关于提高低位预压+高真空击密施工质量的探讨

雷泽明

福建建工集团有限责任公司

1 引言

软土地基基础工程是在软土区域内进行建筑物建设工程,其特殊性在于以软土施工处理为前提。由于软土地基的特性,如果对软土地基的施工处理没有达到相应的指标需求,没有有效地技术措施,软土地基将极易发生变形且导致流土、管漏、液化等问题,从而造成整体建筑结构发生大幅度沉降或其局部沉陷,致使建筑结构遭受严重地损坏,严重影响建筑物的使用性能,更为严重地还可能存在安全隐患。而低位预压、高真空击密施工技术在软土地基处理中的应用具有十分理想的技术经济效果，对提升软土地基的施工效益具有重要作用，需予以充分地重视。

2 软土地基的性质及低位预压、高真空击密施工技术概述

2.1 软土地基的基本性质

从广义上来说,软土是指具有空隙比大、压缩系数高、天然含水量大,抗剪强度低、灵敏度高,且固结时间长,土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点的土质区域；从狭义上来说,它包括淤泥、淤泥质土、充填土、杂填土、软黏性土等软弱性质的土地。总体来说,软土地基是由这些软弱性质土层构成的一种具有承载能力低、沉降量大,且具有振动液化性、湿陷性、胀缩性等不良工程性质的软弱地基[1]。

由于软土地基的特性,如果对软土地基的施工处理没有达到相应的指标需求,没有有效地技术措施,软土地基将极易发生变形且导致流土、管漏、液化等问题,从而造成工程项目发生沉降或沉陷等问题,严重影响项目产品的使用性能,更为严重地还可能存在安全隐患。因此,软土地基是软土区域建设的重中之重,对软土地基的施工处理研究具有重大的现实意义。

2.2 低位预压、高真空击密施工技术概述

低位预压、高真空击密施工主要是利用高真空压差原理来提升土层的密度是。也即是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层,然后埋设垂直排水管道,再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝,薄膜四周埋入土中,通过砂垫层内埋设的吸水管道,用真空装置进行抽气,使其形成真空,增加地基的有效应力。

其施工原理主要反映在以下几个方面。

（1）薄膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载。在抽气前,薄膜内外都承受一个大气压。抽气后薄膜内气压逐渐下降,首先砂垫层,其次砂井中的气压,故使薄膜紧贴砂垫层。由于土体与砂垫层和砂井间的压差,发生渗流,使土中的孔隙水压力不断降低,有效应力不断增加,从而促使土体固结。土体和砂井间的压差随着抽气时间的增长,逐渐变小,最终趋向于零,该时渗流停止,土体固结完成[2]。

（2）地下水位降低,相应增加附加应力。抽气后土体中水位降落,在此水位降落范围内的土体便从浮重度变为湿重度,此时土骨架增加了大约与水位降落距离相当的固结压力。

（3）封闭气泡排出,土的渗透性加大。如饱和土体中含有少量封闭气泡,在正压作用下,该气泡堵塞孔隙,使土的渗透降低,固结过程减慢。但在真空吸力下,封闭气泡被吸出,从而使土体的渗透性提高,固结过程加速[3]。

3 工程实例分析

3.1 工程概况

石门澳产业园道路一期工程项目位于秀屿沿海地段，东九街北起沁峤路，南至石门澳路交叉口，沿线上跨东沁滞洪区。道路全长1.079km，规划红线宽度50m，双向六车道，道路等级为城市主干道，设计速度60km/h。场地表层为素填土（淤泥），吹填形成，吹填时间约两年，含水率很高，压缩性高，呈流塑状，强度小，承载力低，土体工程性质差，本工程软基处理采用低位预压、高真空击密施工相结合。

3.2 施工方法方案选择

结合工程施工环境及工程特点，由于场地内管线较多，且多位于人行道下，因此先采用了低位预压处理技术。一方面可以减少管线开挖时支护措施，具有较好地经济性；另一方面现场淤泥状态差，直接开挖厚度有限，采用低位预压处理技术，有利于后续开挖。

此外工程场地表层为素填土（淤泥），吹填形成，吹填时间约两年，含水率很高，压缩性高，呈流塑状，强度小，承载力低，土体工程土质差，此道路为工业园区主要交通道路，道路建成投入使用将承载重交通。因此软基处理的效果直接影响道路后期的使用功能。低位预压、高真空击密法作为本道路软基处理的重要工艺，是新技术新工艺，在施工中控制好其施工质量尤为重要。低位预压采用高真空排水系统抽水，利用抽出水自重来进行预压，待固结度达到85%后进行卸载；高真空击密在卸载完成后在原场地回填海砂1m，海砂回填到位后，重新安装抽真空排水系统进行抽水，结合强夯的形式进行高真空击密。本次低位预压范围为道路红线各外扩9m，标准地基处理宽度48m；高真空击密范围为处理边线为道路红线，标准地基处理宽度30m。

3.3 施工问题分析

项目部质检人员对已经完成的低位预压抽真空段BK2+143～BK2+880施工质量情况根据设计文件及上海港湾基础建设（集团）有限公司提供的专利技术参数进行抽样检查，随机抽取180 处共有30 处固结度不足、软土压缩性高、沉降不均匀、地下水位高等超过规范规定要求，优良率仅为83.3%，做出质量问题统计表（见表1）。

表1 质量问题统计表

通过对以上问题进行分析，并广泛收集工程技术负责人、质检员、施工员的意见，最终确认管靴设计不合理、砂垫层较软容易产生计算误差、机械没有移动到位、排水板固定方法不正确、拔管速度控制不当等五项因素为质量问题的要因，应重点予以解决。

3.4 施工质量控制措施

3.4.1 设计适用的管靴

由于工地需要大量的管靴，外购的管靴不一定适合本工程所选用的机械，因此通过反复实验，施工企业自主研发了一种适用的新型管靴。堵板采用0.3mm 的铁皮制作，由于采用的插板机的导管外口尺寸为140mm×70mm，因此选择160mm×90mm 的堵板；由于采用的排水板宽带为100mm，厚度为4mm，因此堵板纵向中心线处打两个1.5mm的圆孔，间距105mm，孔内穿1.2mm的铁丝并连接固定，铁丝和堵板间隙为5mm。

由于堵板能够完全堵住导管口，施工过程中可阻止泥土向导管内渗入，由于铁丝压条空隙和排水板尺寸基本一致，可防止排水板的滑动。该工程施工结束后，没有出现因管靴造成的排水板回带等问题，由此可证明设计的管靴具有适用性。

3.4.2 采取正确的固定方法

为保证排水板能牢固的固定在管靴上，在下插的过程中不出现滑脱的现象，本工程采用了把排水板插入自制管靴的铁丝和堵板间的空隙后，折回20cm，然后握住所起的部分塞入导管中的方法。由于铁丝和堵板间的空隙刚好可以穿入排水板，因此有较大的摩擦力，折起的部分塞入导管中，导管对排水板又产生一定的摩阻力，二者共同的作用保证了排水板在下插的过程中，不会产生滑脱的现象。

3.4.3 确定合理地拔管速度

排水板插到设计高程后，如拔管的速度过快，堵管就可能还没有被土层压住而随导管上升，出现排水板回带的问题，达不到设计的插入深度。因此，本工程采用排水板插入到设计高程后，先缓慢上拔一下，待土层压住堵板后再加速上拔。由于堵板和铁丝压条夹住，堵板就不会上移；由于排水板被堵板和铁丝压条夹住，排水板也不会上移，因此不会出现回带问题，保证了排水板的插入深度。

3.4.4 确定砂垫层压后的沉降量

针对砂垫层较软可能产生计算误差的要因，本工程通过三个方面进行控制。

（1）施工前进行试验：设计砂垫层的厚度为50cm，插板机的重量较大，插板机就位后砂垫层会有一定的下沉量。为此我们在施工前通过试验确定砂垫层的下沉量。插板机就位前测量出砂垫层的表面标高，就位后再测量出插板机的底部标高，然后计算出砂垫层的下沉量。通过试验，砂垫层的下沉量约为2.4cm。

（2）施工的计算：根据砂垫层的下沉量，在测出砂垫层的表面标高后减去下沉量即为插板机的底标高，由此再计算出设计插入的深度。

（3）施工过程的控制：为防止可能出现砂垫层不均匀等问题，在施工的过程中，定期进行复核，保证计算出的插入深度的准确性。

3.4.5 保证机械移动到设计位置

施工前进行测量放样，根据设计的板位，采用白灰进行放样。并且在机械就位的过程中进行调平，防止由于机械的倾斜产生板位偏差。机械就位后，使导管和白灰点进行对中，对中误差不超过15mm。

3.5 效果检查

工程竣工后，项目部在监理的见证下抽检了100处固结度，结果仅一处因板深不合格，板位全部合格，一根垂直度不合格，一根外露长度不合格，合格率达到97%，超过了92%的预定目标。并且通过对施工质量的控制，提高了施工效率，节约工期成本及造价成本，具有较好地经济效益。软基处理项目顺利完成，也受到了业主和监理单位的好评及一致的肯定，为施工企业在莆田地区赢得了良好的声誉，具有较好地社会效益。

4 结语

低位预压、高真空击密施工技术的联合应用，有效地提升了石澳门路工程质量，并且对提升道路各方面的效益也有积极地意义。由此在道路施工中，应根据工程地质特征、工程特点及施工环境，选择合适的施工方法，充分发挥技术优势，进而才能实现工程目标，保障工程质量。