真空預壓及聯合堆載預壓技術

摘要：通過對天津某真空預壓加固現場的全部過程的監測與分析，通過利用對淺表層土體強度較好的區域采用一次處理工藝，淺表層土體強度較差的區域進行淺層抽水固結處理，在進行“深層真空預壓”，并填筑粉砂進行聯合堆載預壓的技術的方式，對軟土地基工程進行加固。結果表明：真空預壓加固及聯合堆載預壓技術明顯提高了地基土的強度，達到了預期的目的。

關鍵詞：真空預壓;軟土地基;聯合堆載預壓

引言

真空預壓法加固地基具有眾多優勢，包括工期普遍較短、造價相對低廉、施工方法簡單、安全性較好、且對環境污染小。此外穩定和變形兩因素一直都是地基處理加固的重要控制指標^[1-3]，本文著重分析工程現場的執行以及監測數據，并對真空預壓效果進行合理評價，文中所選工程項目的地表特征以及土層的分布條件在天津地區都具有較強的代表性。

1 真空預壓法簡介

真空預壓的方法在軟土地基加固方面應用較為廣泛，其方法包括兩大部分：分別為加壓系統和排水排氣系統。其流程大致是：首先在需要加固的地基上布置砂井（或塑料排水板），其次在地基表面鋪設一定厚度的砂墊層，與此同時，砂墊層中應有排水通道。而后砂墊層上要覆蓋住不透氣的薄膜，通過加壓系統的方式進一步將真空膜下土體中的空氣和水分抽出，使地基土發生固結。目前，國內許多學者在真空預壓方面都有較為深入的研究，如葉春華^[4]黃毓民^[5]等。本文以天津臨港經濟區工程實例為背景，論述了真空預壓法的相關施工方法、以及處理措施等，來檢測加固效果是否達到相關的設計要求。

2 具體工程分析

（一）工程概況

該工程位于天津臨港經濟區T9區南側和西側，工程內容包括臨港工業區T9區西側南側沿岸區域真空預壓工程位于黃河道以南，二期東圍堤以西，總處理面積約24萬m²，施工場地標高平均約+5.5m（新港理論高程）。采用一次處理設計方案和二次處理聯合堆載設計方案，其中，淺表層土體強度較好的區域采用一次處理工藝，淺表層土體強度較差的區域先進行“淺層抽水固結處理”，然后進行“深層真空預壓”，在真空預壓進行一段時間后，填筑粉砂進行聯合堆載預壓。

（二）地質條件

該工程地處海灘，為近期完成吹填的吹填造陸區域，地形狹長，地勢較為平坦。根據附近區域類似工程地質勘察資料顯示，該區域土層分布較有規律，原狀灘面以上為新吹填土層，原狀灘面自上而下主要分為四大層：第一層為海相沉積的淤泥質粉土和淤泥質粘土;第二層為海陸交互沉積的粉質粘土混貝殼和粉質粘土;第三層為河口三角洲相沉積的粉質粘土;第四層為河口三角洲相沉積的粉砂。

3 深層真空預壓法及聯合堆載預壓技術施工情況

本工程采用一次處理設計方案和二次處理聯合堆載設計方案，其中，淺表層土體強度較好的區域采用一次處理工藝，淺表層土體強度較差的區域先進行“淺層抽水固結處理”，然后進行“深層真空預壓”，在真空預壓進行一段時間后，填筑粉砂進行聯合堆載預壓。

（1）淺層抽水固結主要工藝順序為：

先場地整理，清理雜質，鋪設1層編織布（200g/m²），鋪設1層無紡布（300g/m²），人工插設原生塑料排水板（板芯材質白色透明），正方形布置，間距0.8m，排水板在淤泥中的底端口進行密封處理，同時鋪設濾管并與排水板連接，鋪設1層土工格柵，鋪設1層無紡布（200g/m²），鋪設2層密封膜，連接抽真空設備（約每1500m²布置一臺泵）。最后，抽真空，先試抽氣，進行全局檢查。

（2）深層真空預壓主要工藝順序為：

首先，填筑粉砂，平均厚度0.8m，場區最小厚度不得低于0.6m，其次打設原生塑料排水板（板芯材質白色透明），并根據結果對打設深度進行適當調整，并埋設監測儀器，鋪設濾管并與排水板連接，鋪設1層無紡布（200g/m²）及3層密封膜，施工壓膜溝，壓膜溝深度至少應挖至不透水，不透氣土層頂面以下0.5m。開挖壓膜溝時，溝內排水板不剪斷，應沿溝邊向上插入到粉砂墊層中至少0.2m長，鋪密封膜后用粘土回填壓膜溝;設置地面沉降標，安裝射流泵（約每1000m²布置一臺泵），試抽氣，檢查，要求先分3批循環開啟真空泵，每批只開啟1/3的泵數量，每批持續時間為3天，再開啟全部真空泵，然后實施深層真空預壓處理（膜下真空壓力不小于85kPa）的抽真空有效時間為120天。

（3）聯合堆載預壓主要工藝順序為：

抽真空有效時間（膜下真空壓力不小于85kPa）達到30天后開始填筑粉砂，進行聯合堆載預壓施工;堆載施工前，排除真空預壓密封膜上的覆水，在膜面上鋪設1層無紡布（200g/m²）;堆載的粉砂根據現場情況進行分層吹填或填筑，聯合堆載的粉砂層暫定1.0m～1.5m厚，按加荷計劃圖和堆載加荷控制指標施工，堆載頂面高程不超過+6.0m;滿足卸載標準后，停止抽氣，并將真空預壓區膜上覆水排出，進行加固后的效果檢驗;壓膜溝及粘土密封墻處理，處理效果不低于區內真空預壓處理效果;臨近圍埝埝體處的真空預壓處理效果，檢驗達不到處理效果時再進行換填處理，最后進行整平。

一般常規的堆載預壓中大氣壓力由于孔隙水壓力計而造成的壓力，其受力膜內外是相等的，通常認為氣體壓力可忽略不計，因此膜上壓力測試值僅反映孔隙水壓力的相對變化情況。而當在真空環境下，孔隙水壓力計的內腔中存在在一個標準大氣壓力值，設為，地基土由于真空環境致使氣體壓力下降至：。

式中：為孔隙水壓力實測測量值，則為抽真空前，初始靜水壓力，為地下水位下降導致的靜止水壓力隨之的下降值。

試驗階段相關測試表明，在抽真空的環境下，地基土中真空度將會逐漸升高，抽真空一個月左右時間內，其真空度將達到 69～73kPa。隨著時間的推移，到后期，真空度的影響將不斷的增大，如不考慮堆載作用，土地固結完成時將會逐漸趨于0，此時孔隙水壓力計測試值相比較于初始值，其下降范圍可能達 71～80kPa，這與本文中工測試結果是吻合的。

4 結論

通過分析得出如下結論：（1）真空預壓法及聯合堆載預壓的技術在該工程中對軟土地基存在的問題成功的進行了處理。通過嚴格按照國家標準的要求進行施工，在最大限度上滿足了施工的需要（2）真空預壓技術在工序上較為復雜，受影響的因素較多且繁雜，容易出現質量問題，所以施工過程中必須嚴謹對待，做好地表處理工作。（3）在以后的工程應用中應充分考慮真空預壓法處理軟土地基的優勢，使之有效地提高地基的承載能力，同時降低工后的沉降問題，做到污染少，施工方便，加固費用較低等。

參考文獻：

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