，顶端埋入砂垫层，埋入长度一般为25～30cm。打设后外露的排水板不得遭污染，应及时清除排水板周围带出的泥土并用砂子回填密实。（6）移机至下一塑料排水板桩位。

为较准确摸清施工区域软土分布、埋深情况，结合工程经验本工程采用超前钻探的方式进行，超前钻孔间距50m×50m，钻孔深度以钻穿淤泥或淤泥质图层进入下卧砂层等硬土层1m。钻孔采用双桥静力触探和钻探进行钻孔，以探明软土层底标高和下卧砂层等硬土层顶标高。施工中根据超前钻探明情况控制插板深度，并注意施工观察，避免排水板板端插入下卧砂层等透气层，影响抽真空效果。在材料选用上应注意，当插板深度≤25m时，塑料排水板选用SPB-B型，当插板深度＞25m时，选用SPB-C型。

5.施工方法

5.1 管路制作

主干管选用的是U-PVC 管，根据实际情况调整壁厚，要求为δ=3.5～4.0mm，通径均为76mm，长4～6m，其具备的承载能力可达到400 kPa。设置滤管，所用材料为U-PVC 硬塑料管，规格为通径50mm，δ≥1.2mm，以5～8cm为间距依次在该处钻孔，要求各孔直径为5～7mm，于外侧紧密包裹无纺土工布，要求其只具备透水性，而不出现透砂现象。

5.2 埋设真空管路和膜下测头

滤管采取框形布置原则，各管材间距≤6m。软土地基划分为多个真空预压尺寸，合理设置好滤管后再将其与主管连接，考虑到稳定性要求，均采取柔性胶管调节的方式，考虑到地基沉降的影响，滤管易发生拉断现象，要求套接长度至少达10cm；产生的接头均使用铁丝绑扎（使用卡箍效果更好），并以滤管规格为参考，挖沟用于放置滤管，通常深度约25cm，结束埋管作业后使用中粗砂回填。值得注意的是，铺设时应针对滤管滤膜采取防护措施，以免其受到损伤。

膜下设置有测量采气端（即指的是真空测头），其作用在于检验真空度的实际情况，所用装置为真空表，设置方式为将其中的集气塑料管置于预先设置好的硬质空囊中，再将该整体埋入滤管间，要求其深入砂层的部分至少达到30cm，同时与加固边界形成的间距至少达到5m。设置好真空测头后，通过细管的连接作用使其从密封膜引出，并紧密连接至真空表，利用上述装置检测膜下真空度的实际情况。

5.3 铺设密封膜

（1）将待铺设区域清理干净，在成型的砂垫层上铺编制土工布，此部分主要作为膜下保护层而使用。（2）以现场预压区尺寸为基本依据，要求每边增加4m密封膜，此部分材料的制作采取的是一次热合成型的方式。（3）选择合适的时段完成铺膜作业，要求现场风力等级偏低，由于密封膜由2层构成，因此要依次完成各层的铺设；不可出现膜过度被拉紧的情况，各区域膜的松紧度应维持在相对均匀的水平。（4）现场有多个真空预压分区，其产生的交界区对于操作工艺提出更高的要求，要求预留适量的膜接头，确保整体铺设的紧密性。（5）施工人员要对膜形成有效的保护，宜穿软底鞋，安排专员检查施工情况，若存在空洞应及时粘补，尽可能控制影响范围。

5.4 踩密封膜

密封墙处的密封膜施工作业方式较为特殊，选择的是人工踩膜的方式，且全程均为赤脚作业，依次完成各层踩膜操作。

5.5 安装真空泵

本项目施工中使用到真空泵系统，该设备可提供较强的真空压力，正常运行状态下至少为96kPa。施作墩台，将其作为真空泵安装的基础平台，同时将水箱也置于该处，通过橡胶波纹管将墩台上各设备连接为整体，从而形成真空泵系统。调整好真空泵进水口的位置，其应当与出膜口相平齐，此条件下真空泵的应用效果最佳。

5.6 电网布设

抽真空设备的用电从临近的变压器接驳，为确保用电安全，严格挑选高品质电缆，均选择高强绝缘电缆。搭建三角形竹架，利用该装置确保电缆处于架空状态，且真空泵分别适配电箱。

5.7 真空预压抽气

结束上述准备工作后，接通线路并试运行。要求真空泵为空载状态，伴随其真空度的提高，当该值上升至85kPa时即可开始恒压计时，现场安排专员检查，分析膜面等区域的实际情况，若存在漏气现象应及时采取处理措施。

（1）抽真空信息记录。以设计要求为准，按照特定的时间间隔依次检验设备的实际情况，将真空度、运转效率等信息记录好，以便给设备性能分析提供依据。

（2）卸载。根据地基变形与时间的关系进一步推测，初步估计地基达到最终沉降状态时所耗费的时间，并推算固结度，当该值满足要求，同时工后残余沉降控制在25cm以内时，则满足卸载条件，此时应及时暂停抽真空作业。

（3）真空联合堆载。本项目中，B1～B8区的位置较为特殊，均分布在驳船码头区内，以码头前沿线为基准划定作业区域，具体为外侧25m至内侧45～55m，宽度70～80m的区间，于该处完成真空联合堆载作业，实际处理厚度以1.5m较为合适。

6.结束语

基于真空预压的方式，软土地基条件欠佳的问题得到显著的改善，具有良好的加固效果。从实际应用情况来看，真空预压的方式在绝大部分软土地基中都具有适用性，可实现有效的加固，解决了软土地基施工难度大的问题。但施工中会出现真空度达不到要求的情况，主要受泥浆搅拌墙的施工质量影响，为此在施工过程中必须严格控制其各项指标特别是泥浆渗透系数必须符合设计要求，使密封膜、泥浆搅拌墙与地下不透气层组合成密封结构。