浅谈真空预压技术在水利工程软基处理中的应用

安治学

（中交水利水电建设有限公司，浙江 宁波 315200）

0 引言

真空预压技术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，密封膜端部进行埋压处理，通过砂垫层内埋设的吸水管道，使用真空或其他真空手段抽真空，使其形成膜下负压，增加地基的有效应力，达到快速加固软土地基的目的[1]。真空预压技术能够处治较深软弱土层，解决软基压缩性高、承载力低、含水量大等问题，保证软基的稳定性。随着真空预压技术的广泛应用，在不同软土地基处理过程中也暴露出很多问题，影响了该技术的应用效果。基于此，本文以某水利工程软土地基处理项目为例，对真空预压技术的应用进行探讨，以提升相关人员应用该技术的能力，以便更好地发挥该技术在软土地基加固中的作用。

1 工程概况

某水利工程中包含围海造地面积5412亩、回填面积3304亩，河底、护塘地及护塘河面积1105亩，道路面积1003亩。回填区外侧和内侧的面积分别为1736亩和1568亩，回填分别采用吹填土和土石回填的方法。在吹填土的回填施工中，有856亩工业用地存在软基，以真空预压技术进行处理，使软基稳定、固结。

2 真空预压技术实施流程与应用要点

2.1 实施流程

结合施工现场组织的试验得到的结果，根据施工场地实际情况确定适宜的作业参数，编制符合案例工程真空预压技术实施方案，为正式施工提供指导。真空预压作业实施流程如图1所示。

图1 真空预压技术实施流程图

2.2 施工技术应用要点

2.2.1 打设塑料排水板

根据“穿透吹淤造地区和浮泥区”的深度要求设置真空预压竖向排水通道。以90cm的间距依次布设塑料排水板，形成垂直排水系统。

（1）基本作业流程：测放桩位→设备就位→布设塑料排水板→连接桩尖→施插导管→向上拔管→切割排水板。按照该流程循环施工，将每根塑料排水板布设到位。

（2）施工要点：以桩位测量放样结果为准，安排插板机就位；经由插板机打设架顶设置塑料排水板，布设位置以板能够伸出套管底为止；在锚靴的辅助下，于导管底端固定排水板；调整套管底的位置，使其对准板位；启用液压系统，调节打设架的姿态，沿着垂直于垫层表面的方向将排水板套管压入涂面以下，实际深度可在设计值的基础上增加50cm；液压反向缓慢拔出套管，使套管底高出垫层顶部50cm。剪板时，施工人员精细化作业，要求尺寸合理，剪口平整，滤膜不由于减板而受损。禁止完全剪断，即需要保留露出原地面20cm的部分。

2.2.2 铺设密封土工膜

（1）开挖压膜沟：由施工人员按照图纸要求开挖，成型的压膜沟不存在砂料，内、外坡均平整；沟内回填采取分层作业的方法，每层回填后随即压实，回填材料为不含有杂质的粘土。

（2）铺设作业：土工膜材料采用0.13mm厚的聚乙烯薄膜；将加固区边缘的薄膜埋入淤泥内进行密封，埋入的深度为0.5m；薄膜铺设结束后，上覆水0.2m，发挥出加强聚乙烯薄膜密封效果以及防止烈日直晒的作用。

2.2.3 安装滤水管

滤水管为管体打孔的Φ50mm±1mm的塑料软管，且管体外表面还包裹透水滤布，另外还有配套的连接件。按设计要求布设管道，相邻管道之间应进行连接，且连接的长度不少于100mm，使连接具有准确性和稳定性。预压时地基固结变形，为保证滤管及连接件的有效使用，要求各类材料均能够有效适应地基变形。

2.2.4 抽真空预压

（1）设备配套：沿加固场地四周等间距布置7.5kW真空射流泵（见图2所示），所有真空射流泵均要通过性能检验，保证装置的正常运行。

图2 真空泵及管网布置图

（2）试抽气：作业时间为4～10d，检查真空泵、滤水管、密封膜在试抽气过程中是否存在异常，若有问题应立即处理，为正式预压打好基础。

（3）抽真空预压：正式进行抽真空预压的时间安排在膜下真空度超过80kPa时，持续作业90d，期间加强检查与信息记录。

2.2.5 卸载

满足下列条件之一，就可以进行卸载作业：

（1）连续5～10d的平均沉降速率不大于2mm/d；

（2）地基土平均固结度≥80%；

（3）地基承载力＞55kPa。

3 真空预压技术实施过程的原位观测

为及时掌握软基的真空预压加固效果，在施工期间安排原位观测，汇总观测结果，确定真空预压期间的软基参数，明确各项参数的变化规律，客观评价软基的处理效果[2]。同时，在掌握软基真空预压的各项信息后，确定合适的卸载时间。原位观测项目如表1所示。

表1 原位观测项目

3.1 膜下真空度观测

（1）设备配套：MCY型压阻真空测量仪和YZG型压阻式真空度传感器。

（2）测点埋设：检验观测仪器后，用插杆绑扎传感器，以水平或垂直放置的方式将其布设在膜下地表层，从膜下穿出观测导线。

（3）正式观测：测量原始状态下（未抽真空时）的大气气压值和膜下真空度，作为观测数据对比分析的参照基准；传感器导线与读数仪连接，启用仪器开始读数，观测人员及时采集观测信息并完整记录。

3.2 地表沉降观测

（1）观测基准点的布置：数量不少于5个，测点所在区域不可受到施工的干扰，宜在施工影响范围外且坚实土基上布设，必要时根据现场地形地貌适当增加观测基准点。

（2）测点埋设：以300mm×300mm×10mm钢板作底板，中间焊长100cm的Ф20cm钢管（1根），形成沉降板观测标；在密封膜上铺设5cm厚的砂垫层，铺设后修整表面，保证垫层的平整性，随后放置沉降板，向上方回填土袋；观测所用装置的埋设需准确，例如沉降板水平、沉降杆铅直。

（3）正式观测：根据三等精度要求用水准测量法观测，预压前的观测次数达到3次，将观测数据的平均值作为初始值，便于与后续观测所得数据进行对比分析。

3.3 孔隙水压力测量

（1）仪器配备：4500型振弦式渗压计。

（2）测点埋设：“一孔多点”，探头垂直间距为2m。

（3）正式观测：孔隙水压力计的导线与读数仪连接，观测人员利用仪器获取读数；根据连续性的要求进行测量，测量期间分析数据变化，某个测点测量的值连续3d的变化小于2kPa时，计算3d的平均值，将其作为初始值。

3.4 地下水位观测

（1）仪器配备：电测水位计和测压管。

（2）测点埋设：按照“先钻孔、再埋设”的思路进行施工，首先用直径108mm的钻具钻孔，确认成孔质量达标后，将测压管置入孔内。为保证测压管的稳定性，先向管周边回填中粗砂至距离孔口0.5m的位置，再用粘土填充剩余部分。测点埋设期间有杂物混入孔内，因此埋设后用清水洗孔。

（3）正式观测：遵循连续观测的原则，观测时间安排在测压管埋设3个晴天后，首先连续观测3次，将平均值作为数据对比分析的初始值。为便于获得水位深度，采用电测水位计自孔口放入探头。

4 真空预压技术实施效果检验方法

为评价软基在真空预压技术处理后的实际状况，需要开展处理效果检验，具体检验方法如下。

（1）静力触探试验：试验孔按75m×75m网格布置，试验目的在于确定淤泥的性状和孔隙水压力。试验结果的评价以得到的qc、fs贯入曲线为主要依据，以试验区域内的土层资料为参考[3]。

（2）十字板剪切试验：试验孔按75m×75m网格布置，确定土的抗剪力矩、土体抗剪强度和灵敏度。

（3）平板静载试验：单块加固区内随机布置3个试验点，根据试验结果判断地基的承载力是否达标。

（4）钻探取样：按75m×75m网格布置钻孔，在0.3m、0.9m、1.5m，1.5m以下加固深度内每隔1m进行取样，将样品送至实验室内进行试验，根据试验结果判断土层的固结效果。钻探取样的检验指标包含土体密度、含水量、颗粒组成、压缩性、固结性、无侧限抗压强度等。为保证室内检验结果的准确性，一方面需规范取样以及转运样品，另一方面应由专员在符合标准的实验室内进行试验。

5 结束语

综上所述，采用真空预压技术处理水利工程软土地基时，应明确实施流程，熟悉打设塑料排水板、铺设密封土工膜、安装滤水管、抽真空预压、卸载等施工技术的应用要点，实时观测膜下真空度、地表沉降、孔隙水压力和地下水的情况，并对实施效果进行检验。案例工程处理结果显示，经过真空预压技术处理后的软基固结状态良好、承载性能提升，软基加固效果达到要求。该工程采用的真空预压技术处理软基具有可行性，具有参考的价值。