直排式真空預壓工藝壓膜溝處理研究

余海見，齊志民

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222）

直排式真空預壓工藝壓膜溝處理研究

余海見，齊志民

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300222）

為了提高真空預壓工藝壓膜溝薄弱區域處理的效果，本文通過采取各種措施對壓膜溝薄弱區域處理進行試驗研究，經檢測結果表明：壓膜溝區域經處理后各項物理力學指標均達到設計要求。通過推廣此壓膜溝處理工藝，不僅能處理好壓膜溝問題，還能帶來可觀的經濟效益。

直排式真空預壓；壓膜溝處理；軟基處理；十字板剪切強度

引 言

隨著國民經濟的快速發展，土地的需求量越來越大，特別是一些沿海地區，土地顯得更加緊張，為了經濟的發展，只能向大海要地，因此，近幾年各大沿海城市出現了大面積的圍海造陸。圍海造陸的方法主要是將疏浚航道的淤積軟土通過吹填形成陸域，而新吹填形成的陸域地基大部分是淤泥和淤泥質土，呈流塑狀態，具有很高的含水量和很低的強度，需要進行加固處理。因此真空預壓處理工藝成為目前處理這類土質應用較廣的施工工藝。真空預壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設砂墊層，然后埋設垂直排水管道，再用不透氣的密封膜使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過砂墊層內埋設的吸水管道，用真空裝置進行抽氣，使其形成真空，增加地基的有效應力。

加固區周邊通過挖設溝將密封膜周邊進行密封，這就形成壓膜溝。從理論設計上壓膜溝區域的處理效果和區內的加固效果應該相差不大，但在實際施工過程中壓膜溝的處理效果往往較差，成為真空預壓處理區域的軟弱地帶，給后續施工帶來較大影響，因此本文通過進一步試驗研究解決壓膜溝處理的問題。

1 工程概況

本試驗研究依托天津臨港工業區某工程，該工程處理面積約34萬m2，共分12個區，本次試驗在1～4區進行，重點是對壓膜溝區域進行處理，在不增加成本的情況下使壓膜溝區域的處理效果能夠一次達到設計要求，不需要進行二次處理。本工程采用直排式真空預壓工藝，該工藝在加固軟土地基，尤其是在飽和軟土的港口、碼頭地基中已經得到了非常廣泛的應用［1～4］，并得到有效的驗證。

2 地質條件

通過真空預壓前、后的鉆孔資料揭露，本區域地層自上而下共分4層：

1）細砂

灰色，松散，該層為厚度0.80～2.00 m的吹填砂墊層。顆粒不均勻，含較多云母及貝殼。層底高程3.54～5.03 m。真空預壓后土層性質無變化。

2）淤泥質粉質粘土、粉質粘土、淤泥質粘土或淤泥

灰色，流塑～可塑狀，高塑性～中高塑性，土質較均勻，含有機質，局部混粉砂、粉土或粘土。該層厚度為4.20～10.20 m，層底高程-6.17～0.83 m。真空預壓后土層性質對應為粉質粘土或粘土。

3）淤泥質粘土

灰色，流塑～可塑狀，高塑性，土質不均勻，含有機質，局部含少量粉土。該層厚度為 8.00～14.00 m，層底高程-15.17～-13.12 m。真空預壓后土層性質對應為粘土。

4）粉質粘土或粘土

灰色，軟塑～可塑，中高塑性，土質不均勻，含較多貝殼碎屑，局部混粉砂。該層層底在鉆探深度內未揭露。真空預壓后土層性質對應為粉質粘土。

3 試驗方案

本次試驗主要針對加固區內區與區間的共用壓膜溝的處理進行分析研究，主要采取方案如下：

1）加大加固區的各個小區的面積，減少壓膜溝數量和寬度；

2）將壓膜溝內的排水板頭同濾管相連，將濾管連接至抽真空系統中；

3）將壓膜溝處相鄰區的密封膜進行搭接，再在搭接處上面用粘土進行壓實，使壓膜溝處的真空度進一步提高。

4 方案實施

4.1 壓膜溝處排水板打設

打設過程中壓膜溝處的排水板間距控制與處理區的間距相同，均為0.8 m，呈正方形布置，打板深度也同為21 m。

圖1 排水板打設

4.2 壓膜溝的開挖

真空預壓施工開挖壓膜溝是一項非常重要的工作，壓膜溝開挖不好直接關系到真空預壓施工的處理效果。壓膜溝開挖必須將透氣層挖穿，挖至軟土層將密封膜壓人軟土層中進行密封，然后在溝內覆水起到進一步密封的作用。抽真空期間真空度能否持續保持在85 kPa范圍之內［5］，壓膜溝的開挖至關重要。壓膜溝開挖寬度在1 m左右，深度要挖穿透氣層，本項目的透氣層就是上部吹填的粉細砂，開挖深度在挖穿砂墊層后再下挖50 cm。

4.3 壓膜溝的開挖

在開挖過程中表層的排水板大部分被挖斷，故在壓膜溝開挖好后及時將挖斷的排水板進行接長，在壓膜溝內布置濾管，將排水板與濾管進行連接，再將濾管與抽真空系統進行連接，使壓膜溝內的壓力同真空區的壓力相同。

4.4 密封膜的鋪設和搭接

在濾管與排水板連接完畢后開始鋪設密封膜，壓膜溝處的密封膜鋪設質量好壞直接影響到整個處理區內真空壓力的高低，故密封膜邊緣要壓入軟土中確保不漏氣。共用壓膜溝處在原交接處再鋪上一層密封膜，使壓膜溝完全處于密封狀態，以確保其處理效果。

圖2 排水板與濾管連接

圖3 壓膜溝處處理示意

4.5 真空抽氣

1）試抽氣

為了防止濾管由于剛開始承受的壓力過大造成扁管現象，因此在試抽氣期間采取了分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。

2）正式抽氣

在試抽氣9天后全部開啟真空泵，在2天后真空度達到85 kPa，開始計時。真空預壓區滿載抽氣時間為115天。正式抽氣期間真空荷載基本維持在85 kPa以上。

3）在抽氣過程中，射流泵基本運轉正常，個別壞泵及時進行了更換，水泵、電機定期進行了維修保養，并各有一定數量的備用水泵、電機。

4）真空恒載后，抽氣過程中保證了設計真空壓力，確保100 %的開泵率。

5 效果檢驗

5.1 十字板剪切試驗

在每個區的壓膜溝中在真空預壓前后各布置 1個十字板剪切試驗孔。各區預壓前后主要軟土層抗剪強度對比數據見表1。

表1 預壓前后十字板抗剪強度對比

圖4 1區預壓前后十字板抗剪強度試驗成果

圖5 2區預壓前后十字板抗剪強度試驗成果

圖6 3區預壓前后十字板抗剪強度試驗成果

圖7 4區預壓前后十字板抗剪強度試驗成果

從以上圖表中可以看出：預壓后第（2）層、第（3）層、第（4）層軟土十字板抗剪強度均值均有較明顯增長，其中第（2）層增長最為明顯。

5.2 土層物理力學性質

各區壓膜溝真空預壓前后各布置原狀取土孔 1個，各區壓膜溝加固前后土質變化情況詳見加固前后各土層主要物理力學指標對比見表2。

表2 加固前后主要物理力學指標對比

通過對比分析可見：預壓后淤泥層、淤泥質粘土層軟土含水量、孔隙比、液性指數、壓縮系數等指標均有不同程度的減小；重度、剪切強度指標等指標均有所增大，土體塑性降低、強度增加，土質改善較明顯。

6 結 論

通過本試驗研究直排式真空預壓工藝處理軟弱地基壓膜溝效果明顯，主要體現在：

1）真空預壓期間就將壓膜溝區域處理好，不需要二次處理，使得后續施工能夠按期展開，縮短了整個項目投資時間，可節約時間約20天。

2）節約了施工成本。在不增加額外成本的基礎上，只是在施工工藝上做進一步改進，就能將壓膜溝區域的處理效果得到提高，節省了壓膜溝的二次處理費用。

［1］葛安定，李學艷.直排式真空預壓法在天津港地基處理工程中的應用［J］.港工技術，2012，（1）：61-64.

［2］李軍，楊福麟.人工插膜結合粘土密封墻作為真空預壓側向密封系統的試驗［J］.港工技術，2008，（4）：38-40.

［3］方子杰，應舒.低位真空預壓法吹填土軟基加固技術的應用［J］.港工技術，2011，（1）：41-43.

［4］夏玉斌，唐元松.椒江污水處理工程超深軟基真空預壓加固效果綜合分析［J］.港工技術，2004，（4）：44-47.

［5］JGJ79-2012建筑地基處理技術規范［S］.中國建筑工業出版社，2012.

Study on Treatment of Membrane-sealing Trench Based on Straight-line Vacuum Preloading Technology

Yu Haijian，Qi Zhimin
（CCCC First Harbor Consultants Co.，Ltd.，Tianjin 300222，China）

To improve the treatment of weak area in membrane-sealing trench based on vacuum preloading technology，various measures has been taken to test and study the treatment effect of weak area in membrane-sealing trench.The testing results show that the physical and mechanical indices satisfy the design requirements after the membrane-sealing trench is treated.To promote the technology of membrane-sealing trench treatment can not only deal with membrane-sealing trench well，but also produce considerable economic benefit.

straight-line vacuum preloading； treatment of membrane-sealing trench； soft base treatment；vane-shear strength

TU472.3+3

A

1004-9592（2016）05-0102-04

10.16403/j.cnki.ggjs20160525

2016-04-05

余海見（1985-），男，工程師，主要從事工程項目管理工作。