摘要：真空预压是真空吸水加固软土地基施工工艺的简称，其原理是将不透气的薄膜铺设在需要加固的软土地基表面的砂垫层上，借助埋设于砂垫层中的滤水管道及土体中的排水板，将薄膜下土体间的水气抽出，其形成一个内部真空的密封体，利用真空负压荷载作用，使土体排水而固结。
关键词：真空预压; 地基处理; 真空度; 真空膜; 密封墙
1、施工原理及适用范围
真空预压是真空吸水加固软土地基施工工艺的简称，其原理是将不透气的薄膜铺设在需要加固的软土地基表面的砂垫层上，借助埋设于砂垫层中的滤水管道及土体中的排水板，将薄膜下土体间的水气抽出，其形成一个内部真空的密封体，利用真空负压荷载作用，使土体排水而固结。这样，地基沉降在预压加固阶段基本完成，并获得足够的强度。因此，在经过真空预压加固后的地基上施加建筑物荷载时，既不会发生地基失稳问题，又不会产生有害的残余沉降与差异沉降。该工艺适用处理淤泥、淤泥质土、软粘土等饱和粘性土地基的大规模表面加固，一般加固深度达10 m，且加固时间不宜过长，否则，加固费用可能高于同等荷重的堆载预压。我国沿海不少地区，沉积层厚度大，土的粒径细，天然含水率高达 47% ～60%，孔隙率高达 1. 3 ～ 1. 4，经真空预压处理，其承载力可成倍提高。目前真空预压法已在沿海港口工程、石油、化工、建筑、公用事业和机场等工程中得到广泛应用，取得了良好的技术经济效果。
2、施工工艺流程
如下图所示：
真空预压工艺施工流程图
3、施工方法
3. 1 密封墙施工
(1) 选择浆源: 泥浆可直接从施工区外部运入，也可从附近海域取泥，挖运到泥浆池，已制作符合设计的泥浆，一般泥浆浓度大于 1. 3。
(2) 按照一定距离放标志点，再用皮尺测量放出桩位，并标志好桩位，进行钻探取样，以确定施打深度。
(3) 通过泥浆泵和输浆管将泥浆从浆源处泵到泥浆池。
(4) 搅拌桩机就位，桩心对准柔性密封墙的中心线。
(5) 泥浆池供浆到搅拌桩机，进行搅拌施工。
(6) 四喷四搅到指定深度后完成本根桩施工，移机至下根桩施工。
3. 2 真空管路及膜下探头的埋设
滤管按间距呈框格形布置。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，在管路旁边开挖滤管沟，沟深约 25 cm ～30 cm，再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30 cm。膜下测头制安装、调试真空泵作: 膜下测头即膜下真空度测量采气端，采用硬质空囊，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。真空测头埋在两滤管间 400 mm ～500 mm 的砂层中，严禁与滤管相连，真空细管一端与真空测头连接，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. 3 铺设密封膜
密封膜材料采用聚乙烯薄膜，在工厂一次热合成型。具体操作方法为选择无风或风力较小的时段内，先将密封膜按纵向摆放在预压区的中轴线上，铺膜沿着长边的一侧开始从一端开始向两边展开，膜周边密封处应有一定压力并用人工用力将膜踩入淤泥中。膜铺开后应组织所有人员一字摆开认真检查塑料膜有无开焊、破孔，并及时修补。
3. 4 安装、调试真空泵及抽真空
真空泵安装时，应摆放整齐，并注意出膜装置的密封 (采用橡胶密封垫加密封胶)，设备安装完毕后接通电源开始试抽真空，抽气开始时，要把所有的抽气泵都开动，并观察真空度的变化，正常情况下，开泵后 2 h ～4 h，泵口处的真空度就能达到 20 kPa，此阶段要多安排一些人在地块内和膜沟附近认真巡查．寻找漏气部位，发现一批停泵修理一批，反复寻找反复修理，直至无漏气点为止。巡查时要特别注意压膜沟有无漏气，如有漏气一定要及时停泵修理，否则会造成膜沟决口，增加修复难度。试抽真空为 3 d ～5 d，要求密封膜下真空压力达到85KPA以上。试抽真空达到要求后，转入正常抽真空状态，要求全部真空设备必须保证全天运转，并配有部分设备及配件，以便及时维修更换，膜下真空度应保持在85KPA以上。期间还要保持真空压力表观测，监测单位随同做监测，直至各项指标达到设计要求，并得到监设计单位和监理工程师的同意后方可停泵。
4 质量控制要点
4. 1 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头埋入砂面以下，将插板时形成的孔洞用中粗砂填实，并将面层的淤泥块和所有有棱角的硬物捡开，用铁铲将砂面拍抹平实。
4. 2 淤泥搅拌桩
采用淤泥搅拌桩对真空预压加固区周边进行密封，其原理是利用搅拌桩机下搅上提过程中钻头周边形成的一瞬间真空腔，通过高压泵将一定浓度的泥浆压入并和砂层进行混合，开成一条密封性能较好的泥浆桩，各桩之间再相互搭接 20 cm，就在加固区周边形成一条有效的密封带，从而在抽真空时达到隔水隔气的作用。故保证粘土密封墙体的强度和密封性能是
质量控制的关键所在。具体主要从以下两个方面来控制:
(1) 泥浆制作
① 粘土 (或淤泥) 掺入量不低于 20%，粘土(或淤泥) 质量要求: 粘粒含量 ＞20%;
② 修筑泥浆池，充分搅拌均匀后，测量其重度＞1. 30，方可投入使用;
(2) 搅拌桩基施工
① 放样必须准确，严格控制桩位，确保相邻桩体搭接不少于 20 cm ;
② 桩架倾斜度≤1. 5%，桩位平面误差≤70 mm，以防止真空度泄露;
③ 严格控制喷搅速度，并做到 4 喷 4 搅，下搅速度 1. 2 m/min，上搅速度为 0. 8 m/min;
④ 认真观察仪表，严格控制桩长;
4. 3 密封膜施工
(1) 材料控制
根据设计说明，挑选质量可靠，供货能力有保证的材料厂家进行订购。制作时用聚氯乙烯或聚乙烯薄膜按一定要求尺寸经热缝合而成。为防止热涨冷缩，加工尺寸应比实际尺寸大一些。进场后的材料须堆放在材料仓库中，防止暴晒、雨淋。
(2) 铺设控制
一是膜的四周密封处，考虑到沉降因素，出膜口应留有可收缩富余量以保证膜与软土接触有足够长度; 二是膜周边密封处应有一定压力并用人工用力将膜踩入淤泥中，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。且所有上膜操作人员必须光脚或穿软底鞋，以防止刺破密封膜; 三是铺好后应在膜上仔细检查有无可见的破裂口，一般破裂口多出现在密封膜接缝处，破裂处应及时用聚乙烯胶水补好。
4. 4 抽真空
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，必须严格控制真空速率，可先开启半数真空泵，然后逐渐增加真空泵工作台数。同时在膜面上、压膜沟处仔细检查有无漏气处，发现后及时补好。一般的抽气时，漏气孔眼会发出鸣叫声，寻声彻底检查。当膜下真空度达到 85kPa 时，通知监理工程师验收并开始恒载计时。每天现场施工人员按要求时间，记录膜下真空度，并对设备运转情况、供电情况及其它真空预压施工情况进行记录。
5 常见质量通病与防治措施
5. 1 场地整平
质量通病: 在场地整平时常因砂面上残存石子和贝壳等有棱角的硬物未清理干净而在抽真空过程中真空膜被上述硬物刺破，影响真空度。
控制措施: 为防止抽真空过程中真空膜被硬物刺破，埋好真空管后，须将面层上所有有棱角的硬物捡开，用铁铲将砂面拍抹平实。同时上方再铺设一层膜下编织布加强保护。
5. 2 测管与真空膜连接
质量通病: 孔隙水压力计埋设在真空预压范围内，测管需伸出真空膜，孔隙水压力计的传感器达到硬土层，其本身沉降量很小，而周围土体沉降 2 m ～3 m。真空预压区测管周围常因未预留足够宽松的活动长度而造成真空膜被拉破影响真空度。控制措施: 在测管与真空膜连接处需用 PVC 胶严密粘合密封，以防止漏气。同时为避免真空膜不被拉破，在真空预压区测管周围预留足够宽松的真空膜活动长度。
5. 3 堆载预压施工
有时因地基处理要求需要，在真空预压基础上再进行堆载预压，形成真空联合堆载预压。
质量通病: 真空联合堆载预压由于加载速率要求往往需要分级堆载，在第一级堆载时由于未能填到设计边线，在第二级堆载整理边坡情况下就会因为高差太大而在卸料时石块对真空泵造成冲击影响其的安全运转。
防治措施: 在第一级堆载时边线需与设计边线相符，同时真空泵的位置尽量放置在堆载边线以外且四周用砂包围堰进行保护。
6 真空预压施工工艺的优点
(1)加固过程中土体除产生竖向压缩外，还伴随侧向收缩，不会造成侧向挤出，特别适于超软土地基加固。
(2)一般膜下真空度可达 85 kPa，且真空预压可与堆载预压荷载相叠加，当需要大于 85 kPa 的预压荷载时，可与堆载预压法同时使用，超出 85kPa的预压荷重由堆载预压补足。
(3)真空预压荷载不会引起地基失稳，因而施工时无须控制加荷速率，荷载可一次快速施加，加固速度快，工期短。
(4)施工机具和设备简单，便于操作; 施工方便，作业效率高，加固费用低，适于大规模地基加固，易于推广应用。
(5)不需要大量堆载材料，可避免材料运入、运出而造成的运输紧张、周转困难与施工干扰; 施工中无噪音，无振动，不污染环境。
参考文献：
[1] 《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）.
[2]《真空预压加固软土地基技术规程》（JTS147-2-2009）.
[3]《水运工程塑料排水板应用技术规程》（JTS206-1-2009）.
论文作者:郑宇浩
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/20
标签：预压论文; 真空论文; 泥浆论文; 淤泥论文; 荷载论文; 地基论文; 真空度论文; 《防护工程》2018年第31期论文;