真空預壓法軟基加固技術研究

摘 要：本文基于筆者多年從事真空預壓檢測及施工的相關工作經(jīng)驗，以真空預壓法軟基加固技術為研究對象，詳細探討了邊界密封和平面密封的施工流程，并在此基礎上，探討了密封效果施工監(jiān)測和檢測，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：真空 預壓 軟基 加固 施工 監(jiān)測

中圖分類號：TB21 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

真空預壓排水加固作為一種經(jīng)濟、質(zhì)量可控制的軟基處理方法，近些年來在港口工程中得到廣泛的應用。真空預壓法就是在要加固的軟土地基上打設一定間距的塑料排水板或袋裝砂井，然后鋪上砂墊層，再將不透氣的薄膜鋪設在墊層上，借助于埋在砂墊層中的管道，通過真空裝置進行抽氣，將膜下土體的空氣和水抽出，使土體排水固結(jié)，從而達到固結(jié)目的。

真空預壓排水固結(jié)系統(tǒng)可分為施壓系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和密封系統(tǒng)3個部分，如圖1所示。3個系統(tǒng)可以說是相輔相成，缺一不可。

圖1 真空預壓排水固結(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

真空預壓加固的主要技術難點和施工關鍵在于解決真空設備效能、真空度的深部傳遞與軟基的密封效果問題。要求在加固過程中要始終保持膜下真空度≥80kPa，盡可能減少真空度在排水通道中的傳遞損失，其中真空密封是保證加固效果的一項重要工作。筆者基于對有關文獻和工程實例的研究和總結(jié)，擬對真空預壓軟基處理真空密封技術及其應用情況進行探討。

所謂密封就是對預壓軟基的土體四周和表面用某種工藝形成封閉，使之不透氣（水），以防止真空度沿軟基的表面和四周“逃逸”，而只留底部“開口”使真空度能沿豎向排水通道傳遞。從軟基密封的位置可把真空密封分為四周的邊界密封和表面的平面密封兩部分。

1 邊界密封

采用真空預壓法對軟基進行加固，要求被加固層不能透氣、透水，邊界密封就是對加固土體四周進行有效的封堵，一般有密封溝、密封攪拌墻和垂直側(cè)向鋪塑等幾種。

邊界密封形式主要取決于加固區(qū)邊界范圍內(nèi)土體性質(zhì)和工況條件。對于不易透氣（水）的軟粘土地基，一般采用密封溝的形式。但實際工程地基并不都是軟粘土地基，很多地基表層存在透氣（水）的粉土層、粉砂層或吹填砂、或表層泥漿含水率過高、或砂層厚度較大。特別由吹填形成陸域的吹填土，其主要成分是粉質(zhì)粘性土，在吹填過程中經(jīng)過水力重新分選，形成粘性土和砂夾層。對上述地基不宜用密封溝，而應在四周進行密封帷幕處理，以切斷透水透氣層。密封帷幕分為密封攪拌墻和垂直側(cè)向鋪塑兩種形式。

1.1 密封溝

密封溝就是在加固區(qū)四周挖一定深度的溝槽用于埋設密封膜。密封溝工作量雖不大，但它直接關系到密封效果的好壞，因此要認真、細致、嚴格地去做好這一工作。

密封溝的深度可達1.8～2.5m，具體深度視現(xiàn)場地質(zhì)情況而定，一般宜進入不透水層頂面以下100cm。當被加固土的表層粘粒含量較高，滲透性較差時，可以取較小值，溝可挖淺一些；反之，溝要挖深一些。溝的寬度主要視挖掘方式和鋪膜決定，如用機器挖掘可以挖窄一些，但必須方便人工鋪膜操作，一般最小為60cm；若人工挖掘密封溝，其最小寬度需70cm。在有些地域挖溝時若發(fā)現(xiàn)有植物根系或動物的孔洞，則溝的深度需相應挖深一些以避開這些植物根系或孔洞。

1.2 密封攪拌墻

密封攪拌墻是密封帷幕技術的一種，一般采用粘土或粘土摻入一定比例的膨潤土制成泥漿，對地表或地下埋藏較深的透氣（水）性較大的砂性土層，利用水泥攪拌機進行攪拌形成粘土（泥漿）攪拌樁，從而降低砂性土層的滲透性，保證加固土體的密封性。

天津某堿廠一期工程軟基處理密封墻技術具有一定的代表性。該工程軟基處理密封墻技術使用的泥漿攪拌樁直徑0.70m，樁距0.50m，成墻時彼此搭接0.20m ， 深度控制以穿透表層吹填土的透氣（水）層進入其下不透水層0.50m為準，粘粒（<0.005mm）的摻入比為15％～20％。密封深度受表面砂層厚度及真空度的傳遞特性影響，要求密封墻具有足夠的持久氣密性和基本的抗?jié)B能力。真空預壓時加固區(qū)內(nèi)降水一般不超過10m，水位降深以內(nèi)的土體容易受周邊滲透與漏氣影響，攪拌墻深度應控制在l0m以內(nèi)，根據(jù)l0m以內(nèi)砂層厚薄確定攪拌墻的密封深度。

該工程密封墻平面布置示意圖見圖2。

圖2 粘土密封墻平面布置示意圖

1.3 垂直鋪塑

垂直鋪塑密封技術是通過鋸槽機在地層中先形成寬約30cm、深10～15m的溝槽，然后將密封塑料膜連續(xù)鋪入槽內(nèi)，再用粘土回填即形成密封墻。由于成槽護壁的膨潤土泥漿滲透系數(shù)小于1×10-6cm/s，具有二次密封作用。該工程垂直鋪塑采用0.30mm厚度單層密封膜，密封深度穿透大袋砂進入淤泥層1.0m，地表出露1.0m，直接與表層密封膜相粘結(jié)，形成從地表至側(cè)向的完整的封閉體。

2 平面密封

2.1 密封膜材料選擇

密封膜在真空排水預壓加固中起著關鍵的作用，其質(zhì)量好壞直接關系到膜下真空度的高低、加固的成敗，因此應十分重視其材料的質(zhì)量。密封膜的選擇應遵循重量輕、強度高、韌性好、密封好、抗老化、耐腐蝕等基本原則。一般選擇厚度為0.12～0.14mm的PVC壓延薄膜作為密封膜。

2.2 密封膜的鋪設

（1）一般采用2層或3層聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，一般應在工廠熱合一次成型。鋪設前最好在平整的砂墊層上鋪一層編織布以保護密封膜。密封膜的大小根據(jù)加固區(qū)的平面尺寸預定，鋪設時膜不宜拉得太緊，每邊比圖紙尺寸可多放出3～5m之間。（2）當采用密封墻且分塊預壓時，對于相鄰的兩塊加固區(qū)，后期施工的區(qū)域可將一幅窄條的真空膜預先理設在共用密封墻內(nèi)，預留的膜接頭待后續(xù)施工時再進行粘合。前一區(qū)的第一層密封膜需將共用密封墻的上部覆蓋并和后一區(qū)的密封膜進行粘合，以保證在抽真空期間密封墻處不會產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象。（3）膜在埋入密封溝時，注意膜不要被石頭、草、樹根等戳破，注意其完整性。在膜上放置沉降標時，應在沉降標下墊一層土工布或軟草席或一些小塊密封膜，注意放平并在沉降標底板上壓重，以防戳破薄膜或沉降標倒伏。（4）真空膜鋪好后，禁止穿硬底鞋在膜上行走。正式開抽前應進行試抽，以檢查真空膜和邊界是否存在漏氣現(xiàn)象，當試抽達到30～40kPa時，若真空膜面層發(fā)出“咝咝”聲響，可判斷出響處有穿孔，應及時進行修補。

2.3 膜上覆水

開始抽真空且膜下真空度達到60kPa后，可在膜上進行覆水。膜上覆水可起到密封、荷載和保護作用。密封膜本身可能存在一些細小的孔，當密封膜鋪設完成且膜下形成一定的真空度后，由于砂墊層、塑料排水板頭、雜物等的影響，非常容易形成透氣小孔。當膜上覆蓋一層水后，這些透氣孔很容易檢查。即便有細微的小孔透水，對膜下真空度的影響也較小，如果沒有膜上水，直接透氣，對膜下真空度的影響則較大。加固區(qū)內(nèi)的微小孔隙因為水的滲入而得到充灌，加固區(qū)的密封性可得以進一步加強。真空預壓加固區(qū)一般在2.0×104m2，如果沒有覆蓋水，真空度只能達到60kPa左右，覆蓋水后真空度可以達到80kPa以上。同時膜上覆水可避免密封膜在陽光長時間的照射下出現(xiàn)“老化”，從而容易產(chǎn)生破裂。

3 密封效果施工監(jiān)測和檢測

隨著加固過程的進行，地基將發(fā)生連續(xù)不斷的變形，它包括垂直和水平兩個方向上的變形，因此在加固區(qū)周邊的邊界密封及加固區(qū)上的薄膜等都會出現(xiàn)這樣那樣的情況。如地面產(chǎn)生裂縫，膜被拉破或被砂墊層中的異物頂破，在加固區(qū)中的出膜裝置附近、在量測真空度管附近的薄膜有可能被拉破；或隨著時間的推移，密封溝及密封帷幕中的密封攪拌墻和側(cè)向鋪設的密封膜出現(xiàn)密封效果下降等而引起漏氣，導致真空度下降。管理中要隨時重視這些情況的出現(xiàn)，并及時采取相應的措施予以補救，保證加固區(qū)的密封效果。

軟基處理作為巖土工程的一種，必須要貫徹“信息化施工”的原則，為了能對軟基處理進行過程控制，需要采取必要的施工監(jiān)測和施工質(zhì)量檢測措施。如在密封帷幕或密封溝內(nèi)外區(qū)域埋設真空度測點，以及時了解密封效果等。

4 結(jié)語

（1）密封是真空預壓軟基處理的一項重要工作，對加固效果影響巨大。從軟基密封位置可分為四周邊界密封和表面水平密封兩部分。邊界密封形式主要取決于加固區(qū)邊界范圍內(nèi)土體性質(zhì)和工況條件，一般有密封溝、密封攪拌墻和垂直側(cè)向鋪塑等幾種形式。（2）密封溝適用于不透氣（水）的軟粘土地基。對于地基表層存在透氣（水）的粉土層、粉砂層或吹填砂一般采用密封攪拌墻或側(cè)向鋪設密封膜等密封帷幕技術，以切斷透氣（水）層。（3）在加固過程中必須重視密封效果施工監(jiān)測和檢測工作，對出現(xiàn)的情況及時采取相應的措施予以補救，以保證加固區(qū)的密封效果。（4）密封溝、密封攪拌墻、垂直側(cè)向鋪塑、水平鋪膜及膜上覆水等密封技術在實際工程中的成功應用，其各自的工程技術特點可供有關工程參考。

參考文獻

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