真空預壓法在某軟基處理工程中的應用

■杜 虎

(福建省港航勘察設計院有限公司，福州 350002)

1 引言

真空預壓法作為一種常用軟基加固方法，以其工期短、施工安全、無污染環境、費用低等優點而廣泛應用于碼頭、港口、機場、工業與民用建筑等工程建設，且在開山石、砂等堆載料越發難以獲得的實際市場條件下，建設者們的目光更多的從堆載預壓轉到了真空預壓的處理方法上。

2 工程概況

廣東某軟基處理工程，軟基處理區為碼頭后方吹填形成的陸域，港區原為圍海灘涂地基，由港池挖出的泥吹填至碼頭后方堆場造地，其上進行地基加固，總處理面積為530085m2，劃分為兩個標段，其中一標段16個真空預壓加固區，處理面積為375547m2，二標段8個真空預壓加固區，處理面積為124538m2。卸載標準：(1)按照實測沉降曲線推算真空預壓期間的固結度大于85%；(2)連續5天實測地表平均沉降速率不大于2.5mm/d。

3 地質概況

本工程的地基土為第四系沉積土和近期人工吹填土，主要土層有淤泥、淤泥質粉質粘土、淤泥質粘土、粘土、粉質粘土、粉土等，本土層中的淤泥及淤泥質土，具有含水率高、壓縮性大、強度低、透水性差的特點，為欠固結土，是本項目的主要加固土層，且各加固區淤泥質土分布厚度不均，個別區粉土層較厚。

4 施工工藝

4.1 鋪設土工布及竹筋

在原地面鋪設編制土工布一層，主要起兜砂作用，防止上部排水砂墊層被擠入淤泥，減小橫向排水通道。土工布上鋪設人工編排毛竹架，橫、縱向間距500mm，提高地基承載能力。

4.2 鋪設排水砂墊層

本工程中粗砂墊層厚度為1m，中粗砂墊層的鋪設質量是影響真空預壓水平排水的關鍵，為保證真空預壓的施工質量，施工中嚴格控制吹填中粗砂的含泥量＜5%。

4.3 打設塑料排水板

本工程打設塑料排水板呈正方形布置，間距為1m，打設深度根據插板前對打設區加密探摸確定，最大深度為22m，采用由挖掘機改造的插板機進行施打，施工時嚴格按照位置點、打設深度等控制施打位置偏差、回帶長度、外露長度等，對于超過回帶長度的及時補打。

4.4 泥漿攪拌樁施工

密封墻采用深層淤泥攪拌樁，泥漿摻入比為25%，比重1.3～1.35，樁徑為 Φ70cm，密封墻寬 1.2m，搭接寬度為20cm。打設方式采用四噴四攪方式。根據實際情況，對每個區四邊以50m間隔鉆取土樣，確保深度超過吹填砂層進入淤泥層1m，從而保證真空預壓施工中密封的可靠性。

4.5 真空預壓施工

以下為真空預壓的操作過程：

（1)按照工藝要求，將真空泵、真空管、出膜口按密封要求連接好。

（2)接好泵、真空管及膜內真空傳感器，并讀記初讀數。

(3)在射流箱處，接好進水管，并在箱內注滿水。

(4)在加固范圍內按要求設置沉降觀測點。

(5)開動離心泵進行真空抽氣，在真空過程中要觀測泵、真空管、膜內土體的真空度、地表的總沉降等。

5 加固效果分析

5.1 分層沉降監測

本工程A-17區設置分層沉降監測點1組，位于加固區中間，沿深度共設置7個分層沉降測點，具體測試曲線如圖1，其中FC(*)代表分層沉降監測點的編號，*表示分層沉降磁環埋設標高。

根據A-17區分層沉降曲線，截止2015年2月21日，打設塑料排水板期間的累計沉降量為886mm，預壓期沉降量為1233mm，最終累計總沉降量為2119mm。截至2015年2月21日，連續5天實測沉降速率為2.2mm/d，小于設計要求的2.5mm/d的控制指標，且根據實測沉降曲線推求固結度為85.3%，大于設計要求85%的固結度指標，滿足設計要求的卸載標準。

圖1 A-17區分層沉降監測曲線

根據沉降曲線圖1分析，A-17區分層沉降量沿深度逐漸減小，在真空預壓法地基處理后，地基各主要壓縮土層，單位厚度沉降量平均為61.6mm/m，地基處理效果明顯。在整個施工過程中，地基沉降速率緩慢減小，沉降曲線圖斜率逐漸減小，趨于收斂，最終達到設計要求的卸載固結度及沉降速率。

5.2 孔隙水壓力監測

本工程在A-17加固區中間設置孔隙水壓力監測點1組，包含7個孔隙水壓力測點，分別布置在加固區內不同深度。具體測試曲線如圖2。其中U(*)代表孔隙水壓力監測點的編號，*表示孔隙水壓力探頭埋設標高。

根據圖2所示，從不同深度孔隙水壓力消散曲線可見，真空壓力是從膜面逐漸向下傳遞的，后期隨著真空預壓時間的延續，真空壓力傳遞逐漸穩定，孔隙水壓力曲線開始逐漸平緩，各測點孔壓消散較好，真空預壓效果明顯。

圖2 A-17區孔隙水壓力監測曲線

5.3 深層水平位移監測

本工程在A-17區的南側布置了1組深層水平位移監測點，測點布置在加固區壓膜溝外側中部。根據A-17區南側的深層水平位移監測曲線（圖3）表明，在整個施工期，深層水平位移隨著真空預壓時間的增長，累計位移量逐漸增大，其中最大位移量位移為454.5mm，水平位移方向指向加固區內，其中位移速率表現為初期最大，后期變緩的變形特點，初期最大水平位移變形速率為17.9mm/d。由水平位移曲線分析，17.0m深度范圍內的上部土體累計水平位移量較大，說明真空預壓效果較好；在17.0m深度以下的土體，累計水平位移量僅有26.4mm，結合分層沉降曲線及原位測試結果可知，17.0m以下土體強度較高，性質相對較好。

圖3 A-17區南側深層水平位移監測曲線

5.4 取土試驗

本工程在A-17區加固前后分別進行了1組取土試驗，通過對表1加固前后土工參數對比表的分析可知，加固區地基加固后地基土含水量較加固前低10%～30%(其他區最大減小40%)，孔隙比較加固前減小10%～40%，壓縮模量較加固前增大1.1～1.8倍，地基土力學性質明顯改善。

表1 A-17區加固前后土工參數對比表

5.5 十字板剪切試驗

本工程A-17區在加固前后十字板試驗曲線對比如圖4所示。

圖4 A-17區加固前后十字板試驗對比曲線

根據圖4可知，加固區地基加固后，地基土十字板抗剪強度較加固前增大1.2～7.1倍，地基土力學性質明顯改善。

6 結論

(1)真空預壓法作為一種技術比較成熟的軟基處理施工工藝，適用于面積大、淤泥深、工期緊的地基處理工程，加荷速度快、加載時不會出現地基失穩、加固效果明顯。

(2)施工時應加強過程管控，尤其橫向、豎向排水通道的順暢以及密封系統的可靠性，是確保軟基加固效果的重要保障。

(3)應加強軟基處理過程中的監測工作，及時發現施工中出現的異常現象，從而對施工形成有效指導，以便及時發現問題、解決問題、節約工期、保證質量。