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摘要：在交通改造、地基处理、吹填造陆等工程中，真空预压是一种常见技术，多通过一定的技术手段，在加固土层产生负压和真空，从而形成压差，达到加固软土的效果。本文从真空预压的优势和原理出发，首先分析了真空预压的设计要点，然后结合案例探讨了该技术效果，供同行借鉴。
关键词：真空预压；吹填造陆；应用
近年来，随着社会经济的发展，沿海地区土地资源越来越稀缺，而通过有效的填海造陆，可改善沿海地区景观，缓解土地资源的紧张问题。更重要的是，填海造陆可和清淤项目共同进行，减少清淤项目成本，重新利用疏浚土，提高工程的总体效益，故而吹填造陆受到越来越多人的追捧，这也给真空预压技术带来广大的应用前景。下面，笔者结合多年经验，对真空预压的应用进行如下研究。
1、真空预压的优势和加固原理
1.1真空预压的优势
通过对吹填造陆工程分析发现，真空预压技术具有以下优势：（1）加固效果好。由于真空预压固结度高，可有效预防地基沉降现象的发生。而且，该技术还具有分布、施力均匀的特征，在吹填造陆中加固软地基时，可确保场地均匀沉降。（2）固结快。真空预压技术用真空压力施工，可规避地基失稳、剪切变形等情况发生。在此基础上，对预压荷载进行适当的加大，可缩短加固时间。（3）施工便捷。由于该技术用真空抽气作业，本身就具有操作简便的优势，在卸载时只需停止抽气即可。（4）工程造价低。用大气压作为真空预压的原动力，无需使用砂土、石块等材料，减少着材料费用，降低着工程造价[1]。
1.2真空预压加固原理
所谓真空预压法，是指在软土地基表面铺设砂石，埋入垂直的排水管道，然后再用不透气薄膜隔绝大气，将薄膜埋入土中，借助真空设置抽气，使土体内部和垫层、排水通道形成压差。在压差作用下，土体孔隙水从排水通道排出，使土体凝固。具体来讲，就是在应力不变时，通过对孔隙水压力的减小，使水源渗流，强度增强。在负压影响下，地基不同方向的增加应力相同。因此，在地基竖向凝固时，侧向也会发生移位和收缩。
2、真空预压的设计要点
2.1设计要求
在真空预压施工前，必须保证加固地基固结度≥85%以上，处理后的地基承载力≥60kPa，地基残余沉降量<30cm。
2.2施工顺序
一般来讲，真空预压的施工顺序为：（1）施工区域排水、晾晒；（2）清理整平施工场地，铺设一层双向土工格栅和土工布；（3）铺设中粗砂垫层，厚度为0.6m。（4）铺设塑料排水板，监测地面沉降。同时，打设搅拌墙，安装真空滤管。（5）安排专人在每个分区安装监测器材，动态监测工作进程。（6）再次清理场地，二次回填砂土，厚度为0.4m。开挖密封沟，回填黏性土后压实，覆盖密封膜，覆水1m。（7）安装真空装置，抽取真空预压。待膜下真空度处于80kPa以下时，持续抽取4个月，真空加载后对地面沉降度进行观测。（8）确保预压至沉降面符合要求。
2.3铺设砂垫层
使用真空预压法加固软土时，一方面真空经由砂垫层传递至淤泥、排水板，另一方面地下水经由排水板到达砂垫层，并通过砂垫层流向主管、滤管，从真空泵排出。通常情况下，砂垫层的透水性、级配、含泥量等，影响着真空预压法的应用效果。因此，除要选用中粗砂外，还要确保含泥量在5%以内。
2.4控制塑料排水板的打设深度
塑料排水板是一种竖向的排水管道，具有加快土体凝固、垂直排水的作用。同时，还能传递真空度，充分发挥实用价值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆除材料自身需要具备通气功能外，打设深度、间距同样重要。为预防漏气现象的发生，不能将排水板底部打至砂层，确保排水板标高高于砂层1m，排水板外露30m。
2.5密封墙和密封膜
为提高一次真空预压施工成功率，需要对加固区周围进行密封。将密封墙布设于加固地区周边，隔绝透气层和周围土体，保证真空正常[2]。具体施工中，可使用泥浆搅拌桩型式，采用四喷四搅法，在滤管主管铺设、真空度测头埋设后进行。一般情况下，密封墙需要埋于淤泥层底面1m。
密封膜选用真空膜，结合预压区边长，在每边增加10m左右的密封膜，确保密封膜一次成型，其性能指标包括：厚度0.12-0.14mm，渗透系数≤10-n，直角撕裂强度≥80N/mm，断裂延伸率≥220%，纵横拉深度≥15MPa。真空膜铺设完成后，不能急于将抽出水放于真空膜上，而是应该地毯式的寻找真空膜，便于及时粘补破损的地方。
2.6覆水
当真空膜下真空度为60KPa后，在膜上加入适量水，可预防膜老化、破裂，增强加固区域的密封性。而且，水的重量还会加大预压荷载，加快施工进程。
2.7施工监测
第一，沉降监测。分析得知，沉降监测主要包括：（1）表层沉降。按照10000m2的距离布设观测点，土工格栅埋设后，真空预压铺膜后移至膜上，用砂包袋压实。此过程中，要求沉降标设置点平整，沉降杆不摇晃。（2）分层沉降。深层沉降观测孔布设时，优选荷载量大、土层厚的位置，距离为2m。
第二，孔隙压力监测。所谓孔隙压力监测，是指施工期间土地荷载下不同深度内的孔隙水压力消散规律，及时了解强度增长、固结情况。同时，通过孔压系统把控施工速度。
第三，真空度监测。按照700-1000m2的距离布设测头，总量25个，便于监测膜下真空度。
3、真空预压的应用效果
3.1工程案例
某工程利用沿海滩涂围海造陆，使用常规的真空预压法加固吹填软基，加固面积6km2，各标段为2km2的真空预压荷载为650mmHg的吹填土，余水排尽后铺设一层编织布，同时铺设一层土工布、两层优质荆笆，吹填厚性土、中粗砂垫层，打通排水通道，铺设密封膜、滤管。在真空预压阶段，黄砂供应紧缺，加之铺砂人员不足，工程处于半停工状态。通过和业主交流，开会取消原本的设计方案，改为黑砂垫层真空预压施工，并进行如下修改：（1）在砂垫层上方挖设深20cm、宽20cm的滤管沟，深板露出的板头和滤管相连，用黄砂包裹滤管沟后回填[3]。（2）深板打设过程中，如若发现较软区域，立即在原间距基础上加设深短板。具体施工操作如下：
第一，待排水板打设完成后，按照设计要求预埋分层沉降仪，便于掌握土层变形情况。结合单位提供数据，在深层预压施工前，插板沉降700-1470mm。同时，根据各分区沉降管口资料，推算固结度在85%以上，卸载前各真空区的沉降速率不能超过2mm/d。
第二，分析、比较加固前后的实验结果，发现地基土物理学指标改善，主要加固土层指标提高。通过对加固前后的取土、十字板剪切试验得知，加固土层的抗剪强度、含水率明显提高。另外，通过对软地基处理分区进行评价，发现经由真空预压处理后，地基承载力为60KPa，符合设计标准。
4、结语
将真空预压法用于吹填造陆工程施工中，可减少投资成本、缩短施工周期、提高施工效果。具体施工中，可采用动态设计法，结合现场地质、监测数据，优化设计方案，为后期施工提供指导；对于周围有构筑物的加固区施工，需要结合实际位移；当地基有厚透水层，且有足够水源时，可采用水泥搅拌桩、钢板等措施施工；黏性土层埋深大时，用泥浆搅拌墙的方法密封，增强加固效果，提高整体质量。
参考文献：
[1]张爱霞，李德光，付长宏，等.吹填造陆及吹填土地基处理方法的几点设想[J].港工技术，2016，53（1）：90-93.
[2]赵云霞.深厚软基真空预压法加固效果分析[J].建筑工程技术与设计，2018，26（10）：710-711.
[3]周涛.真空预压加固吹填淤泥技术应用研究[J].中国水运（下半月），2018，18（9）：155-156.
论文作者:李春雷
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第23期
论文发表时间:2019/6/13
标签：预压论文; 真空论文; 地基论文; 土层论文; 孔隙论文; 荷载论文; 技术论文; 《建筑细部》2018年第23期论文;