真空預(yù)壓在淺層地基加固處理中的研究

林海

（珠海電力建設(shè)工程有限公司　廣東　珠海　519000）

真空預(yù)壓在淺層地基加固處理中的研究

林海

（珠海電力建設(shè)工程有限公司廣東珠海519000）

近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，人們對土地的需求量越來越大，對不良地基也掀起了加固處理的風(fēng)潮。真空預(yù)壓是新發(fā)展起來的一種地基加固處理的行之有效的方法，尤其在變電站的工程建設(shè)地基處理中更能顯現(xiàn)其獨特優(yōu)勢。珠海市軟土地基分布較廣，但承載力較差，本文主要針對真空預(yù)壓法在淺層地基中加固處理展開淺要分析，以供同行借鑒。

真空預(yù)壓；淺層地基；加固處理

引言

目前，隨著經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展，人們對土地需求越來越大，一般工程建設(shè)優(yōu)先選擇地質(zhì)條件良好的地方修建，但有時為了保護耕地同時滿足建設(shè)需求，不得不在一些不良地基上建設(shè)工程，例如淺層地基和軟土地基等。采用地基加固處理可以改善和提高軟弱地基的承載力，保證地基的穩(wěn)定性、提高土的抗剪強度、降低土體的滲透性和改善土體壓縮性。軟土地基處理是變電站項目常見的問題，做好地基處理與變電站項目的生產(chǎn)和安全運作息息相關(guān)。

1　地基加固處理

在已有建筑的地基和基礎(chǔ)加固前，應(yīng)先對地基和基礎(chǔ)進行鑒定，方可進行加固設(shè)計和施工。既有建筑地基和基礎(chǔ)的鑒定、加固設(shè)計和施工，應(yīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的單位和有經(jīng)驗的專業(yè)技術(shù)人員承擔(dān)。

地基加固處理即通過物理和化學(xué)的方法使土質(zhì)從松散變?yōu)槊軐崳雇恋膹姸茸兇螅瑢⑼寥赖暮拷档停瑥亩_到地基加固的目的。在進行地基加固處理時必須從各方面采用綜合措施，要結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工，以達到理想的效果。

常見的地基加固處理方法有：①排水固結(jié)法。如：真空預(yù)壓法、井點降水預(yù)壓法和堆載預(yù)壓法等；②密實法地基處理。如：夯實法、碾壓法、擠密法等；③換土墊層法。主要適用于淤泥質(zhì)土、淤泥、濕陷性黃土、素填土、雜填土等土質(zhì)，將不符合上部荷載承載力要求的軟土挖去，然后回填強度較大的砂子、碎石或者素土等材料，然后夯實；④土的膠結(jié)法地基處理。常見的有注漿法、化學(xué)注漿法和水泥土攪拌法。

目前針對填海造陸等淺層地基加固多采用真空預(yù)壓加載的方法來進行地基的加固處理。真空預(yù)壓法可以應(yīng)用于狹窄地段和邊坡附近的地基加固，而且施工機具和設(shè)備比較簡單，易于操作和維修，施工作業(yè)效率高，地基加固費用低。真空預(yù)壓對地基加固的過程中土體除了產(chǎn)生豎向的壓縮外還常常伴隨著側(cè)向的收縮，特別有利于不良地基的加固處理。正是因為真空預(yù)壓法有上述的優(yōu)點，在我國近幾年來應(yīng)用廣泛，有較大的發(fā)展市場。本文即針對真空預(yù)壓在淺層加固處理中的研究展開論述。

2　真空預(yù)加技術(shù)

真空預(yù)壓法是在軟粘土中設(shè)置豎向塑料排水帶或砂井，上鋪砂層，再覆蓋薄膜封閉，抽氣使膜內(nèi)排水帶、砂層等處于部分真空狀態(tài)，排除土中的水分，使土預(yù)先固結(jié)以減少地基后期沉降的一種地基處理方法。

真空預(yù)壓是通過覆蓋于地面的密封膜下抽真空，使膜內(nèi)外形成氣壓差，使粘土層產(chǎn)生固結(jié)壓力。即是在總應(yīng)力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓和降水預(yù)壓是在負超靜水壓力下排水固結(jié)，稱為負壓固結(jié)。真空預(yù)壓基本原理如圖1所示。

圖1　真空預(yù)壓基本原理圖

真空預(yù)壓系統(tǒng)由抽真空系統(tǒng)和排水排氣系統(tǒng)兩部分組成，密封膜上下的壓力差比較大，一般可以維持在610～730mmHg。真空預(yù)壓法處理地基一般先在地基的表面鋪設(shè)大約50cm厚的砂墊層，然后在土體中打入砂井等作為豎向的排水體。砂墊層頂部鋪上不透氣且滲透性較好的薄膜并埋入土中，土體也是不透水的，再借助砂墊層中的管道將薄膜下空氣抽出去，使薄膜上下形成壓力差，薄膜可以較好地使土體中的孔隙水流入排水板并把水排出去從而達到固結(jié)土體的效果。簡單來說，真空預(yù)壓的原理主要反映在以下幾個方面：

（1）薄膜上面承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載；

（2）地下水位降低，相應(yīng)增加附加應(yīng)力；

（3）封閉氣泡排出，土的滲透性加大。

3　常見工程概況和地質(zhì)條件

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，土地的利用越來越緊張，很多沿海地區(qū)通過填海填河造陸或者對軟土低價進行加固處理來緩解土地壓力。大型的填海填河造陸工程一般采用的方法使吹填淤泥填海、河造陸法，可以將原來的海域、河岸等區(qū)域通過填充夯實和改造成為適合建筑工程的陸地，不僅可以緩和土地壓力、擴大耕地面積，還可以優(yōu)化沿海沿河地區(qū)景觀，發(fā)展經(jīng)濟。珠海市位于珠江三角洲的南部，層狀地貌比較明顯，其中有50％的面積屬于平原，地面的沉積物大部分是淤泥，軟土地基分布較廣，承載力較差。而且變電站項目一般需填土3～5m左右，一般軟土地基承載力不能滿足變電站的地基承載力要求，需要進行地基加固處理，真空預(yù)壓也是一種變電站地基處理的方式。

4　真空預(yù)壓法的施工

在進行真空預(yù)壓法對淺層地基加固處理施工前，必須做好充分的準備工作，制定完善的施工方案。主要的施工步驟有：

4.1測量放線

對工程進行測量放線時必須使用測量儀器精確測量，然后將加固面劃分成若干個測量單元。常用的有經(jīng)緯儀、水準儀和全站儀等。用木棍或者竹竿定點，并用白石灰劃線來放出各個測量單元邊線的準確位置和標高。

4.2鋪設(shè)排水管道

測量放線后要在地基加固處理面鋪設(shè)排水管道，主要鋪設(shè)的管道是主濾管和支濾管。主濾管一般采用4寸左右的鍍鋅皮鐵管，支濾管一般采用2寸左右的鍍鋅皮鐵管，并在外層布上土工布和濾水網(wǎng)。全部的吸水管道必須埋入砂層中，而且主濾管和支濾管通常采用變徑三通（有時候采用變徑四通）連接，同等管徑的濾管之間的連接采用絲扣連接，吸水管要和真空泵、出膜器密封連接。

4.3鋪設(shè)上層砂墊層

鋪設(shè)砂墊層一般采用含泥量不大于6％左右的粗砂，按照地基加固單元人工分塊攤鋪，攤鋪高度一般不小于400mm。砂墊層鋪設(shè)完畢后還要進行砂面平整。

4.4鋪設(shè)聚氯乙烯薄膜

相鄰兩個地基加固處理單元間要開悟中空預(yù)壓密封膜溝道，密封膜一般采用聚氯乙烯塑料薄膜，布置好密封膜后還要用淤泥或者黏土把溝道回填。

4.5表面鋪設(shè)密封膜

在整平的砂層表面埋設(shè)真空表測頭和其他測量儀器，然后用專用的密封薄膜分層鋪設(shè)完全覆蓋整個地基加固處理單元，將密封膜的四邊埋入密封溝道后用黏土或淤泥回填。

4.6安裝真空泵系統(tǒng)

真空泵通過吸水膠管和出膜器與真空主管道可靠連接并密封。

4.7真空預(yù)壓固結(jié)土層

開始抽真空后，單個的地基加固單元密封膜下部的氣壓由于抽氣泵的作用持續(xù)上升，真空度也上升，當膜下的真空度達到并穩(wěn)定在80kPa及以上時，根據(jù)行業(yè)標準和規(guī)范，該狀態(tài)即達到真空預(yù)壓地基加固處理的正常預(yù)壓階段。

4.8工程質(zhì)量驗收及檢測

達到真空預(yù)壓的正常預(yù)壓階段以后連續(xù)真空泵連續(xù)工作三個月，或者是地基的固結(jié)度連續(xù)大于等于80％時，即可以交工驗收。

5　真空預(yù)壓技術(shù)研究現(xiàn)狀

我國的真空預(yù)壓技術(shù)在80年代就開始了相關(guān)實驗，并取得了國家的技術(shù)鑒定，適用范圍從北疆開始，逐步擴展到全國各地，真空預(yù)壓的加固面積也從最初的十幾萬平方米擴展到一百多萬平方米。而且隨著人們對建筑物地基承載力和土體性能的要求的不斷提高，真空預(yù)壓在淺層地基加固處理中的應(yīng)用也越來越完善。根據(jù)近年來，我國在天津、上海、寧波、溫州、珠海、福州等地的工程實踐表明，對地基進行加固處理的費用約占整個工程投資的1/3，昂貴的地基處理費用要求對各種地基加固方案進行多方面比對，選出最經(jīng)濟有效的施工方案，真空預(yù)壓技術(shù)加固面積大、設(shè)備簡單、操作方便、能源消耗少、加固質(zhì)量高，得到了大力的推廣。

真空預(yù)壓技術(shù)雖有很多優(yōu)勢，但也會對周圍土體和建筑物產(chǎn)生影響，若設(shè)計或施工不當可能會使周圍未處理的土體或建筑物發(fā)生較大的變形甚至開裂。如果真空預(yù)壓地基附近有管道、房屋、道路等建筑物或構(gòu)筑物時，施工不當還會引起管道破裂、房屋倒塌、道路損毀等現(xiàn)象，威脅人們的生命和財產(chǎn)安全。所以，真空預(yù)壓技術(shù)的研究還有很大的發(fā)展空間。

6　真空預(yù)壓的影響

真空預(yù)壓進行地基加固對周圍土體是有影響的，根據(jù)幾年工程實踐和實驗室成果，真空預(yù)壓的影響規(guī)律如下：

（1）真空預(yù)壓對周圍土體的影響是豎向沉降和側(cè)向位移的共同作用的結(jié)果，側(cè)向位移相對豎向沉降影響較大；

（2）影響周圍土體的豎向沉降和側(cè)向位移從加固區(qū)向周圍是逐漸減小的；

（3）真空預(yù)壓地基加固的土體性質(zhì)、地基的加固面積、膜下真空度、排水管道分布和打設(shè)深度等因素都會對周圍產(chǎn)生影響，其中，排水管道的搭設(shè)深度影響最大。

7　結(jié)束語

本文主要針對真空預(yù)壓技術(shù)在地基加固處理中的應(yīng)用結(jié)合填海填河造陸的工程實踐展開簡單的論述。在我國現(xiàn)代化發(fā)展的進程中，真空預(yù)壓技術(shù)對軟弱地基的改造起了很重要的作用，緩解了我國土地資源短缺和土地需求量越來越大的矛盾，是土體改良的一種有效方式，但目前真空預(yù)壓技術(shù)還不是很完善，雖然應(yīng)用較為廣泛，還有很大的進步空間。

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U655.54

A

1673-0038（2015）17-0073-02

2015-4-5

林海（1986-），男，線路結(jié)構(gòu)助理工程師，本科，主要從事變電站土建設(shè)計工作。