大面積吹填軟土地基真空預壓施工工藝探討

陳立偉

(交通運輸部天津水運工程科學研究所 天津 300456)

1 工程概況

工程位于天津市南港工業區預留碼頭及工業發展區，該區域為圍海造陸形成，原始泥面標高較低，故采用沖填土回填。沖填土為挖泥船挖出的泥水混合物，通過輸泥管輸送到需填高地段并經沉淀排水后形成沉積土，具有土顆粒細、排水固結時間長、含水量大的特點，土體在形成初期常處于流動狀態，強度要經過一定固結時間才能逐漸提高，這類土屬于強度低和壓縮性大的欠固結土。近年，采取真空預壓的方式進行地基處理取得了豐富的經驗和發展，本文以具體工程為例，詳細介紹該項目的施工過程，分析存在的缺點及不足，總結經驗教訓，為類似工程提供借鑒。

2 吹填淤泥表面處理措施

該工程的沖填土以淤泥及淤泥質土為主，含水率可高達 100%以上，因其自身固結速度很低，場地一般經過1年以上的晾曬方可提高表面的承載力，故等其自然固結時間成本過高。由于吹填完成時間較短，場地無法滿足施工機械進場，常規真空預壓無法進行，根據沿海地區多年積累的地基處理工程經驗，可采用人工打設長度較小的塑料排水板的預處理方法。具體步驟如下：

①在吹填泥面鋪設一層編織布和一層無紡土工布。土工布鋪設前要對其進行外觀檢查，如有傷痕、裂口要做修補處理，人工將布展開鋪放，應松緊適宜，土工布鋪設的搭接長度不小于 500mm。土工布鋪設完畢后及時將搭接處及周邊位置用袋裝土壓好，防止被大風卷起，并盡快進行下道工序的施工。

②人工插設豎向塑料排水板，首先對排水板的下端口進行密封處理(可采用瀝青膏密封)，以防止底部的淤泥進入而堵塞塑料排水板的排水通道。排水板按正方形布置，真空預壓區排水板間距為 1.0m，人工插板長度根據土的軟硬不同定為3.0～5.0m。

③鋪設水平濾管，真空濾管采用直徑 40mm 的塑料軟管，并將濾管與排水板緊密連接，外面再包裹1層 150g/m2的土工布，避免淤泥中的土顆粒堵塞濾管，影響排水效果。

④鋪設 2層密封膜，連接抽真空設備(大約每1200m2布置1臺泵)，進行抽氣施工。

以上步驟可以加快表層土的固結，同時會增加建設投資。在工期要求不緊張的前提下，可先進行吹填區域的晾曬(靜置)，晾曬時間為 2～3年，待表層土具有一定承載力后施工機械即可進場。

3 吹填砂墊層施工

根據中交上海航道勘察設計研究院有限公司的工程實例分析可知，砂墊層在真空預壓中不僅具有水平向的排水通道作用，它自身還具有一定的重力，這一點是無砂墊層真空預壓方法無法做到的，盡管其自身質量較小，但能在避免淺層土抗剪強度隨深度減小而快速降低方面切實發揮優勢作用。

在淺層抽水施工完畢，具備機械進場條件后，應進行水平排水通道砂墊層的施工。本工程砂墊層厚度為 0.8m，地基處理總面積為 315萬 m2，預計使用砂量達到 252萬 m3。由于本工程吹填粉砂的工程量大、工期緊，同時考慮泥漿泵的排距及施工現場的實際情況，為保證吹填工期，直接使用安裝在船上的泥漿泵及大型真空泵進行吹填砂施工。采用 600～1000t的自航駁，從砂源地把砂運到吹砂施工現場，然后用泥漿泵及高壓水槍將粉砂吹填到位。

4 打設塑料排水板

根據交通部第一航務工程局的試驗，真空預壓處理地基必須設置塑料排水板或砂井，否則難以奏效。塑料排水板既起著豎向排水、加快土體固結的作用，同時又起到傳遞真空度的作用。本工程的塑料排水板使用B+C型板，采用徐州生產的ZTG系列鋼軌式插板樁機。塑料排水板正方形布置，間距 0.8m，外露0.6m，排水板底標高為-13.0m。在打設塑料排水板之前，首先對場地標高進行量測，計算該加固區排水板的平均板長為20m。

5 開挖壓膜溝

壓膜溝開挖前用經緯儀放線，開挖時應保證斷面尺寸，切斷透水層，開挖深度不小于150cm并挖至不透水層頂面以下 50cm，開挖邊坡符合設計要求，宜為 2∶1。

本工程吹填區壓膜溝開挖范圍內局部夾有粉土透鏡體，由于粉土具有透氣、透水的性質，尤其是在內外大氣壓力差的情況下，如果密封膜沒有埋入透氣層以下，會造成預壓區局部漏氣，真空度難以達到，進而影響預壓效果。針對本工程的粉土層，壓膜溝開挖過程中應采用黏土進行換填處理，同時為了確保壓膜溝的密封性，施工中各區同時鋪膜，共同進行壓膜溝處膜角的密封處理。

6 真空預壓施工

6.1 濾管布設

深層真空預壓的濾管采用直徑為 63mm的透水軟管，在豎向塑料排水板打設完成后，首先清理砂墊層上的石子等尖銳雜物和插板帶上來的泥漿，然后在砂墊層中開挖砂溝，濾管埋入溝深不小于 20cm，并用中粗砂回填。

6.2 密封膜鋪設

密封膜鋪設時，要順風向把膜展開，不能完全繃緊，留有一點余量，展開后每層要進行檢查修補，密封膜的四周均應埋入壓膜溝內，用黏土填溝，所填黏土要濕而軟，不能有大塊，以確保密封性。在鋪膜過程中，每隔10m放1個砂袋，壓住密封膜。

踩膜施工對于保證膜的密封效果非常重要，踩膜時，應自一端向兩側進行，所有人員均赤腳作業，安排專人負責質量，保證踩膜深度，3層密封膜分 3次完成。

6.3 真空泵安裝

真空射流泵大約每1000m2布置一臺，要求功率不小于 7500W，能保證真空壓力不小于 90kPa，射流泵與濾管相連的接口距地基處理分區邊線應不小于 5m。施工現場要有備用的真空泵，保證施工人員可以及時更換不能正常工作的真空泵，水箱底座用袋裝土墊高，使水箱進水口和出膜口保持在同一水平面，出膜口與水箱之間用波紋管連接。

6.4 真空預壓

每個小區設 25臺真空泵，在真空泵系統安裝完畢后應進行試抽，保證正式抽氣時泵上真空度達到85kPa以上。為此應保證抽氣持續時間及連續性符合設計要求。

真空預壓期間，監測單位對孔隙水壓力、真空度、沉降水平位移等指標均進行現場測試，滿足卸載標準后方可卸載。

6.5 現場整平及開挖排水溝

卸載完成后，由于各小區的沉降量大小不一，造成地勢高低不平，采用挖掘機、推土機、自卸汽車等進行整平，并在各個小區周邊設置網狀排水溝，其排水能力應滿足雨季最大徑流量，防止處理完的地塊被積水浸泡。

7 結 語

①淺層抽水固結是一種快速提高吹填淤泥承載力的有效方法，可以縮短吹填淤泥的晾曬時間。

②針對透氣層應進行壓膜溝處膜角的密封處理，確保壓膜溝的密封性。

③通過在密封膜上覆水，一方面增加密封膜上的荷載，另一方面可以延緩膜的老化。

④經過本工程的施工作業實施，進一步豐富了真空預壓施工的實踐經驗，對今后南港地區和其他類似軟基處理工程均具有指導借鑒意義。