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摘要：本文结合连云港海滨新区海堤达标项目新城闸工程软弱土地基处理的施工经验，谈谈真空预压软基处理施工的工艺、方法，以飨同行。
关键词：真空预压；软基处理；淤泥土泌水固结；施工检测
一、概述
连云港海滨新区位于连云港市区北部，海州湾南端，242省道以北，东起西墅渔港码头，西至临洪河口，外临黄海。新城闸工程是在新建海堤上新建造的一座水利工程，为4孔节制闸，每孔宽10m，流量462m3/s。
闸址所处位置为原状淤泥，天然含水量77.9%，天然密度1.56g/cm3，天然孔隙比2.13，压缩系数2.12MPa-1，承载力特征值30KPa。施工临时生产生活区场地为近期围堰抛填和陆域形成的吹填流泥，流泥比原状淤泥特性有很大改变，含水量增高，压缩性增大，渗透稳定性差，属于超软弱土。
经分析比较研究，本工程软弱土地基量大面广，采用真空预压固结的方法进行处理，合理、经济、方便、高效。
二、真空预压施工工艺流程
什么是真空预压法（Vacuum Preloading）呢？就是通过对覆盖于竖井（砂桩、排水板等）地基表面的不透气薄膜内抽真空，而使地基土固结的地基处理方法。基本原理是：当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道（本文采用塑料排水板）内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差，在此压差的作用下，土体中的孔隙水、空气不断由排水通道排出，使土体泌水、泌气、压缩而得到固结，从而满足工程施工建设需要。
三、各工序施工技术
1、施工准备工作
施工准备工作除包括真空预压方案制定、技术交底、岗位培训等技术准备工作外，还有临时设施搭建、设备材料计划、测量方案、海洋性气候资料信息把握、前期各类土工参数检测等工作。
2、浮桥搭设
由于淤泥承载力很小，为使人、机操作方便，先在施工现场搭建浮桥。浮桥根据场地分区情况搭建，浮桥宽为1.2米，浮桥采用塑料泡沫板加木板做为主材料，土工布包裹而成。
3、铺设编织土工布
为了减少场地冒泥现象和提高操作基层的承载力（或说将加于基层上的集中施工荷载作均匀分布，降低压力），保证施工操作，浮桥搭设完毕后在原泥面上铺设一层编织布。编织布的选用及质量标准符合国家技术监督局发布的《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225－98）土工合成材料的要求。一般以150~250g/m2聚丙烯编织布为宜。
4、铺设竹架
竹架铺设前先进行测量定位。竹架采用铁丝现场绑扎，搭接长度不得小于1.0m，竹子大头与小头相接，在预压区场地上将其绑扎成要求大小的网格。为了提高竹架的整体性，纵横竹竿的每个交叉点都必须用铁丝绑扎牢固，必要时增加在对角线方向上绑设竹架。
5、铺砂垫层
在铺筑砂垫层的施工过程中避免对软土表层的过大扰动和挤出隆起，以免造成砂垫层与软土混合或砂垫层被切断，影响垫层的连续性和整体排水效果。
6、插打塑料排水板
正式施工前要进行试插板试验，确定施工工艺、施工参数等。施工过程中要及时将场地内的水排至场外，排水渠道根据现场条件设轩，加固区周边塑料排水板打设原则：当加固区边线与相邻两个排水板中垂线距离大于0.44m时，在距离加固区边线20cm处加打设一根塑料排水板。
7、真空预压施工，真空度达到80KPa
新城闸工程真空预压施工现场布置图如下：
1）、施工流程
新城闸施工现场真空预压施工形象流程见图1.png)
2）、施工方法
真空预压施工的原理是将软基处理区域作为一个密封体，通过真空泵负压源将土体中的孔隙水和空气抽排出加固体，使土体固结压缩，提高地基承载力。因此，对每一道工序要精心组织，按照工艺要求和相关技术规范进行施工，施工阶段可细分如下：
（1）滤管制作
打入塑料排水板后，布设支滤管和主滤管，采用波纹管连接。支滤管与主滤管连接采用专用骨架胶管（两通、三通、四通件）套接，套接长度不小于100mm，并用铁丝绑扎牢固，铁丝头朝下，防止刺穿密封膜。滤管埋于砂垫层中，滤水管上部有15～20cm砂垫层覆盖。所选用滤管的管材在预压过程中能适应地基的变形，能承受足够的径向压力，而不出现径向变形。
（2）埋设真空管路和膜下测头
滤管按间距5m呈框格形布置。按每个预压区的设计尺寸，先将滤管摆设并连接好，接头处用铁丝绑扎牢固，然后在管路旁边开挖滤管沟，沟深约15～20cm，一边挖沟一边埋管入沟，并用中、粗砂填平。出膜处采用无缝镀锌钢管和接头相连接，垂直伸出膜面约30cm。
膜下测头制作：膜下测头即膜下真空度测量采气端，采用硬质空囊（可采用椰子汁罐及硬质铁罐头盒等），钻以花孔，外包无纺布，将真空表集气塑料细管插入空囊中并固定即可。真空测头按要求布置，约2000m2一个点排布。真空细管另一端从密封膜引出，制成喇叭口和真空表相连接，以直观反映膜下真空度。
（3）场地整平
为防止抽真空过程中真空膜被硬物刺破，埋好真空管后，需将外露的塑料排水板板头埋入砂面以下，同时清除面层的淤泥块和所有有棱角的硬物等杂物，用铁铲将砂面拍抹平实。
（4）铺设密封膜
密封膜单层厚度为0.12～0.14mm，共铺设2层，采用聚乙烯薄膜，根据各预压区实际长度每边各增加2m订购密封膜。密封膜在工厂一次热合成型。密封膜其质量和标准满足《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225－98）中的相关技术指标，要求气密性好，抗老化能力强，韧性好，抗穿刺能力强。
（5）踩密封膜
为确保密封效果，需将密封膜踩入压膜沟中，先踩第一层膜，踩入深度不小于1m，踩完第一层膜后开始踩第二层膜。在踩膜过程中，密封膜粘合处先踩入，再踩其他部分，主要防止踩膜过程中撕裂密封膜。
（6）安装、调试真空泵
选用的抽真空装置一般为IS型真空泵系统，能满足真空预压的要求。按照施工平面布置要求进行安装，一般每台泵控制约1000m2。将真空泵水平放置在加固区上，真空泵进水口和出膜口保持同一平面，以保证真空泵能发挥到最大功效。
（7）电网布设
成立专业配电组，通过提供的网电或发电机输电线路，科学合理布设电网。必须确保有备用电源。
（8）真空预压抽水、气
安装好真空泵系统（将水泵、水箱、闸阀、截止阀、出膜口连接好），将自变压器（或发电房配电箱）→场区大配电箱→真空泵处漏电开关盒→真空泵的电路接通后，空载调试真空射流泵。水泵在安装前进行试运转，空转时必须达到98kPa以上的真空吸力。水泵须与主滤管连接牢固后方可接通电源。试抽真空前，在膜面上、压膜沟处仔细检查有无漏气情况，发现后及时补好。逐台检查真空泵系统连接处，要保证在关闭闸阀的情况下，泵上真空度能达到0.096MPa，以确保真空泵系统发挥最佳功效。
开始阶段，为防止真空预压对加固区周围土体造成瞬间破坏，严格控制抽真空速率。具体操作时可先开启半数真空泵，然后逐步增加真空泵工作台数。当真空度达到60kPa、经检查无漏气现象后，开始膜面蓄水，开足所有泵直到恒载值80kPa。
（9）抽真空维护
抽真空维护期间，膜上覆盖水深按现场条件以不小于1.0m为宜；每天现场值班人员按要求时间，对真空度予以记录，并对设备运转情况、供电情况及其他真空预压施工情况进行详细记录。
有效真空预压时间一般为为90~150天，具体参照实测沉降曲线计算的固结度决定卸载时间。
真空预压射流泵采用IS型离心泵，泵上压力可以达到0.096MP以上的真空压力，在真空度满足过程中，真空泵的开启数量不少于分区单位总数的80%。
8、停泵卸载
根据地基加固过程中检测数据的整理和计算，各参数满足设计要求后，停泵卸载，真空预压至此结束。
主要卸载标准：按实测沉降曲线推算的固结度达到75%以上，可以停止抽真空。
四、真空法软基处理施工监测
1、安装沉降板。在插板前埋设在底层土工布表面，记录地面原始标高，观测时间为插板结束时；抽真空初期15天，每天至少观测1次；抽真空15天后，每2天至少观测1次；做好记录，及时统计分析。沉降观测点布置不少于1点/2500m2。
2、安装出膜装置。包括射流真空泵出膜装置，膜下真空压力量测出膜装置，监测传感元件出膜装置（孔隙水压力、深层沉降仪以及与提高真空预压加固软基技术有关的其他监测项目所必要的出膜装置）。抽真空期间，膜下真空度每天至少观测1次，观测点布置不少于1点/3000m2。
3、加固前后取土试验
加固前后在距表层10.0m深度钻取土样进行室内试验，试验的项目包括：天然含水率、孔隙比、饱和度、天然密度、比重、粒径组成、液限、塑限、快剪强度、固结系数、压缩系数、e－p曲线、压缩压模等。钻孔数量根据场区使用要求而定。
4、加固前后十字板剪切试验
加固前后在表层10.0m深度做十字板剪切试验，试验点不少于1点/5000m2。
5、载荷板试验
加固后应对现场进行载荷板（1.0×1.0m）试验，位置根据现场使用要求确定，一般不少于3点。
6、根据固结效果和场地使用要求可适当增加检测项目。
上述监测参数用于对真空预压地基处理施工的控制和检验是否满足工程对地基的各种建设要求。
五、结语
在沿海开发建设中，对量大面广的海滨相淤泥采用真空预压固结处理是经济合理、高效快捷的重要施工技术措施。只要我们把握好真空预压工艺中每一个工序环节的施工质量，淤泥质软基的固结效果就相当显著，最终能很好地满足工程施工建设的需要！
参考文献：
[1]陈二明 真空堆载预压加固软基法在软基处理中实践应用2010（11）
[2]《HG/T 20578-2013 真空预压法加固软土地基施工技术规程》
[3]闫澍旺，朱平，刘润：真空预压法加固软土地基的效果观测分析 《水利学报》2004（03）
论文作者:高兆婉
论文发表刊物:《基层建设》2015年29期
论文发表时间:2016/9/19
标签：预压论文; 真空论文; 真空泵论文; 淤泥论文; 地基论文; 浮桥论文; 孔隙论文; 《基层建设》2015年29期论文;