淺談真空預壓技術在水利工程軟基處理中的應用

安治學

（中交水利水電建設有限公司，浙江 寧波 315200）

0 引言

真空預壓技術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，再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，密封膜端部進行埋壓處理，通過砂墊層內埋設的吸水管道，使用真空或其他真空手段抽真空，使其形成膜下負壓，增加地基的有效應力，達到快速加固軟土地基的目的[1]。真空預壓技術能夠處治較深軟弱土層，解決軟基壓縮性高、承載力低、含水量大等問題，保證軟基的穩定性。隨著真空預壓技術的廣泛應用，在不同軟土地基處理過程中也暴露出很多問題，影響了該技術的應用效果。基于此，本文以某水利工程軟土地基處理項目為例，對真空預壓技術的應用進行探討，以提升相關人員應用該技術的能力，以便更好地發揮該技術在軟土地基加固中的作用。

1 工程概況

某水利工程中包含圍海造地面積5412畝、回填面積3304畝，河底、護塘地及護塘河面積1105畝，道路面積1003畝。回填區外側和內側的面積分別為1736畝和1568畝，回填分別采用吹填土和土石回填的方法。在吹填土的回填施工中，有856畝工業用地存在軟基，以真空預壓技術進行處理，使軟基穩定、固結。

2 真空預壓技術實施流程與應用要點

2.1 實施流程

結合施工現場組織的試驗得到的結果，根據施工場地實際情況確定適宜的作業參數，編制符合案例工程真空預壓技術實施方案，為正式施工提供指導。真空預壓作業實施流程如圖1所示。

圖1 真空預壓技術實施流程圖

2.2 施工技術應用要點

2.2.1 打設塑料排水板

根據“穿透吹淤造地區和浮泥區”的深度要求設置真空預壓豎向排水通道。以90cm的間距依次布設塑料排水板，形成垂直排水系統。

（1）基本作業流程：測放樁位→設備就位→布設塑料排水板→連接樁尖→施插導管→向上拔管→切割排水板。按照該流程循環施工，將每根塑料排水板布設到位。

（2）施工要點：以樁位測量放樣結果為準，安排插板機就位；經由插板機打設架頂設置塑料排水板，布設位置以板能夠伸出套管底為止；在錨靴的輔助下，于導管底端固定排水板；調整套管底的位置，使其對準板位；啟用液壓系統，調節打設架的姿態，沿著垂直于墊層表面的方向將排水板套管壓入涂面以下，實際深度可在設計值的基礎上增加50cm；液壓反向緩慢拔出套管，使套管底高出墊層頂部50cm。剪板時，施工人員精細化作業，要求尺寸合理，剪口平整，濾膜不由于減板而受損。禁止完全剪斷，即需要保留露出原地面20cm的部分。

2.2.2 鋪設密封土工膜

（1）開挖壓膜溝：由施工人員按照圖紙要求開挖，成型的壓膜溝不存在砂料，內、外坡均平整；溝內回填采取分層作業的方法，每層回填后隨即壓實，回填材料為不含有雜質的粘土。

（2）鋪設作業：土工膜材料采用0.13mm厚的聚乙烯薄膜；將加固區邊緣的薄膜埋入淤泥內進行密封，埋入的深度為0.5m；薄膜鋪設結束后，上覆水0.2m，發揮出加強聚乙烯薄膜密封效果以及防止烈日直曬的作用。

2.2.3 安裝濾水管

濾水管為管體打孔的Φ50mm±1mm的塑料軟管，且管體外表面還包裹透水濾布，另外還有配套的連接件。按設計要求布設管道，相鄰管道之間應進行連接，且連接的長度不少于100mm，使連接具有準確性和穩定性。預壓時地基固結變形，為保證濾管及連接件的有效使用，要求各類材料均能夠有效適應地基變形。

2.2.4 抽真空預壓

（1）設備配套：沿加固場地四周等間距布置7.5kW真空射流泵（見圖2所示），所有真空射流泵均要通過性能檢驗，保證裝置的正常運行。

圖2 真空泵及管網布置圖

（2）試抽氣：作業時間為4～10d，檢查真空泵、濾水管、密封膜在試抽氣過程中是否存在異常，若有問題應立即處理，為正式預壓打好基礎。

（3）抽真空預壓：正式進行抽真空預壓的時間安排在膜下真空度超過80kPa時，持續作業90d，期間加強檢查與信息記錄。

2.2.5 卸載

滿足下列條件之一，就可以進行卸載作業：

（1）連續5～10d的平均沉降速率不大于2mm/d；

（2）地基土平均固結度≥80%；

（3）地基承載力＞55kPa。

3 真空預壓技術實施過程的原位觀測

為及時掌握軟基的真空預壓加固效果，在施工期間安排原位觀測，匯總觀測結果，確定真空預壓期間的軟基參數，明確各項參數的變化規律，客觀評價軟基的處理效果[2]。同時，在掌握軟基真空預壓的各項信息后，確定合適的卸載時間。原位觀測項目如表1所示。

表1 原位觀測項目

3.1 膜下真空度觀測

（1）設備配套：MCY型壓阻真空測量儀和YZG型壓阻式真空度傳感器。

（2）測點埋設：檢驗觀測儀器后，用插桿綁扎傳感器，以水平或垂直放置的方式將其布設在膜下地表層，從膜下穿出觀測導線。

（3）正式觀測：測量原始狀態下（未抽真空時）的大氣氣壓值和膜下真空度，作為觀測數據對比分析的參照基準；傳感器導線與讀數儀連接，啟用儀器開始讀數，觀測人員及時采集觀測信息并完整記錄。

3.2 地表沉降觀測

（1）觀測基準點的布置：數量不少于5個，測點所在區域不可受到施工的干擾，宜在施工影響范圍外且堅實土基上布設，必要時根據現場地形地貌適當增加觀測基準點。

（2）測點埋設：以300mm×300mm×10mm鋼板作底板，中間焊長100cm的Ф20cm鋼管（1根），形成沉降板觀測標；在密封膜上鋪設5cm厚的砂墊層，鋪設后修整表面，保證墊層的平整性，隨后放置沉降板，向上方回填土袋；觀測所用裝置的埋設需準確，例如沉降板水平、沉降桿鉛直。

（3）正式觀測：根據三等精度要求用水準測量法觀測，預壓前的觀測次數達到3次，將觀測數據的平均值作為初始值，便于與后續觀測所得數據進行對比分析。

3.3 孔隙水壓力測量

（1）儀器配備：4500型振弦式滲壓計。

（2）測點埋設：“一孔多點”，探頭垂直間距為2m。

（3）正式觀測：孔隙水壓力計的導線與讀數儀連接，觀測人員利用儀器獲取讀數；根據連續性的要求進行測量，測量期間分析數據變化，某個測點測量的值連續3d的變化小于2kPa時，計算3d的平均值，將其作為初始值。

3.4 地下水位觀測

（1）儀器配備：電測水位計和測壓管。

（2）測點埋設：按照“先鉆孔、再埋設”的思路進行施工，首先用直徑108mm的鉆具鉆孔，確認成孔質量達標后，將測壓管置入孔內。為保證測壓管的穩定性，先向管周邊回填中粗砂至距離孔口0.5m的位置，再用粘土填充剩余部分。測點埋設期間有雜物混入孔內，因此埋設后用清水洗孔。

（3）正式觀測：遵循連續觀測的原則，觀測時間安排在測壓管埋設3個晴天后，首先連續觀測3次，將平均值作為數據對比分析的初始值。為便于獲得水位深度，采用電測水位計自孔口放入探頭。

4 真空預壓技術實施效果檢驗方法

為評價軟基在真空預壓技術處理后的實際狀況，需要開展處理效果檢驗，具體檢驗方法如下。

（1）靜力觸探試驗：試驗孔按75m×75m網格布置，試驗目的在于確定淤泥的性狀和孔隙水壓力。試驗結果的評價以得到的qc、fs貫入曲線為主要依據，以試驗區域內的土層資料為參考[3]。

（2）十字板剪切試驗：試驗孔按75m×75m網格布置，確定土的抗剪力矩、土體抗剪強度和靈敏度。

（3）平板靜載試驗：單塊加固區內隨機布置3個試驗點，根據試驗結果判斷地基的承載力是否達標。

（4）鉆探取樣：按75m×75m網格布置鉆孔，在0.3m、0.9m、1.5m，1.5m以下加固深度內每隔1m進行取樣，將樣品送至實驗室內進行試驗，根據試驗結果判斷土層的固結效果。鉆探取樣的檢驗指標包含土體密度、含水量、顆粒組成、壓縮性、固結性、無側限抗壓強度等。為保證室內檢驗結果的準確性，一方面需規范取樣以及轉運樣品，另一方面應由專員在符合標準的實驗室內進行試驗。

5 結束語

綜上所述，采用真空預壓技術處理水利工程軟土地基時，應明確實施流程，熟悉打設塑料排水板、鋪設密封土工膜、安裝濾水管、抽真空預壓、卸載等施工技術的應用要點，實時觀測膜下真空度、地表沉降、孔隙水壓力和地下水的情況，并對實施效果進行檢驗。案例工程處理結果顯示，經過真空預壓技術處理后的軟基固結狀態良好、承載性能提升，軟基加固效果達到要求。該工程采用的真空預壓技術處理軟基具有可行性，具有參考的價值。