真空預壓法在廣東東莞地區地基處理中的應用實例

曾杰

摘 要：真空預壓法處理軟土地基在圍海造地工程中廣泛應用，本文結合一個位于廣東省東莞地區具體工程實例，簡介設計技術要點，監測和檢測要求，證明真空預壓法在當地地基處理的效果明顯，為類似地區的地基處理提供較好的參考。

關鍵詞：地基處理 現場試驗 真空預壓法 施工效果

1.前言

我國于1985年通過真空預壓法的國家技術鑒定，由于真空預壓法在處理軟土地基時具有不會使土體側向擠出、施工期短、對環境影響小、經濟效益明顯等優點，因而在水運工程中得到了廣泛的應用，其處理方法及施工技術都逐漸趨于成熟。

2.真空預壓法原理

真空預壓法（Vacuum Preloading）是指利用抽真空的方法，使土體中形成一個局部的負壓源，通過降低砂井或排水板中的孔隙水壓力而使土體中的孔隙水排出，從而增加有效應力來壓密土體的地基加固方法。

具體如圖1所示。

施工步驟首先在原地基上打入塑料排水板作為豎直排水體，然后在地基表面鋪墊一定厚度的砂墊層，在砂墊層中鋪設排水濾管。將不透氣的薄膜鋪設在砂墊層之上，薄膜四周埋入土中，通過埋設在砂墊層中的排水濾管將膜下砂墊層中的空氣抽出，從而使砂墊層和排水板中形成負的真空壓力，使排水板和周圍土體之間形成孔壓差，土體中的孔隙水在壓力差的作用下滲流到排水板中，通過排水濾管排出土體，以達到固結的目的。真空預壓系統由抽真空系統、排水排氣系統和密封系統三部分組成。

3.工程概況

本工程場地位于廣東省東莞沙田東沙港，岸線處于東江南支流與獅子洋相接處的南岸。本工程場地整平標高為 +5.20m，地基處理范圍為北側邊界以內5m、南側邊界以內11.2m、西側邊界18m以內范圍。按區域采用真空預壓法進行地基處理，預壓區域分為A1，A2兩區，總面積約為48038m2。

在本項目的勘察深度范圍內，揭示的基巖為白堊系的沉積砂巖，上覆土層為新近人工填土層、第四系全新統珠江三角洲沖積層。基巖上覆土層自上而下分別為填土層（Qhml）和第四系全新統珠江三角洲沖積層（Qhal）；下伏基巖為白堊系（K）泥質粉砂巖。

4.地基處理技術要求

4.1地基處理分區施工順序

施工順序：A1區→ A2區

地基處理分區施工原則是保證進出碼頭通道不受地基處理施工影響。施工承包單位可在確保上述原則的前提下，根據現場施工進度情況，合理調整施工順序。

4.2.地基處理理論計算

（1）固結度計算

采用打設垂直塑料水板進行地基加固屬三維固結問題，可采用太沙基三維軸對稱固結理論來計算。排水板可按等效砂井簡化，當不考慮涂抹及井阻影響時，地基固結度計算公式如下：

（3）地基處理效果分析

由于場地區域內地質情況的差異，并且結合規范建議的沉降經驗系數的取值范圍。計算得本工程真空預壓區施工期地基處理沉降：500mm～778mm。

4.3真空預壓（A區）設計

工序及設計參數：（1）各區塊施工順序：A1區→A2區；（2）場地整平至+5.20m；（3）鋪0.4名厚中粗砂墊層至標高+5.60m；（4）插塑料排水板正方形布置，間距為1.2m；（5）施打雙排泥漿攪拌墻樁結構，單樁設計直徑為700mm，縱橫彼此搭接200mm，間距為500mm。（6）埋設真空濾管與檢測設備于砂墊層頂面下約 20～25cm，濾管中平行距離不大于6.5m；（7）鋪設密封膜；（8）真空泵管路連接、試抽真空；（9）真空度保持在80Kpa以上，并且定期觀察；（10）固度達設計要求后停抽真空，進行加固檢測；（11）施工完畢后，粘土密封墻位置換填深度為1.5m繼配碎石處理；（12）20t振動壓路機碾壓至無輪跡，達到壓實度在深度0～80cm范圍>93%要求為止。機械碾壓后整平至交工面標高+4.80m。

5.真空預壓施工技術要求

5.1鋪設排水砂墊層。

排水砂中墊層材料為粗砂，含泥量<5%，滲透系數不小于5×10-3cm/s。砂墊層鋪設底標高+5.2m，厚度為0.4m。中粗砂墊層鋪設偏差要求-0.05～+0.05m，干密度不小于15kN/m3。砂墊層的檢測為10000m3檢測一次。

5.2插入塑料排水板。

其規格、質量和排水性能要求必須符合《水運工程塑料排水板應用技術規程》（JTS206—1-2009）的各項指標規定。

5.3進行真空預壓施工。

（1）現場清理；（2）鋪設真空濾管鋪；（3）膜下真空度觀測表應經過檢測部門檢驗合格后方予使用；（4）鋪設密封膜；（5）真空泵安裝；（6）真空預壓過程控制。

5.4真空預壓卸載條件。

a.按實測沉降曲線推算的固結度不小于90%； b.實測地面沉降速率連續10天平均沉降量不大于2 mm/d。

5.5機械碾壓。

6.控制標準、檢測及監測要求

為了控制地基處理施工過程中軟基的穩定、減少工后沉降及差異沉降，必須制定詳細的監控方案，借助相關儀器對施工過程中土體的應力應變及孔隙水壓力的變化進行嚴密的監控，以確保施工安全并科學的指導施工；施工結束后為確保能達到設計要求，還必須進行相關的施工質量檢測；其控制標準要求如下：

（1）土體沉降：沉降控制每晝夜≤30 mm。（2）土體側向位移：邊樁及測斜管位移≤5mm/d，最大累積水平位移值Lmax<20cm。（3）孔隙水壓力：孔隙水壓力增量與荷載增量比值即∑△U/∑△P≤60%。

7.結束語

近年來我國實施了大量的對軟弱土層的地基處理項目，其原因都離不開軟弱土層厚度不均，工后總沉降量和差異沉降量巨大。特別是在經濟發達的珠江三角洲地區，由于地質原因的特殊性應用真空預壓法進行地基處理的工程項目越來越多。隨著港口建設的日益增加，隨著技術的不斷創新，像真空預壓，強夯法，真空聯合堆載預壓法等對深厚軟土層的地基處理技術方法也越來越多地應用在實際工程中去。

參考文獻：

[1]港口工程地基規范.JTS.147-1-2010.

[2]建筑地基處理技術規范.JGJ79-2012，住房和城鄉建設部，2013.

[3]婁炎.真空排水預壓法加固軟土技術.北京：人民交通出版社，2002.

[ 4 ]真空預壓加固軟土地基技術規程.JTS147-2-2009.endprint