摘要：本文以连云港港徐圩港区某真空预压地基处理项目为例，从水平砂垫层作用和铺设厚度、塑料排水板打设深度的确定、真空泵功率选择和卸载时间及卸载标准的确定四个方面对真空预压地基处理造价的影响进行了简单分析探讨，阐述了真空预压工程节约造价的要点和可能。
我国沿海地区分布着大量的软土地基，主要以淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土和淤泥为主。特别是近年来沿海港口经济迅猛发展，在这些地区吹填造地形成了大面积的软土地基。针对这些软土地基，大多采用真空预压进行地基处理。而真空预压地基处理施工时间长，处理费用很高，如何降低工程造价就成为广大工程技术人员的目标。
真空预压虽然在我国有二十多年的历史，但因造价等原因大规模应用还是近几年的事，关于经济性的研究也比较少。本文结合连云港港徐圩港区某真空预压地基处理项目，对真空预压地基处理工法节约造价的可行性进行探讨。
一、项目概况
连云港港徐圩港区某真空预压地基处理工程位于徐圩港区以东近岸海域淤泥浅滩上，陆域范围内的滩面标高在-4.34～+3.62m，地势由西向东、由南向北倾斜，整个场地地形比较平坦。本工程采用先构筑驳岸及港区围堤作为维护建筑，然后分区形成陆域，其中港区北侧和西侧采用吹填港池挖泥和航道疏浚淤泥形成。针对吹填淤泥形成陆域地基处理方案为采用施打塑料排水板+真空预压法进行处理，占地面积约30万m2。
场地上部约20m深度内地基土主要为人工填土、冲填土、第四系全新统海相沉积及海陆交互相沉积的淤泥质黏土、淤泥、黏土与粉质黏土，回填土自然固结稳定时间短，海相沉积层地基土物理力学性质差，属软土地基。
根据勘察，场区勘探深度范围内地层为第四系松散堆积物，按其成因时代、成因类型、岩性特征及其物理力学指标从上至下分为4个工程地质层，各工程地质层及亚层土体特征自上而下简要分述：
①-1—淤泥：浅灰色，饱和，流塑，土质均匀。
①-2—淤泥：灰色，饱和，流塑，含少量贝壳碎片及少量腐烂植物。
②—粘土、粉质粘土：灰黄色、褐黄色夹灰褐色，软塑～可塑。
③—粉质粘土、粘土夹砂：深灰色，软塑，夹粉细砂薄层。
主要设计参数：场地整平后铺0.4m厚中粗砂做横向排水层。打设间距为1.0m 的B 型塑料排水板做竖向排水通道，塑料排水板长约20m，排水垫层处加留长25cm。真空泵每1000m2 一台（备有一定数量的真空泵，实际使用数量根据现场真空度情况决定）。滤管间距5.0m，四周挖密封沟，真空密封膜铺设三层。
地基处理施工技术要求
A）真空预压后地基土承载力fak=80kPa；
B）满载预压时间160天；
C）预压卸载标准：实测沉降曲线推算的固结度大于85%；连续10天实测沉降速率不大于2.0mm/d。
二、关于砂垫层
砂垫层为水平排水垫层，主要作用就是形成水平排水通道，铺设厚度一般为40cm。在砂垫层中间埋置直径Φ63mm 滤水管，间距在5.0m 左右。从塑料排水板排出的地下水，通过砂垫层进入水平滤水管，最后由真空泵排出。
沿海软土地区往往中粗砂资源短缺，价格很高，在连云港地区一般在 135 元/m3 左右，按此计算，40cm 厚的砂垫层每平方米材料费用在54元左右，占到真空预压工程造价的40%左右，比例相当高。在《真空预压加固软土地基技术规程》（JTS 147-2-2009）4.3.1 条中规定砂垫层的厚度不宜小于0.4m，并没有强制要求必须达到 0.4m。这主要是因为砂垫层主要起水平排水作用，只要有一定厚度，能把水平滤管埋置在中间，形成良好的排水通道，厚度小一点对真空预压效果不会产生影响。目前天津地区进行真空预压地基处理的一些项目，有一些场地比较平整，地表土层承载力比较高的场地，砂垫层在30～35cm，真空预压效果也非常好。如果将砂垫层厚度减小5cm，在滤管上下还有14cm 左右的砂垫层，对水平排水效果没有影响，所以也不会对真空预压效果产生影响。按本例工程300000m2 计算，砂垫层厚度减小5cm，可节约砂垫层15000m3，按135 元/m3 计算，将节约工程造价202.5万元。在连云港地区每年进行真空预压地基处理的面积都在100 万平方米以上，如果推广开来，节约的工程造价相当可观。
三、关于塑料排水板
塑料排水板为真空预压的竖向排水通道。设计时排水板打设深度主要根据《真空预压加固软土地基技术规程》（JTS 147-2-2009）4.1.3 条中规定：真空预压竖向排水通道宜穿透软土层，但不应进入下卧透水层。本工程也是据此设计排水板长度约20m，在连云港地区排水板长度大多都在20m 以上。对于 4.1.3 条中规定，更应看重后边的一句话：软土层深厚时，对以地基承载力或稳定性控制的工程，打设深度应超过危险滑动面下3m；对以沉降控制的工程，打设深度应满足工程对地基残余沉降量的要求。就像本例工程，主要是要求真空预压后地基土承载力fak=80kPa，同时减小建（构）筑物的工后沉降。对于地基承载力的要求主要是考虑当fak=80kPa 时，能够满足1～2 层的建（构）筑物对地基承载力的要求，另外真空预压加载一般在85kPa 左右，真空预压后地基土承载力大于80kPa 也比较困难。对于1～2 层的建（构）筑物，基础宽度按4m 考虑，基底附加应力的影响范围一般为基础宽度的3 倍，4×3=12m，按此标准，本例工程排水板深度16m 就足够了。
真空预压的实质是排水固结，排水是利用负压原理。众所周知，离心水泵利用大气压抽水水深不会超过10m，真空预压时水在排水板中通过85kPa 左右的负压向上运行，虽然有毛细作用，深部的水还是很难排出。
综上所述，真空预压塑料排水板的打设深度不应大于16m。排水板间距一般按1.0m 正方形布置，本例工程预压面积300000m2，每根排水板节省4.0m，每米排水板按1.2 元计算，总计可节约144万元。
四、关于真空泵
真空泵是真空预压抽真空设备，现一般采用射流真空泵。根据《真空预压加固软土地基技术规程》（JTS147-2-2009）4.5.1 条中规定，其单机功率不宜低于7.5kW，在进气孔封闭状态下，其真空压力不应小于96kPa。而现在天津地区有一些施工项目中采用5.5kW 功率真空泵，也取得了不错的预压效果。这种改进不是单纯的减小电机的功率，在减小电机功率的同时，相应减小喉管尺寸，虽然功率小了，真空压力都能达到规范要求。维持膜下高真空度主要是靠总的抽气（水）量，从这个角度讲，单机功率对真空预压效果的影响不是很大，单机功率小的可以多布置几台。而且随着膜下高真空的形成，真空预压后期的排水排气量都相应减小，需要的总的抽气量就会减小，《真空预压加固软土地基技术规程》（JTS 147-2-2009）4.5.2 条中规定施工后期抽真空设备可以适当停开一些也是这个道理。单机功率较小的抽真空设备因布置的数量多，后期部分停机会更均匀。所以更倾向于使用功率较小的抽真空设备。
在真空预压成本费用除了砂垫层外中另一项较大支出就是电费。下面算一笔帐：本例工程真空预压面积300000m2，使用单机功率7.5kW 真空泵，每1000m2 布置一台，共需300 台泵；使用单机功率5.5kW真空泵，每900m2 布置一台，共需334台泵。真空预压期为160 天，电费按照0.88 元/度，满负荷运转，所需电费分别为760.32 万元和620.76 万元，相差139.56 万元，效益很可观。
五、关于卸载时间
本例工程中真空预压满载预压时间 160天，卸载标准为：实测沉降曲线推算的固结度大于85%；连续10 天实测沉降速率不大于2.0mm/d。从表层沉降观测成果曲线（图1）可以看出，最后十天的累计沉降量不足2cm，最后一个月的累计沉降量也只有不到5cm，真空预压前100 天完成了总沉降量的80%左右。
在真空预压最后的一段时间，工程费用很大，取得的效果却很差，所以真空预压工程不宜盲目追求高固结度、大沉降量。现在的建设工程项目，特别是工业项目，因荷载比较大，对变形要求比较高，即使做完真空预压地基处理，大部分建（构）筑物还需要打桩，采用天然地基的很少，因此完全可以减少真空预压满载时间，降低真空预压结束标准。只要满足《真空预压加固软土地基技术规程JTS147-2-2009》4.1.7 条中规定：“卸载
时加固深度范围内地基平均总应变固结度不宜小于80%”即可，甚至于根据工程情况，卸载标准还可以定得更低一些。
还以本工程为例，如果以平均固结度达到 80%，连续3天实测沉降速率不大于2.0mm/d，不去考虑满载时间作为卸载标准，最少可以提前10 天卸载，按前述计算方法，节约的电费应该超过112.5万元。
六、结语
连云港作为国家“一带一路”的战略支点，应抓住机遇，把连云港建设成区域性的国际枢纽港、高效贸易港。沿海岸线还有大量吹填形成的软土地基，真空预压是一种非常好的地基处理工法，但其工程造价也很高。如何优化设计与施工方案，节约造价还需要进一步研究试验。作为一名工程技术人员，不但要保证工程质量，还要考虑如何降低工程造价。这也是科学发展观的体现。
本文以连云港港徐圩港区某真空预压地基处理项目为例，从砂垫层、塑料排水板、真空泵和卸载时间四个方面对真空预压地基处理工法进行探讨，阐述了真空预压工程节约造价的要点和可能。本文所述观点还需要在今后的工程当中作进一步深入的研究。希望本文能够为真空预压地基处理工法的推广应用和节约造价有所帮助。
参考文献：
[1]林宗元主编.岩土工程治理手册（第二版）.中国建筑工业出版社，2005.10
[2]《真空预压加固软土地基技术规程》（JTS 147-2-2009）
[3]《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）
论文作者:邵煜
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/24
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