真空预压技术

真空预压技术（精选十篇）

真空预压技术 篇1

本工程位于厦门港海沧港区14#-19#泊位后方陆域,泊位岸线长1480m。港区泊位围堰后方场地原为滩涂,水深0.0～8.0 m不等,泥面标高约-3.29～2.17m。先期建设14#-19#岸壁工程需要进行围堰施工,再将岸壁基槽及港池疏浚土吹入堰内形成陆域。由于吹填工艺的局限,吹填时形成为吹砂区和吹泥区。吹砂区是指在吹填过程中靠近吹填管口附近在吹填时以沉积砂为主。钻探表明粉细砂厚达7～13 m;吹泥区是吹填过程中在远离吹填口处由极细颗粒土质沉积而成,土质呈淤泥或淤泥质伏。由于吹填而形成的陆域今后将做为港区陆域道路及堆场使用,业主单位为提前了解和掌握该陆域形成区进行加固处理的前景和效果,选择了4万m2场地进行地基处理试验工程。

二、工程概况

1、工程规模

工程共分为两个试验区,其中试验1区位于19#泊位围堰后方,属于吹砂区,试验1区又分为试验1 A区和试验1B区,面积为1.12万m2,主要采用真空联合堆载预压;试验2区位于17#泊位围堰后方,一部分场地位于吹砂区,另一部分场地位于吹泥区,面积为3.0万m2。其中在试验2区的吹泥区对表层软土用浅表层快速固结方法进行处理后,再在整个场地采用真空联合堆载预压。本试验工程软基处理总面积为4.12万m2。

2、设计要求

(1)软基处理要求。①按堆场地表面标高+8.0m,其上均布使用荷载为60kPa,工后沉降不应大于25cm控制。②交工面标高为+7.0m,卸载后在+7.0m交工面上覆荷载不少于80kPa。

(2)软基处理工法。①试验1区:真空预压+2.5m堆载预压(90天)。②试验2区:吹泥区浅表层快速加固+真空预压(90天)+堆载预压+强夯处理。

3、质量等级

本工程质量标准要求为合格,本工程具有科研试验性质,工程施工按《建筑地基处理技术规范》(JGT79-2002)、《港口工程地基规范》(JTJ250-98)和施工图设计文件等质量要求进行施工。

三、质量控制情况

1、工程主要工序质量控制

(1)在砂垫层上铺设水平排水板以增加表面软土强度承载力及渗透性;在加固区周边通过钻探确定密封墙深度,以减少透气情况发生;按800～1000m2布置抽真空泵,加强抽真空效果;采用浅表层快速加固方法解决了超软土(含水量>100%)情况下,能较顺利地解决机械设备、人员在场地内的工作条件,确保工程的顺利进行。

(2)砂垫层质量是影响真空预压水平排水的关键,要求对每一交工区域进行分块自检并提请监理验收,对局部含泥量不符合要求的砂垫层进行人工清除泥块。

(3)为保证抽真空效果,针对该区吹填土质含砂的特点,对淤泥搅拌桩密封墙深度按钻探结果进行检查确认,密封墙制浆浓度应达到一定要求。

(4)真空预压施工中,不定期抽查发动机及真空泵是否正常运行,重点巡视和检查加固区周边密封效果。通过在砂垫层与真空预压密封膜之间、在密封膜之上各铺设一层无纺布、密封沟蓄水等方法确保真空度能达到80kPa。抽真空达到设计要求后,根据检测单位提供的检测数据进行卸载。

2、采取的技术措施

(1)本工程中粗砂含较多贝壳,抽真空期间贝壳尖角易刺破密封薄膜,引起真空度下降,致使试验1A区抽真空初期真空度上升困难,修补后仍上升缓慢。为此在试验1B区的砂垫层与真空膜间增铺一层250g/m2无纺布后,抽真空4天后即达80kPa以上。针对中粗砂含较多贝壳情况,铺设一层无纺布可确保真空密封膜的完好和真空预压的效果。

(2)本试验区吹砂区砂层厚7～13m,试验1B区采用双排长短桩(即前后两排)方案,但在抽真空后期,从密封沟处出现漏气现象,导致膜下真空度降低了约4kPa。在试验2区吹砂区边界采取了三排淤泥搅拌桩方案,效果较好。在砂层较厚的地区进行真空预压时淤泥搅拌墙建议采取三排。

(3)试验2区局部欠载和工后差异沉降较大区域,经过采用两点夯加一遍满夯后,强夯达到了弥补真空联合堆载预压欠载区域的不足,同时又可以消除一部分工后沉降和工后沉降差异,效果显著。

3、工程材料检测情况

本工程所使用原材料有中细砂、中粗砂、无纺布、编制布、塑料排水板、PVC土工膜等。所有原材料进场使用前都按规范和设计要求进行抽检,只有抽检合格的材料才能使用。所检测材料质量均满足设计要求,具体检验项目统计如下:

四、工程质量分析评价

1、加固效果分析

(1)地表沉降情况

根据监测结果,各区的平均表面沉降、固结度及工后沉降见下表:

(2)加固前后静力触探试验成果分析

根据监测结果,对比加固前、后软土层的比贯入阻力值,加固后软弱土层的比贯入阻力大幅提高,深部软土层加固效果较显著。其中试验1A区软土层的比贯入阻力在515kPa以上;试验1B区软土层的比贯入阻力基本在556kPa以上;试验2区吹泥区软土层的比贯入阻力基本在400kPa以上,吹砂区软土层的比贯入阻力基本在520kPa以上。

(3)加固前后钻孔取样土工试验成果分析

对比真空联合堆载预压加固前后土工试验成果看,软土层状态已从加固前的流塑～可塑,变成加固后软塑～可塑,加固后各软土层的含水量明显降低、密度增大、空隙比减小、压缩系数减小、压缩摸量增大、液性指数减小,由此可见,软基加固后软土层变硬,加固效果比较显著。

(4)静载荷板试验成果分析

如下图所示,3#(欠载区中心点)静载荷板检测点,最大加载量为400KN,试验加载到400KN时,地基仍未破坏,总沉降量为4.570mm,沉降量不大,而且Q～S曲线平缓,S～Lgt曲线呈平行排列。综合分析,欠载区检测点的承载力特征值不小于200kPa,经强夯加固后承载力幅度提高,是设计要求承载力值80kPa的2.5倍以上。

2、加固效果评价

(1)本软基处理工程的试验成果验证了真空预压工艺在某港区14#-19#泊位围堰后方软基处理工程中的可行性,达到了预期的目的,并对后方大面积地基处理提供了设计参数,对后方大面积地基处理施工具有一定的指导作用。

(2)从整个监测资料来看,试验区抽真空取得了较好的加固效果,固结度、工后沉降以及地基承载力都满足设计要求,土体性质得到较大的改善。

(3)试验2区经强夯,表层松散砂已密实。其中卸载标高小于+7.0m区域进行静载荷板试验,试验结果表明,该区域地基承载力值大于200kPa,为设计值的2.5倍。

真空预压(二零零七年工作总结) 篇2

一、真空的学习过程：

1、对真空预压得认识

所谓真空预压是指把海底或河底淤泥用挖泥船取出并吹入坑内，再进行工艺处理，把空闲土地变成有价值的土地。工后可以修建民用设施及码头。

2、实际工作中的学习

在实际工作中领导与同事的帮助指导下，我们学到了许多宝贵的知识和经验。从不熟悉到基本能够指导整个工艺的现场施工，每个工法、每个细小的环节都倾注着同事们的辛勤汗水。本工程主要主控项目：一是材料；二是工法；三是理论数据的分析与认识。在去年的工作中同事们积极深入现场，经常与有经验的老师傅虚心请教，不断地完善自我实践中的细小错误，再结合实际工作中与现场施工的应用，点点滴滴积攒了许多宝贵的经验，基本们吃透真空工艺施工中的每步工艺、工法。为再建此类工程打坚实的基础。

二、对于新工艺补充过程的学习

1、对于补充新工艺的认识

由于低位真空的不成功，项目部委托天津市云圣岩土工程勘察设计有限公司对现场地质进行初步勘察任务，经过勘察结果分析发现坑内有机物含量过高、含有大量的细小颗粒和土质透水性较差等问题。

地质条件：（相关数据已经修改，如需要请我的老同学联系QQ）

1、吹填土—由淤泥组成，灰色、流塑状，含有机质，高压塑性土质极软，该层底标高在-5.9~-8.9m之间；该层主要物理性质指标平均值为：含水量(W)**%，饱和度(Sr)**%，液限(WL)**%，塑限(WP)**%；

2、淤泥质粘土（海相沉积层）—最低标高为-16.9m，未穿透该层，揭漏深度范围内均由淤泥质粘土组成，灰色、流塑状，高塑性。该层主要物理性质指标平均值为：含水量**%，饱和度(Sr)**%，液限(WL)**%，塑限(WP)**%。

其中有机物含量为**%、PH值为**；颗粒粒径在0.05~0.01mm的比例为**%，在0.01~0.005mm的比例为**%，小于0.005mm的比例为**%，泥浆颗粒过于细小。

通过专家论证会在7月24日补充工艺的设计对于本工程的实际勘察与设计，一致通过了补充工艺的设计。和相关企业的探讨并结合本工程的现场实际情况，本工程需进行二次补充工艺处理，但处理时间较长，真空时间至少需要120天，即比设计文件中的(不少于)90天延长1个月甚至更长。为较快的取得真空效果，可从两个方面着手，一是适当缩小排水板间距，可按60cm间距；二是在真空1个月左右上土堆载，即将不够标高的素土提前进场，力争将真空时间压缩到100天左右。

交工标准：一是地基处理交工标高 3.1；二是交工标高地面地基承载力特征值不小于80kpa。

新工艺的研究开发和工艺创新的目的是节约造价、缩短开发周期，减少土资源恶性循环使用，为滨海新区诸多深、大基坑的处理积累经验。本工程的实施，新工艺从材料的选用、施工的衔接、关键工序的控制等方面都有很多要改进和完善的地方，为我单位土地整理项目积累了大量最直接的经验。

具体施工工艺为：吹60cm粗砂→填80cm砂土→机械插打排水板→回填25cm中粗砂→铺设波纹滤管D60→再回填25cm中粗砂→开挖压膜沟、埋设监测仪器→铺设真空膜→连接真空泵进行真空→真空计时一个月左右回填素土（真空-堆载联合预压法）→场地平整、交工验收。

3、实际接触的学习体会

本工程是一个新型工艺的创新工程，工艺全名为“真空-堆载联合预压法”此工艺拥有全面推广和发展的前景，在工程的施工过程中，海河吹填预压项目部所有一线员工对此工程都尽心尽力的去学习和管理，不断的学习新知识、新本领、总结经验，为以后的工作打下坚实的基础。补充工艺的具体施工方法及学习体会：

⑴、吹填粗砂、砂土（60cm 80cm）；

由于底位真空的布成功，使坑内大面积土体的软弱没有有效的控制，仍然有许多部位十分的软弱，但不能给后续机械打板创造一个安全的施工平台。即采用吹砂船对整个施工现场进行吹填60cm黑砂，在吹砂过程中由于吹砂管线管头不经常移动，在吹砂过程中使坑内产生大大小小的积水坑，这都是管头移动不及时造成的后果。地基本来就软弱，在水和砂的重力作用下，小坑就会变成大坑，或者更大的坑，一个坑的下沉就会在坑的周围产生很大的鼓包。所以在吹填黑砂时就应该严格的要求和督促吹砂施工人员，保证坑内无较大水坑出现，给后续机械打板创造一个良好的工作环境。

后续覆盖80cm砂土是为了满足承受机械打板的承载力，以及对坑内较大坑的填平，给桩机打造一个平整、坚实的施工平台。

⑵、机械插打排水板

a: 开工前准备工作

在排水板打设前必须提前提供打设深度以及打设间距，本工程设计要求打设深度为13m，排水板间距为60cm；保证桩机钻杆比打设长度长出1米以上的距离，否则排水板无法打设到要求深度。坑内施工面不平整，无法进行间距的定位，所以在桩机上搭一个连接线分别捆绑在两侧轨道上,在线上每隔60cm搭设一根标签用于施工人员控制排水板之间的间距，在桩机移动时可以跟桩机同步移动，保障施工质量。

b：桩机施工安全及用电安全：

桩机的施工安全及用电安全至关重要，桩机在施工前进中，会拖着很长的施工电缆。由于本工程土体含水量高，排水板打设后的区域内会出现很明显的反水现象。是在没有真空加压前，坑底自由水通过排水板管道自行溢出的现象，这样使坑内地势较低部位产生了积水现象，桩机移动时电缆将会浸泡在水中，电缆随着桩机的移动而移动，对地面产生摩擦，容易产生漏电现象，一旦高压电缆漏电通过水来导电，将会产生严重的生产事故。这些施工电缆必须按照天津安监站要求，电缆悬空距地面20cm以上，方可继续施工。桩机在施工过程中容易产生倾斜或倾倒，这样给施工人员的生命安全带来了很大的隐患，项目部非常重视安全文明施工，在对施工桩机轨道上进行大量的枕木、荆笆以及竹跳板的铺设，确保桩机安全施工。并禁止在傍晚掉头和施工。由于本工程施工现场内有高压电塔穿过，所以在高压线两侧25米内禁止打板，并在掉头时桩机必须要背对高压电缆，即使桩机倾倒也不会碰到高压线。在项目部全体管理人员的努力下，随着最后一台桩机的撤场，宣布本工程桩机施工圆满成功。无一例安全事故和无一台桩机倾倒。

c: 施工过程的质量控制

机械插板过程中，如不严查假板、假眼现象，会导致真空效果达不到设计要求。使本工程工期延长，工后还要进行局部换填，还需要很大的费用。如果在施工过程中严加控制此类现象，对该工程的质量、进度、经济效益都会有明显的改善。为了保障工程质量，项目部安排刘程飞、何星轮流值班，对现场桩机施工进行旁站和不定期抽查，发现一个解决一个。在检查板的时候总结出几条经验：一是查看排水板是否紧贴钻眼一侧；二是查看钻眼内是否有明显自由水；三是如发现一根假板，立即对周围进行认真检查。

⑶、回填25cm中粗砂（又称过滤层）

机械插板结束后，进行回填25cm中粗砂，此砂垫层在真空工艺中起到过滤气、水作用。如不严格控制将会使大量排水板被掩埋在砂层下，无法发挥其作用，并导致真空效果下降。所以在推砂过程中推车轨道首选在原桩机轨道上，禁止在排水板较密集的区域铺路打道。推砂之前要把前方倾倒的排水板头全部竖起在推砂过程中，要有一人专门负责捡排水板头，保证板头漏出砂垫层。对于积水坑内要先排水后上砂，必须保证坑内每一个板头都不能少。因为坑内积水越多说明坑内排水板自行排水效果越明显。砂垫层的严格控制会对下步滤管的埋设提供了质量保障，隔断土体与滤管直接接触，以防土体细小颗粒在抽真空时堵塞滤管，影响真空抽水效果。

⑷、铺设波纹滤管（D60）

真空滤管采用软式透水管，应采取工厂化集中生产，管体打孔并外包透水滤布后，成卷运到施工现场使用。材料进场就要对材料进行复试，软式滤管主要控制指标有：管体的环刚度、透水面积；滤布的渗透系数、等效孔径；待复试结果完全符合设计要求时方可在现场使用。

滤管在真空工艺中起到传输自由水作用，掩埋在砂层中与真空泵连接。滤管采用Ф60mm透水软塑料管，在工厂打孔加工后包土工织物滤水层，并捆扎结实，达到只透水不透砂。滤管的布设按照纵向、横向间距5m，距加固区边界约3m。在其交点采用四通、三通、两通的连接方式，滤管套入连接长度约10cm-15cm，并绑扎牢固。以防后期抽真空时地基的不均匀沉降将滤管搭接处拉断，大量粗砂涌入后将会影响真空效果。

⑸、再回填25cm中粗砂（又称过滤层）

本次铺砂是对滤管及坑内少量伸出荆条的覆盖。主要针对坑内滤管、荆条、及遗留杂物进行覆盖及清理，坑内荆条会对后期真空膜产生刺透现象。在铺砂过程中对较长排水板头进行铲断处理，并把板头掩埋在砂层中，余下板头清理干净。严格检查对滤管的覆盖，其目的是隔断滤管与真空膜接触，防止真空时真空膜吸附在滤管上，影响真空抽水效果。

⑹、开挖压膜沟、埋设监测仪器

压膜沟的开挖和埋设监测仪器可以与回填中粗砂同步进行。压膜沟开挖可根据现场情况确定，但必须切断透水层，最浅进入不透水层顶面50cm以下，边坡2：1为宜。这样可以保证真空膜的整体密封性，使后续真空作业时压力迅速提升。在开挖时压膜沟两侧出现许多的荆条外漏，采用土工布进行覆盖，防止刺破真空膜。

膜下真空度测头分别布置在角点和加固区中心，角点膜下真空度测头距加固区边线5m。分层沉降等观测仪器布置应根据实际土层分布情况相应调整，沉降标距离加固边线约5-10m，根据图纸均匀布置。膜下真空测头均匀布置在角点和加固区中心区域的砂垫层内，距离滤管不小于2米，角点膜下真空度测头距加固区边线6-7米。分层沉降仪、孔隙水压力表、等仪器的安装均由天大勘察院专业人员完成。考虑到真空对高压电塔的影响，在塔架两侧设立位移观测点及一个测斜仪，防止塔架倾斜并对塔架进行实时观测一有问题立即处理。

⑺、铺设真空膜

密封膜：用聚乙烯或聚氯乙烯，要求在工厂热合一次成型，若现场拼接，搭接宽度不小于2m。并在膜下铺设一层放水编织布，要求单位面积质量为30g/m2，双向抗拉强度不小于40KN/m,延伸率不大于20%，CBR顶破强度不小于6KN。主要作用是防止在抽真空时荆条穿透砂层对真空膜产生刺透。真空膜铺设时应选择无风、无冰天气进行覆盖，共分三层。覆盖时应防止在铺设真空膜过程中被大风吹走，在真空膜拖地移动时砂层冰块会把真空膜划破，所以在真空膜铺设时应注意选择天气较好的天气。

⑻、连接真空泵进行真空

真空射流泵：要求功率不小于7.5kw，且能形成不小于0.096MPa的真空压力。

连接真空设备→试抽气→检查→正式抽气。

⑼、真空计时一个月左右回填素土（真空-堆载联合预压法）

联合堆载：根据加荷计划图和加荷速率控制指标堆载，抽真空满载稳定后20天可进行联合堆载施工，膜上加载平均厚度约1.3米，加载时间为20天，堆载次序如下：前10天首先在膜上铺设一层土工布，人工铺设20~30cm厚砂土或石屑，然后人工或小型设备堆载50cm，后10天可用机械一次施加剩余堆载料，并在填筑过程中压实，堆载料可选用能够压实的粉土、砂土等素填土，膜上堆载（或填土）厚度是按地基平均沉降2.4米计算。施工时应根据实际沉降值和交工标高适当调整。

⑽、场地平整、交工验收 满足卸载标准后，停止抽气，并将真空预压区膜上覆水和联合堆载区膜上砂层内积水排出，进行加固后的效果检验。采用适当设备，将场地平整压实，并满足交工标高处地基承载力特征值不小于80kpa。

通过本工程的施工，今后在实施类似工程中应注意以下事项：

1、季节气候对真空的影响；（具体时间安排不提供，属于公司保密）

2、因受排水方式的制约；吹填土应选用土性较好的土质，这有利于今后的处理质量。

3、如受取泥场的制约；无法吹填土性较好的土质，针对不同的土质及用地性质应有针对性的设计方案。

4、真空预压加联合堆载是可以加快处理时间，达到较好的处理效果。

三、对于内业资料的搜集与整理

现场所用材料的厂家报验、进场合格证、复试报告、以及真空后沉降观测均由杨坤搜集与整理。认真完成安全文明施工管理、施工周报、施工日志、安全月报等工地现场相关资料的填写与整理。达到现场施工资料先行，保证了现场资料的完整性。

四、该工艺的社会、经济意义

真空预压软基处理施工技术研究 篇3

关键词：真空预压软基处理高速公路

0引言

真空预压的施工工艺比较复杂，适用于不舍透水砂层的软土处理段落，当处理土层中有充足的水源补给的透水屡时，要采取一定的措施隔断透水层。采用这种措施土体固结快，强度相应提高，可提高填土速度，缩短工期，而不至于在施工时发生猾移。土体内固结压力分布比较均匀，可使施工期的沉降速度加快，并减少次固结沉降，能较快的减少工后沉降，但這种处理措施的造价相对比较高。现以某高速公路项目施工情况举列说明。

1工程概况

某高速公路项目一标段用真空预压软基处理方案。主要工程数量有：加固面积4438平米。砂垫层(80CM)3670立方，塑料排水板42471米，PVC管1203米。有纺土工布9118平米，预压土方2843立方。该段地处于淤泥质粘土、亚粘土地质段。本工程工期要求紧、质量要求高，时间短任务重。为此根据实际要求对软土地基段采用抽真空联合堆载预压的处理方法。

2施工方案

根据本段工程进展现状，已完成了打设塑排板(塑料排水板的简称，下同)的工作。下步工作便是铺设砂垫层，敷设主、支滤管、再铺设砂垫层，埋设监测装置，挖密封沟，铺设细砂，铺设一层有纺土工布和二层真空膜回填密封沟，安装射流泵相应的管路，抽真空、观测等等。下面说明其做法(顺序由上而下)：

2.1一层砂垫层前，要对场地表面平整。整平的场地内高差≤5cm。砂垫层铺设厚度20cm，且均达到均匀、密实、表面平整。塑排板外露头应出露至砂垫层表面，并倒向一侧，以避免砂砾从塑排板端部漏入塑排板芯与滤膜之间，形成井阻现象影响膜下、真空度向深部的传递。

2.2敷设干、支滤管前，先对场地进行测量。然后按设计施工图纸的集合关系，施放出干、支滤管的走向线。主、支滤管的材料，分别采用PVC管，主管采用巾100、支管中60、滤管上必须打滤眼，滤眼直径8ram，间距4cm，为防止砂砾进入主、支滤管内堵塞管道，应用有纺土工布(300g／m)缠绕。滤管铺设前，对管子的接长和交叉，应事先加T_--通、三通、四通软接头配件，以便施工使用。施工人员要特别注意管子连接部位的施工质量，必须做到管子不漏气。

2.3开挖密封沟当第一层砂垫层铺设完毕，在敷设滤管的同时，便可安排一部分人远开挖密封沟，密封沟的内边口至滤管部距离应≥3.00m，沟深≥1.5m，底宽≥O.3m，上口宽≥1.5m-2.0.沟宜挖入粘土内，若就地无粘土时，应考虑将密封沟的尺寸比上述扩大0.3m0.5m，然后从外地运来粘土加以回填0.3m-O.5m(一定夯实)至要求端面尺寸。沿密封沟的边缘，在场周围填筑挡水梗，以利抽真空时场地覆水，便于增加场地内的荷载，提高加固场地的密封程度。

2.4埋设监测装置真空预压加固软基的监测装置，主要是膜下真空度和泵上真空度观测的真空表，用于观测加固场地沉降标和测定地下孔隙水压力的孔压计等，埋设的位置和数量符合设计要求。

2.5二次铺设砂垫层当主、支滤管铺设完毕，连续射流泵的管子接好，切经检验无误时，即立即铺设第二层砂垫层，厚度20cm(压实)，表面平整。厚度均匀。

2.6铺细沙和土工及真空膜先在砂垫层上铺设10cm的细沙。表面达到平整且密实。然后铺一层(300g／m)有纺土工布，土工布的顶破强度要求>／1600N，在其上再铺设真空膜，真空膜的技术标准应.满足下列要求：真空密封膜单层厚度大干0.14ram；抗拉强度≥100N／5cm；圃球顶破强度≥100KN：延伸率≥240％；渗透系数≤1.OE-10cm／s：膜间搭接长度1.5-2.0m，膜的搭接方法必须用热合黏法。

铺设的土工布和真空膜的松紧要适度，不宜过紧或太松，过紧了因抽真空和加堆载引起地基的沉降.可能会使膜被拉破而损坏。太松了会影响下真空度的上升。

真空膜的热合黏接，一定要认真细微，不得出现漏气现象。

土工布的搭接采用手工或机械缝合都可以，但缝制的线条要平直、均匀、结实。缝线用尼龙粗线。

铺设真空前，要求派专人。逐一检查场地表面是否有尖锐器物，如铁丝头、沙子中的尖锐石头、贝壳等，如发现时予以处理，免得刺破密封膜而漏气。

2.7回填密封沟在真空膜铺设完毕后，即对密封沟回填，真空膜的外边缘，应沿密封沟被坡面、沟底、铺至外坡面上50cm止。回填土应采用不含硬块的粘土，回填时要夯实，保证场地四周密封而不露气。

2.8按照设计，要求每个处理段按800-1200m²安装一台7.5KW真空泵，并配备一定数量的设备备用，以便于射流泵出现故障时能够及时维持设计要求真空度。连接射流泵的主滤管的管子。连接真空管子和沉降杆，由膜下伸至膜土时一定要处理好真空表管子和沉降标杆，由膜下伸至膜上时，定要处理好真空膜的关系，不得有漏气现象发生。另行在行人必经之路，铺麻袋草垫以保护真空膜。

2.9试抽气在上述一切工作完成(此时场地未覆水)，电源接通后，便可以试抽气。通过试抽气，检查场地的密封程度，检查仪表、设备运行状况，观测真空度上升速度等。一般情况下，试抽气一周内膜下真空上升到80KPa左右，即认为密封状况良好，可以进入正常稳定抽气阶段。

2.10铺土工布、细沙和粘土当由试抽气进八稳定抽气阶段达到10天以上后，即可在真空膜上铺设第二层土工布，覆盖全场地至密封沟的外边缘。一则保护真空膜不受上部堆载施工的破坏，二则增强场地的整体效果，三则使地受力均匀，在土工布再铺设20cm厚的细沙和30cm粘土层。

2.11稳定抽气如前所述。由试抽气使膜下真空度上升至一80KPa以上，且保持稳定，便可认为进入稳定抽气阶段。

该阶段的工作应做好真空表、沉降标、孔压计的观测和记录。做好真空表的观测和记录，每小时不少于10次，(每日三班)，沉降观浏要求开始一月内，一天两次，上下午各一次(间隔12小时左右)；一个月后，每天一次，孔隙水压力观测。水平位移观测要求每天一次。

2.12拆除设备，监测装置等当稳定抽气达四个月，场地的平均沉降量达到了设计要求，且最后的沉降量小于10mm时，再征得监理工程师的同意后，便可进入维持抽气阶段。维持阶段的抽气，一般不超过15天。维持抽气结束后，立即组织人员拆除涉笔，监测装置。至此、抽真空的外部工作全部结束。

2.13编制竣工资料工程竣工、将编制下列资料：开、竣工报告、设计更改函、工程数量结算表。

3进度计划

按工期要求，稳定抽气的时间预计100天，则加上抽气前的准许工作20天时间所以每个处理段近四个月。组织机构：针对真空预压施工特点。开工准备阶段施工人员需要多一些，月10-15人(含电工、电焊工、测量员)。进入稳定抽气阶段。人员可逐渐减少，一块场地1-2人进行各种观测记录。

4质量保证措施

真空预压的施工和其他工程施工一样，工程质量的优劣，主要取决于人的因素。为此，我项目在本工程的施工中主要抓住人的因素进行工程质量管理。措施如下：①施工前，对所有参与施工人员进行一次思想教育，将提高工程质量的重要性和应搞好工程质量讲解清楚使之充分认识到搞好本工程质量的重要性，重视搞好工程质量的施工。②做好施工前的技术交底，使施工人员明确与本工程有关的设计、规范要求，在施工中做好心中有数。③要求质检员、材料员、施工员、严把材料关。对购进物资，不仅要有产品的合格证、质保书、还要厂方提供厂家营业执照、购进材料必须验收，只有经验收合格的材料才能用语施工。④制定奖惩措施，工程施工中将每月进行一次施工质量评比。对工程质量搞的好的场地进行表扬奖励，搞的差的给予批评罚款。采用激励机制，搞好工程質量。

5安全措施

为了确保工程的安全生产，保证无事故发生，全面贯彻安全生产第一，预防为主的方针，我公司调集精兵强将，成立了安全领导小组。组长由软基处理作业队长担任，配有专职安全员一名，并制定了有关安全制度和措施。①凡进入施工现场人员，必须戴好安全帽，严格按照施工规范进行施工，不得违章指挥和违章操作。严格交接制度，严禁酒后作业。②设备进场后，有关人员必须严格检查机械每个部件及安装情况，发现问题及时处理，确保设备安全正常运行。③安全人员随时检查设备安全运行情况，特别是加强用点安全管理。④电动机应按照施工规范。进行接地、接零，电缆、照明线路等需要架空的必须架空。⑤所有操作人员必须持证上岗。⑥对违反安全制度的人员、安全员、可按警告、罚款、清除出场等处理。

6环境保护

①组织人员认真学习国家环保的有关政策及法规。②材料场地应堆放整齐，每班交接时，应及时清理现场和垃圾，做到文明施工③控制燥声，按有关规定，施工现场燥声不应大于50分贝。④真空预压处理。工作时抽出的地下水应及时派入河道水沟，不能直接排入农田、鱼塘、以防环境污染。

真空预压处理软基技术及其发展 篇4

1 真空预压法加固机理

真空预压是使加固区域内的土体造成负压,使边界的孔压降低,土体中的原有孔压便与这些边界的孔压形成一定的压力差并且发生不稳定渗流,随着时间的增长,土体中的孔压逐渐降低,降低的孔压转变为土体的有效应力。由于孔隙水压力是球应力,所以真空预压时减少的孔压(增加的有效应力)是各向相等的,因此,地基中土体单元的莫尔圆大小并没有改变,只是向右发生平移,当荷载卸除后,被加固土体由正常固结状态变为超固结状态,和加固前相比,强度增加。由于真空预压时土体不会产生剪应力,因此,即使真空荷载一次性施加,地基土也不会发生剪切破坏从而可适应快速加荷的需要和缩短工期。

2 真空预压停泵标准的讨论

目前真空预压停泵标准归纳起来主要有两大类:1)施工消除地基沉降大于设计要求;2)停泵前的地基沉降速率小于规定值。前一标准的理论基础是将最终沉降(以设计计算值为准)减去施工沉降后的残余沉降控制在允许范围内即可。存在的问题:地基土物理力学性质难以通过工勘及室内土工试验精确把握,难以为沉降计算提供精确的土性参数;设计计算公式建立在许多简化假设的基础上,而且瞬时沉降和次固结沉降难以准确计算,沉降修正系数难以准确取得。后一标准的理论基础是工后沉降与路面结构施工前沉降速率有相关关系,控制住预压结束时的沉降速率便可控制住工后沉降。存在的问题:软土属于严重的非线性弹性材料,由于软土的超固结特性超载预压地基沉降速率在卸载前后将有很大不同。

3 新型排水材料的发展及应用

3.1 新型排水材料

真空预压中传统的竖向排水体主要有袋装砂井和塑料排水板,常用的水平排水体主要有砂垫层、砂沟和盲沟。随着技术的发展,出现了很多新型排水材料。

1)整体式排水板:

目前国内市场上使用的绝大部分是分体式塑料排水板,这种形式的排水板滤膜包覆在芯板外面,与芯板不粘结,存在外观差、强度低、隔土性差、芯槽容易堵塞等缺点。整体式排水板的滤膜和芯板通过热合紧贴在一起,这与分体式排水板有较大的不同,该形式的排水板具有整体性好、节省滤膜材料、排水空间大等优点。

2)可测深排水板:

是一种能准确反映排水板经打设后在软土地基中的深度的一种新型排水板,它是在“排水板打设深度要得到严格控制,确保地基加固质量”的要求下诞生的,可有效制止少打、漏打等偷工减料现象。可测深排水板目前主要有“数字式”和“铜丝式”两种形式。

3)塑料盲沟:

国外在20世纪70年代开发出塑料盲沟并应用于工程,我国于80年代中期开展塑料盲沟的研制,90年代初研制出第一代产品。塑料盲沟由塑料盲沟体和外包土工无纺布的滤膜两大部分组成。和传统的盲沟相比,塑料盲沟具有表面开孔率高、集水性能强、孔隙率大、排水性好、耐压能力强、柔韧性好、适应土体变形能力强、重量轻、加工简单、施工方便的优点,目前在我国的应用处于推广和进一步完善、发展的阶段,塑料盲沟多用作水平排水体。

4)软式透水管:

是以经防腐处理并外覆聚氯乙烯(PVC)或其他材料作保护层的弹簧钢丝圈作为骨架,以渗透性土工织物及聚合物纤维编织物为管壁包裹材料组成的一种复合型土工合成管材。软式透水管既可用来作水平排水体,也可用来作竖向排水体。

3.2 新型排水材料功能分析

在区域密封良好的情况下,软式透水管和普通砂垫层中膜下真空度上升速度基本相当,从整体上看,采用塑料盲沟和软式透水管代替砂垫层作为水平排水体能保证抽真空后一定的时间内膜下真空度达到设计要求,塑料盲沟和软式透水管已经具备了作为水平排水体排水和传递真空度的两大功能。

4 真空预压联合技术的发展

1)真空预压法与碎石桩的联合应用:

真空预压法与碎石桩是两种性质不同的软土地基加固方法。前者是在不改变土体内部成分,通过降低土体含水量和提高土体内部密度而达到改良软土的目的,它可以在很软的地基上进行施工、加固;而后者本质上是在软土内添加坚硬的碎石,同时置换掉一部分原有的软弱土层并形成柱体,与原有土体组成复合地基,从而达到对原有软基进行改良的目的。在加固机理上两者可以互相补充,相辅相成。

2)真空预压法与强夯法的联合应用:

某工程采用高真空降水+强夯+冲击碾压联合技术,首先通过高真空降低地下水位,接着进行强夯,通过冲击碾压力使地基中的孔隙水压力突然升高,孔隙水由高真空排水系统抽出使孔隙水压力又消散,土体随之固结,最后采用冲击碾压加固表层2 m～3 m因强夯表面波传播而无法密实的松土层。在软基处理过程中,强夯和冲击碾压主要用来消除地基沉降,高真空降水则为前者创造良好的工作条件,三者动静结合,相辅相成,形成“优势互补,强强联合”的软基处理新技术。

3)真空预压法与搅拌桩的联合应用:

利用水泥与土的物理化学反应,改善土的力学性能,使软土结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥土,形成由桩和周围被改良的土体共同组成的复合地基,减小地基的总沉降量;同时利用真空预压法,缩短排水路径,加快软土地基中水的排出速度,缩短土层的固结时间,并尽可能在结构固有的施工和预压期内完成所需的沉降量,以达到控制工后沉降量的目的。竖向排水体可以设置的较长,以提高深层加固效果。

4)真空预压法和混凝土芯砂石桩复合地基技术的联合应用:

特别适用于对工后沉降要求严格的深厚软基处理。一方面利用混凝土芯桩的高强度分担荷载,相应降低桩间土的荷载压力和沉降量;另一方面,真空预压时,可利用芯桩砂石壳作为地基中的竖向排水体,加速桩间土的固结,加速沉降发展,加速强度增长,有效提高施工和预压期间的沉降,以控制工后沉降。

5 结语

1)设计理念的发展:

地基处理设计与施工以控制工后沉降为目标的新思想逐步成为工程技术界的共识。变形的控制隐含着对稳定性的控制,而且要求更高更合理。按工后沉降控制设计需重点研究解决工后沉降量的计算等问题。控制工后沉降地基处理新理念的出现,带动了地基处理设计理论与方法、检测与施工技术的重大改变和深入发展,真空预压法的发展也要适应这一趋势。

2)提高地基的深层加固效果:

目前设计者对排水体需穿透高压缩性软土层一般都已认识到,但对因下卧层的压缩导致的地面沉降多未进行认真的分析验算,实际上,许多工程工后沉降过大的原因是下卧层工后压缩量大引起的,设计人员应进一步提高对真空预压法处理软基的认识,认真分析计算整个压缩层而非仅仅是高压缩性土层的压缩量和加固需要消除的压缩量,从控制工后沉降出发合理确定加固深度、间距及预压荷载。

3)新型排水材料的发展:

对较为深厚的软土,为保证加固效果,需要提高排水板的尺寸与通水量,目前已经在工程中开始应用宽度150 mm的排水板,对于加固深厚软土地基而言,提高塑料排水板的通水量是排水板发展的一个趋势。另外,由于分体式塑料排水板存在着种种缺陷,整体式排水板有可能取代目前常用的分体式排水板。

4)联合技术的发展与应用:许多工程若单独利用真空预压法将难以取得预期的加固目的,此时若将其他一些已经成熟的技术手段考虑进来,组成联合技术,则可在规定的工期和成本投入的情况下满足工程建设的需要,因此应发展真空预压法与其他方法的联合技术的开发与应用,以满足不同工程建设的需要。

摘要：回顾了近年来我国真空预压法的发展现状,论述了真空预压的停泵标准,介绍了新型排水材料的发展和真空预压联合技术的发展,并对真空预压法进行了展望,为进一步研究真空预压处理软基技术提供了参考。

关键词：真空预压法,地基处理,加固机理

参考文献

[1]娄炎.真空排水预压法加固软土技术[M].北京:人民交通出版社,2002:1.

[2]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[3]张德强,张丽.真空预压法加固软基施工工艺及其改进[J].山西建筑,2006,32(15):88-89.

[4]黄亦楠.深厚软基处理的现状分析及前景展望[J].湖南交通科技,2005,31(3):121-122.

真空预压技术 篇5

王必卫

范伟

霍广勇

[摘要] 堆载预压法和真空预压法同属排水固结法，二者各有优缺点。本文结合工程实例，详细论述了堆载预压和真空预压联合加固软基的原理和施工要点。[关键词]堆载预压：联合；真空预压；加固；软基。

一、概述

沿海地区广泛分布着含水量高、透水性差、压缩性大、强度低的海相沉积软弱粘士层，其地基承载力和稳定性很差，在荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差，影响建筑物的正常使用，因此，这种地基通常需要加固处理。排水固结法中的真空预压法和堆载预压法就是处理软弱地基的常用方法，二者加固地基的原理相同，只不过是施加预压的加载方式不同。真空预压法与常规的堆载预压法相比，具有加荷速度快、无需堆载材料、加荷中不出现地基失稳现象等优点，其最大缺点是预压荷载偏小（不超过100KPA）；而堆载预压法工期相对较长，需大量的预压材料，但其优点是最大预压荷载不受限制。若能将真空预压与堆载预压联合加载就刚好可以发挥二者的优点，而理论分析和工程实践都已证明真空预压法与常规的堆载预压法是可以联合使用的，这两种方法在加固软土时分别产生的负超静水压力（真空预压）和正超静水压力（堆载预压）是可以迭加的，由此产生的有效应力迭加在一起，最终使土体产生垂直压缩变形、强度增长。

堆载预压法有个特例就是用建筑物的自身重量（比如路堤土等）作为预压荷载，加固结束后不再卸载，从而节约投资、缩短工期。为和常规堆载法区分，这里称之为自载预压法。在用排水固结法加固软基过程中，为了加快施工进度、提高加固效果，把自载预压法作主要荷载，而把真空预压当作超载来进行联合加载时，我们称之为自载联合真空预压法。

二、自载联合真空预压法在沿海公路建设中的应用

在深厚软弱地基上修建公路，通常采用自载（路堤土）预压法处理地基，但其往往面临两方面的问题：

1、工后沉降量过大问题

在公路设计与施工时，虽然对桥头和路堤的工后沉降量提出了明确要求，但却难以做到。一是因为估算的沉降量本身就不易准确控制；二是因为预压期往往是在没有施加路面荷载的情况下确定的，因此当铺上了路面之后，路基在路面荷载的作用下又会产生新的沉降，从而使工后沉降达不到要求。有的地方为此对路堤或桥头采取了等载预压的措施，即用与路面荷载相当的堆载先对地基预压一定时期后，再将此堆载卸掉修建路面，但是这就有一个寻找土源、重新移弃堆载土的问题，既不经济，又不环保。

2、加载过程中路堤稳定及工期过长问题

采用堆载或自载预压法处理软弱地基时，始终得考虑路堤的稳定而必须分级加载，且加载后要稳定一段时间以便地基强度的增长能随得住荷载的增加，否则就容易在施工中产生滑坡或导致软土侧向变形过大、土体固结达不到要求，因此施工速度较慢、工期过长。

如果在自载预压的前提下再辅以真空预压进行联合加载，实际上是在对路基实施超载载预压加固，超载部分就是由真空荷载来代替，该荷载施加方便、迅速，其最大荷载可达80-95KPA，相当于4-5M的填土荷载，大大超过路面荷载（30KPA）和一般的超载（2M左右的填土），这不仅实现了等载预压、而且还真正起到了超载预压的加固作用。因此，在对修建在沿海软基上的公路路基进行加固处理时采用自载联合真空预压法，可以解决以下三方面的问题：

1、沉降问题，使地基的沉降在联合加固期间被基本消除，路堤在使用期间不致再有过大的沉降和沉降差，大大减少桥头跳车。

2、稳定问题，联合加固能加速地基土抗剪强度的增长，从而提高地基承载力和稳定性。

3、工程加快，能加快路堤的填筑速度，缩短工期达三分之一以上。

三、自载联合真实预压法加固地基的实施

自载联合真空预压排水固结法加固地基是由排水系统（垂直及水平）和加压系统两部分组成。排水系统的主要作用在于改变地基原有的排水边界条件和借助排水系统来传递真空压力，增加孔隙水排出的途径、缩短排水距离，减少加固时间；加压系统就是使地基土的有效固结压力增加而产生固结的荷载，即路堤本身自重和真空荷载。排水系统是一种手段，如果没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到加固；如果只增加固结压力，无良好的排水系统或不缩短土层的排水距离，则不能取得好的加固效果或不能在预压期内尽快地完成设计所要求的沉降量，强度不能及时提高，加载也就不能顺利进行，工期要求将得不到满足。所以上述两个系统都是必不可少的，设计时总是要联系起来统筹考虑。自载联合真空预压加固的示意图如图1。

图1自载联合真空预压法加固软基示意图

自载联合真空预压加固地基时，一般先在软弱地基上按真空排水预压法的施工程序进行施工，即依次进行铺设砂垫层、打设垂直排水通道、铺设主滤管、安装抽真空装置、铺密封膜等工序，在经试抽空并确认没有漏气发生后，就可进行路堤的逐层填筑施工。

在具体施工时要注意以下几点：

1、一定得等膜下真空度稳定、并达到设计要求之后才能进行路堤施工，否则堆载上去之后一旦出现漏气问题就难以处理了。

2、为了防止堆第一层土时将密封膜和膜上的保护层弄破，最好在膜下也铺一层热粘针刺无纺土工布或编制土工布，以防膜被堆载中的尖利物戳破。

3、施工第一层堆载土要十分小心，可适当厚些，最好在40-50cm左右，铺设时尽量找平，先进行人工摊铺后再用机械由近向远逐步推进，压实时由轻到重进行多遍碾压。

4、第一层填土铺完碾压后不要急于铺第二层，观察一下膜下真空度的变化，以检查有否漏气。若没有异常情况发生，则可一边抽真空，一边像路堤正常施工一样分层往上连续铺筑碾压，这样才能充分发挥自载联合真空预压的长处。

5、堆载时要注意保护膜面上的沉降观测标杆，并在堆载前进行一次测量，以记好堆载前沉降曲线的起点，便于日后对加固效果进行分析。

6、一些特殊的地方（如桥头高填土）采用联合加固时，要密切注意对已有构筑物的影响，避免一些意外事故发生。

四、工程实例

深圳市宝安区某快速干道一路段长159M，宽约50M，设计填筑的路堤高5M。当时因某些原因工期要求已落后4个多月，为了赶上工期，设计与施工单位采用自载联合真空预压的加固方法加固地基，最终不仅加固达到设计要求，而且工期也弥补上来。这是自载联合真空预压法运用得比较成功的一个实例，详细介绍如下：

1、路基土层的地质概况

地质勘探资料表明，该路段自上而下由以下几层组成：

第一层，人工吹填土，厚为0.3-0.5M；由粉砂、细砂组成，含少量细碎贝壳和淤泥； 第二层，耕植土，厚0.5-1.3M，松散，含植物根系；

第三层，淤泥混砂，饱和、软塑-流塑，富含有机质，局部夹粉砂，该层含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低，是地基加固的主要对象；

第四层，粉土或砂混淤泥，厚3.5-73.5M，底板埋深一般在7.5M、最大为10.5M；饱和，该层渗透性较好，k=10-3-10-4cm/s；

第五层，淤泥或淤泥夹砂层，层厚大于10M，饱和、流塑-软塑、强度低，含水量高，孔隙比大、压缩性高、强度低，也是加固的主要对象；

第六层，淤泥质粘土层，饱和，软塑状，粘滑，含大量贝壳及腐植物，分布均匀，钻探未钻穿，应该说这也是一层需处理的对象，其对路堤的后期沉降会有较大的影响。淤泥软土的土工试验综合成果见表1所示。

表1

淤泥软土的物理力学指标

2、施工简况

（1）场地打设了深20M、间距1.3M、直径为7CM、呈梅花形布置的袋装砂井作为垂直排水通道；表层铺设厚度为70CM的中粗砂垫层，作为水平排水通道。（2）在加固区外采用淤泥搅拌墙（深7M、局部10M）及垂直插塑（深5M）等密封技术，对第四层粉土及砂混淤泥进行封堵，以保证加固区内有较高的真空度；实践证明这二项技术起到了作用，在试抽时膜下真空度一天内达到80KPA，而停抽一天后真空度才损失2KPA。

（3）密封膜上铺设了40#扁丝机织土工布（抗拉强度40KN/M）以保护其不被刺破。（4）抽真空装置安排12台套，其中2台套为备用。平均每台套担负800M2 面积，滤管间距为6M。

（5）在抽真空开始、膜下真空度达到80KPA后的30天才开始用吹填方式填筑路堤，填筑共分五层，层厚依次为1.2M、1.6-1.8M、1.0M、0.5M、0.5M，共5M厚；历时67天，此后自载联合真空预压又历时124天完成加固。实际的加载历时曲线见图2，联合加载的典型断面如图3。

图2实际的加载历时曲线

图3联合加载的典型断面

3、自载联合真空预压加固的效果与分析

加固现场设置了真空度、地表沉降、水平位移和孔隙水压力等观测项目，观测结果表明加固取得了较好的效果。

（1）加固中最大沉降速率达到72MM/D，发生在抽真空的初期；在联合预压加固中，每次加载的头几天沉降速率也都在40-50MM/D；远远超出规范要求的沉降速率宜控制在20MM/D以下的标准。整个填筑过程中路提始终是稳定的，没有出现任何失稳的征兆。路中心点平均沉降达277.5CM，估计固结度达到90%左右，基本满足工后沉降量〈30CM的要求。典型断面的荷载——沉降曲线见图4。

图4典型断面的荷载——沉降曲线

（2）孔隙水压力的观测结果（见图5）表明，开始抽真空时孔隙水压力就开始下降，形成负超静水压力，在地下9M深的测头孔隙水压力值下降较快、较大；在吹填加载期间，每加一级荷载，各个测头的孔隙水压力值均明显地出现短暂的增大、随后很快便稳定，在吹填加载5M的整个过程中，其最大累计升幅为30KPA（发生在埋深18M的测头处），其余为10-20KPA，而且所有测头读数都未超过出孔压初时的稳定值。这是由于在加固区内始终丰在着稳定的真空压力，其产生的负超静水压力抵消了相当一部分堆载过程中始终处于低孔隙水压力的稳定状态，没有出现滑坡和失稳现象。也正因此才大大缩短了堆载和维持堆载稳定的时间，加快了工期；该工程比常规的堆载预压法提前了4个多月的工期，保证了全线按时通车。

图5加固中孔隙水压力时间过程线

4、小结

真空预压技术 篇6

关键词：真空加堆载联合预压；真空预压；前湾三期；软土地基

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）29-0033-03

我国沿海地区分布着大量近代沉积的软土地层，这种软土地层含水量高、孔隙比大、渗透性差、强度及承载力低，且具有明显的流变性和一定的结构性，在这种软土地基上修建工程必须进行加固处理。目前多采用技术上较为成熟、费用较为节省的排水固结法。真空预压属于排水固结法，是由瑞典皇家地质学院于1952年提出的，20世纪80年代真空预压法在我国得到大力推广和应用。

1 真空预压加固机理

真空预压排水固结法主要是对软土地基施加负压，在负压作用下，软土地基中的空气和水逐渐排出，孔隙水压力不断降低，从而土体有效应力不断增加，达到提高土体强度的目的。它通过插入软土地基中的塑料排水板（砂井）等作为竖向排水通道，砂垫层作为水平排水通道，通过埋在砂垫层中的滤管将竖向、水平排水通道连接形成系统排水，在处理区砂垫层表面还要铺设密封膜，四周做密封沟，使得处理区成为一个密封的整体，布置在处理区四周的射流真空装置与滤管连接，利用射流真空装置区域内外的大气压差，作为预压荷载，在负压作用下，软土孔隙中微细水、气泡排出，从而达到加速地基固结沉降的目的。为了加快地基的固结速度和加固效果，往往将真空泵抽取的水排放在密封膜上储存，作为预压荷载，即所谓的真空加堆载联合预压。

2 真空预压在前湾三期工程中的应用

青岛港前湾三期工程是国家“十五”重点工程，工程2000年开工。为了加快堆场建设进度，为青岛港实施外贸集装箱西移创造良好的硬件条件，我们在工程建设中首次采用真空加堆载联合预压工艺。实践证明，该技术加快了工程进度，降低了工程造价，经济效益和社会效益非常显著。现就该技术在工程建设中的应用综述如下：

2.1 主要内容和技术参数

在前湾三期工程建设中，真空加储水联合预压法进行地基处理是为了加快堆场建设进度、降低工程造价而采用的新工艺。为在保证堆场质量的前提下最大限度地加快进度、迅速提高地基固结度，我们开辟了真空预压试验区，对固结度与各种边界条件的关系进行了初步的研究探讨，以为后续的真空预压施工提供指导。

主要参数：膜下真空度≥80kPa，膜上覆水1.2m，卸载标准为平均固结度≥85%。

2.2 实验试用情况

在前湾三期工程吹填区开辟75×75m试验区，8台真空泵。设15个空隙水压力仪探头，1组分层沉降仪，1组水位仪，2组深层水平定位仪，5组真空表。铺膜抽气后7日达到满载80kPa，一月后，针对该工艺在前湾港区的可行性，邀请天津港湾工程研究所的技术专家召开专题会，研究观测资料，进行论证。实验历时80天，其中加载期7天，真空加覆水预压期60天，停泵后的维持期13天。经过观测资料的分析与理论计算对比，进一步论证了前湾三期工程地基加固采用真空预压的可行性，并提出了施工过程中对影响加固效果的边界条件应采取的

措施。

2.3 主要技术指标及在施工过程中应采取的措施

通过对真空预压试验区的地质资料和观测结果的充分分析研究，得出固结度与边界条件的关系及在施工过程中应采取的措施，结论如下：

2.3.1 固结度与地质条件的关系：前湾三期工程吹填区的地质情况基本为场地上部，为第四系，由人工堆填、吹填土，结构松散，欠压密，其下为海相沉积成因软弱土体和松散砂，厚度大，欠固结，强度低。由于海相沉积层固结速率快，因此，在采取压膜沟或密封墙等措施解决了边界的问题后，适宜采用插板加真空预压的方法进行处理。下层的粉质粘土透水性差，虽然其固结度最低，为90%，亦达到设计要求。

2.3.2 固结度与排水通道的关系：塑料排水板及上部砂垫层为固结的竖向和横向排水管道，在前湾三期工程中采用B型排水板、40cm砂垫层的指标是合适的。但其施工质量必须严格控制，实验中在排水板下埋设的空隙水观测结果表明，对排水板下0.5m以下的范围，空隙水压力虽有变化，但幅度较小。因此，排水板必须按照设计要求的深度和间距施工，穿过需加固地层。砂垫层的含砂量必须控制在规定范围内，如含泥量过高，会堵塞滤管，影响加固效果。

2.3.3 固结度与抽真空设施的关系：工程实施中其滤膜铺设、滤管布置、压膜沟设置及真空泵设置等均需参考国内同类地质情况的施工经验，证明可行。针对前湾三期工程的地质情况，每台真空泵负责800～1000m2是适宜的，能够保证膜下真空度达到设计要求。施工中，滤膜接缝、压膜沟或密封墙必须严密，可缩短达到恒载的时间。适当覆水能增加密封性，并增大预压荷载。

2.3.4 关于压膜沟与密封墙的设置：检测结果表明，塑性指数Ip为7.8～9.5、容重为18.9kN/m2的表层粉土层在不进行人工处理的情况下，膜沟密封条件可满足真空预压的要求，对于粗颗粒土（如表层的回填风化砂或沉积中粗砂）在地表表层（深层）广泛存在的情况下，膜沟区应拌和粘土密封墙，密封墙深度应大于强透气层的底面，以切断强透气层。实践中，若区域边界存在强透气层，埋深较浅且厚度较小，可根据现场情况采用适当加深压膜沟的方法，亦可达到密封效果。对于埋深较深的强透水层，通过试验区的观测表明，不影响真空度深度方向传递，并进一步验证了只要膜下真空度达到并保持在设计值以上，真空预压荷载就能等同于堆载预压荷载作用在被加固土体上的真空预压加固处理。

2.3.5 边界外施工对预压固结度的影响：真空预压大面积施工中，应尽量避免在抽气作业的真空预压施工区周围（边界距离15m以内）打板作业，以降低打板对真空预压区膜下真空度的影响；对于真空预压连续作业的情况，可采用挖除卸载区砂垫层、切断塑料排水板的方法，降低对预压区的影响。

2.4 真空加堆载联合预压技术经验总结

真空加堆载联合预压技术通过实验及在前湾三期工程堆场软基处理中大面积的推广使用，积累了大量的施工技术数据及经验。使用该工艺在前湾三期工程中累计处理软土地基108万m2，通过施工过程中的质量控制和堆场使用后的情况表明：真空加堆载联合预压技术在处理软土地基方面质量可靠、节省投资、大大加快了工程进度，为工程早日投产、产生效益发挥了巨大的作用，在今后的工程建设中值得大力推广使用。

2.5 经济效益情况

真空加堆载联合预压技术具有施工方便、速度快的特点，尤其适用于软土地基的加固。相同条件下，比堆载预压节省了土方倒运的时间；工程造价较堆载预压相比，也有较大幅度的降低。试验成功后在前湾三期工程中大面积实施，大大加快了后方堆场的建设进度，为青岛港实施一大转移创造了良好的硬件条件，经济效益和社会效益非常

显著。

该工艺在前湾三期工程的应用系青岛港建港史上首次，实践证明是成功的，具有较强的推广前景。类似地质情况下，若条件许可，采用塑料排水板、真空加储水预压法进行软基处理，亦可达到加快工程进度、降低工程造价的目的。

作者简介：刘克臻（1971-），男，山东即墨人，中交投资有限公司工程师，研究方向：港口工程。

真空预压技术 篇7

关键词：真空联合堆载预压法,原理,工序,技术

一真空联合堆载预压法的加固技术

所谓真空联合堆载预压法就是在进行预压堆载的同时结合大气自身的压力 (10t/m2) , 促使其压力与堆载预压间得到相互结合, 有效的将其作用得到合理的发挥, 并促使土体进行快速的固结收缩。真空联合堆载预压法主要是采用薄膜作为隔离材料, 对所需加固的软基进行密封, 其次, 借助射流泵的作用, 将其内部的真空抽离, 主要通过在加固体表面铺设砂垫层, 通过在砂垫层中铺设的管道和竖向排水提袋装沙井来对所加固区域进行空气及水分的抽离, 使其保持真空状态。导致地表砂垫层出现负压, 促使其负压主要通过真空管路及竖向排水体逐渐延伸至深度, 并逐渐扩散至土体四周, 促使加固上体的内部及排水管道、砂垫层内部出现压差, 通过压差的作用, 促使土体内部的孔隙水逐渐通过排水管道流出, 使孔隙水的压力逐渐降低, 有效的将上体得到固结压实。其实际是通过将地下水气在不断的抽出的同时, 使真空度传递至加固土体内, 并形成一定程度的真空负压及负压梯度的过程。其目的就是通过真空联系预压技术能够将土体得到充分的加固收缩。

二真空联合堆载法施工技术的应用

1.加固作用

真空联合堆载预压法主要是在真空预压与堆载预压的基础上改进出来的一种软基处理技术, 其实施满足了真空预压及堆载预压的双重作用, 主要在荷载量大且承载力要求较高的公路工程中得到实施。其技术主要有以下几方面优势:

(1) 加固速度。

对工程进行真空预压的阶段, 其真空度主要经过滤管、砂垫层及垂直排水通道逐渐扩展至上体内部, 从而使土体内部存在的孔隙水通过压差的作用下排出, 致使土体出现排水固结。真空堆载及联合预压阶段主要是在真空预压的基础上对路堤进行堆载预压, 其作用, 一方面可以提升土体内部的空隙水压力, 另一作用是将砂垫层与垂直排水通道中的空压处于负压状态, 使地基中孔隙水的压差逐渐增大, 有利于提升土体的排水效果, 固结的速度越快, 其加固效果就越明显。

(2) 对其深度进行加固。

引起孔隙水压力变化的深度决定着其加固的深度。真空度是造成孔隙水发生变化的关键因素之一, 其真空度主要关系着深度的传递与竖向排水体的井阻。根据相关资料表明, 真空度的沿深度与堆载时总应力的沿深度相比, 其衰减程度会显得低一些。所以, 真空联合堆载预压方法的加固深度大于普通的堆载预压方法。

(3) 促使深度的增强。

在对软基进行真空联合堆载预压加固的施工中, 若真空度达到80kPa时, 真空等于高速为4～5m的填上荷载, 促使该方法在预压的过程中大大超出等效超载的高度, 并结合其固结速度与影响深度的作用, 有效地提升地基的强度得到增强, 从而提高其幅度。

2.地基的稳定性

在真空预压的基础上采用真空联合堆载预压的方法, 能够增加堆荷的外载。由于真空自身所会产生一定的负压, 致使土体出现向内收缩变形, 可以将由于堆积而造成的向外挤出变形的现象得到消除, 所以, 地基在填土的过程中确保其稳定性能较好。其次, 地基会在施工的过程中出现地基向内的收缩变形现象发生, 相当于在路基的双侧增设反压护道, 促使其抗滑力矩得到一定程度的增加, 在对其进行抽取真空的过程中, 促使其产生负压, 有效的提升路基的稳定性。

三真空联合堆载预压法的施工过程

1.在湿软地基位置增设排水设施, 应选用常规的方式对其进行铺设砂垫层, 其次, 采用打袋装砂井, 其打穿的长度应控制在打穿淤泥层或者是不小于20m的位置最佳, 其间距通常不得超过1.5m。

2.埋置检测仪器设备。按照地基的状况, 在试验段的地基设置两个检测断面, 设置孔隙水压力仪、测斜仪、表面沉降板及真空度测定仪等设备, 其目的主要是对路基在加固前后的应力、应变变化情况就填土的控制进行有效的监测。由于真空预压侧向位移主要对准路基的中心, 空压会出现不断的下降, 因此, 不会对沉降作严格的要求, 而使侧移及空压系数作为主要控制指标。

3.对施工场地进行清理, 并设置排水管道。首先应对砂垫层表面进行杂物的清除, 确保不能存在碎石、竹签等尖锐性杂物, 避免对表面铺设的密封膜造成破坏。其次, 设置真空排水 (气) 管道, 选用PVC管为主要施工材料。由于高速公路的路堤是长条状的, 因此需要增设主管及滤管两种管道。主管的直径应控制在6cm。沿其纵向间距在30m的位置增设两条, 并在其主管上方每隔6m的两侧设置两条6cm的滤管, 使其主管与滤管之间采用软管连接的方法, 呈现鱼骨状分布在砂垫层的上方, 并将滤管埋进软基内部。

4.在主管的内部接出真空管路, 其实经过密封膜后与射流泵相连接, 使其各台射流泵的加固区域控制在600～800平方米之间。在对管路进行连接时, 应确保其接头的牢固、密封及具备足够的柔性。

5.在管道铺设完善之后, 需要对其进行增设密封膜。密封膜应采用聚氯乙烯薄膜, 因为此密封膜具备抗老化较好、韧性高、较强的抗穿刺性能、整体性及较好的密封性等优点, 其厚度应控制在0.14～0.16mm;其次在加固区域的周围挖设密封沟, 其密封沟的深度应不低于1.5m, 使其进入50m的位置最优, 其次, 密封膜在密封沟的内部进行翻转锚固, 采用粘性土进行回填密实, 并采用围堰注水的方式进行密封。

参考文献

[1]谢剑明, 殷坤龙, 魏金霞.真空联合堆载预压法加固软土地基的应用[J].西部探矿工程.2003 (11) .

真空预压技术 篇8

湖南某高速公路多段工程位于江边或通过淤泥池塘, 其中K12+250～K13+100, 长1 350 m、路宽30 m。工程场地地层分布复杂, 其内均为冲淤积成的松软土层, 具有高压缩性、高含水量、大孔隙、低密度、低强度的特点, 为减少工后沉降, 必须对公路软土路基进行处理。

该工程大部分路段场地内的土层有杂填土, 粘土, 淤泥质亚粘土, 粉细砂等组成。为缩短工期, 经多方论证, 对于软土层较厚的大部分路段采用真空预压技术进行加固处理。

2真空预压法的施工工艺

主要工序为:场地平整、铺砂垫层→前期勘探、埋设监测仪器→打设竖向排水体→粘性土柔性密封墙施工→铺设水平滤管, 安装真空泵→铺土工布、膜→开挖、回填密封沟→抽气管道和真空泵连接→抽真空、软基监测→抽真空稳定至设计天数→效果检测→卸除真空荷载。真空预压法处理软土地基的关键在于真空度的有效传递和稳定维持, 所以在其施工过程中需特别注意以下几点。

2.1 竖向排水体施工工艺

真空度是通过打设在地基里面的竖向排水体向下及向土体中传递的, 因此竖向排水体的施工工艺直接影响着真空预压施工的效果。常用竖向排水体的形式有:普通砂井、袋装砂井、塑料排水板。在本次工程中, 采用袋装砂井的形式。成孔方式采用振动沉管法, 即将带套有混凝土端靴的套管沉到预定深度, 然后在管内放入做好的袋装砂井, 拔出套管便形成了砂井, 要求拔管后带上砂袋的长度≤0.50 m。另一方面, 灌入砂袋的砂宜用干砂, 并应灌制密实, 砂袋长度应较砂井孔长度长50 cm, 使其放入井孔后能露出地面, 以便埋入排水砂垫层中。袋装砂井施工时, 所用钢管的内径宜略大于砂井直径, 不宜过大, 以减小施工过程对地基土的扰动。

2.2 水平排水体施工工艺

垫层材料应采用透水性好的砂料, 通常采用级配良好的中粗砂, 含泥量≤3%。施工中需注意。f

(1) 垫层平面尺寸和厚度符合设计要求, 厚度误差为±h/10 (h为垫层设计厚度) , 每100 m2挖坑检验, 在本次施工中, 因为水平垫层上铺设了双层的土工布和塑料膜, 所以垫层的厚度只有30 cm;

(2) 与竖向排水通道连接好, 不允许杂物堵塞或隔断连接处, 在本次施工中, 砂料都经过了一定的筛分;

(3) 尽量不扰动天然地基;

(4) 不得将泥土或其它杂物混入垫层, 以免堵塞滤管;

(5) 真空预压垫层, 其面层4 cm厚度范围内不得有带棱角的硬物。

2.3 水平滤管的布设

水平滤管有主、支管之别, 材料有钢管和PVC管二种, 在本工程中选用了后者。滤水管的平面布置可以有多种形式, 如条形、鱼刺形等。为保证真空压快速而均匀地传至场地各个部位, 可以根据场地大小和形状, 因地制宜地进行滤水管排列设计并增设几道主管, 这样即使个别泵停机检修, 对真空度几乎无影响。

2.4 塑料土工布、膜的铺设

真空预压施工中所用的密封膜为密封性、韧性好、抗老化性能和抗穿刺能力强的专用密封膜。其参考指标为:厚度≥0.14 mm, 抗拉强度≥100 N/5 cm, 延伸率≥250% (纵向) , 渗透系数≤1.0×10-10cm/s。加工好的密封膜面积要大于加固场地面积, 一般要求每边应大于加固区相应边4 m～5 m。而土工布则要求采用大于300 g/m2的无纺土工布。

为了保证整个预压过程中的密封性, 在本次施工过程中先铺了1层土工布, 然后再在其上铺设2层密封膜, 在每层铺好后都要检查和粘补了破漏处, 以保证最佳的密封性。而在加固区四周, 土工布和密封膜分别留有2 m～3 m和4 m～5 m的超宽余量。

2.5 密封沟的开挖和回填

本次工程采用了人工结合机械开挖的方式进行密封沟施工, 开挖宽度>1.0 m、深度>1.5 m, 有的地方达到了3.0 m, 进入淤泥层, 铺设密封膜后, 密封沟用挖出的淤泥质粘土回填, 并用挖掘机前斗夯实。在施工过程中边开挖、边埋膜、边回填, 同时埋好膜后在沟内覆水, 以更好地达到密封效果。

3真空预压法的施工质量监测分析

在本次工程中根据真空预压法加固公路软基的特点和施工过程, 并根据现场情况, 制定了详细的监测计划, 以保证其施工质量。在采用真空预压法进行地基处理的区域各布置一个监测断面监测断面桩号为:k12+400, k12+800和k13+080。现场监测项目主要包括表面沉降、分层沉降、真空度、水平位移、孔隙水压力和土压力6个方面。在以下分析中仅以k12+400断面为例。

3.1 真空度

真空度达到设计要求并维持稳定是真空预压法处理软基成功的重要保证。K12+400～k0+800抽空后真空度很快达到设计要求, 真空度正常。几天后真空度就达到82 kPa然后一直维持在82 kPa左右。图1即为部分路段监测k12+400真空度变化曲线, 从图中可见真孔度的大小随地基深度的增加而衰减这是因为真空度的传递受砂井井阻等的影响。

3.2 表面沉降和分层沉降

在本工程中对于真空预压处理段观测断面而言由于其抽真空施工一直比较稳定, 因此土体沉降也比较理想。从实测的沉降情况 (见图2) 来看, k12+400断面0105至0212抽真空期间最大沉降为Tb观测点363 mm, 最小沉降为Ta观测点275 mm, 平均沉降点为312 mm, 日沉降量最大达45 mm。在抽真空初期, 其沉降速率较大, 越到后来其沉降量越小, 但仍在持续沉降, 说明用真空预压法处理深厚软土地基时, 其主固结沉降速率渐趋收敛, 而其次固结沉降亦不容忽视, 尤其对工后沉降要求较高的软基而言。K12+400断面分层沉降环埋设8个, 其分层沉降时程曲线如图3所示。从图3可见, 土体真空度传递较深, 土体的沉降量主要发生在第5个分层沉降环 (深度为12 m左右) 以上的土体中, 这部分沉降占总沉降的85%, 从而可见真空预压法处理软基的深度较大。

3.3 水平位移

K12+400断面埋设水平位移监测管1个, 其水平位移变化值和水平位移时程曲线如图4所示。真空预压处理软基具有一个明显的特点, 其处理段在水平位移向内的。从实测的水平位移来看, 水平向位移在接近地表处最大, k12+400断面从1月5日开始抽真空以来至2月7日, 水平位移达到88 mm, 从图4中可见, 随深度的增加, 水平位移急剧减小, 这是由于受井阻等的影响, 真空度在接近地表处最大, 随深度的增加而递减。这里可以看出真空预压相比堆载预压而言有一个明显的优点:预压处理段的水平位移是向内的, 真空预压的这个优点十分有利于保证地基土体的稳定。但另一方面, 可能会导致真空预压加固区周围地基土体的开裂, 对周围已有建筑物或构筑物需采取相应的防护措施。在本次工程中, 对于附近其它设施88 mm的内向水平位移不会导致不良后果。

3.4 孔隙水压力和土压力

根据要求, 在真空预压区的3个监测断面布置了土压力盒和孔隙水压力计。每个断面3个土压力盒, 4个孔隙水压力计 (深度各为2 m、5 m、8 m、12 m) , 现场实测的土压力时程曲线和孔隙水压力时程曲线分别如图5、6所示。

从土压力时程曲线来看, 在抽真空阶段, 抽真空开始不久, 土压力值就有一明显的峰值点 (达到了设计值) , 并随着时间的增加, 土压力值平稳上升且随后趋于稳定, 反映了加载的全过程。从孔隙压力时程曲线来看, 在抽真空阶段产生的超静孔压是负的, 亦即孔隙水压力值随抽真空时间的持续增加逐渐下降并趋于稳定;另一方面这种变化的趋势随深度的增加反而趋于不明显:2 m处孔隙水压力变化明显, 5 m、10 m处孔隙水压力变化规律就不是很明显。这是因为真空度在砂井传递过程中会出现衰减, 特别是在没有打设塑料排水或打设质量不高的土体中真空度的衰减十分明显。这也说明了在真空预压的施工过程中保证其施工质量的重要性。

通过上述监测分析和采取有效的施工质量控制措施, 经检测验收, 本路段路基完全达到规范标准要求, 且工期较原计划提前了10天, 取得了工程良好的社会效益和经济效益。

4结论

(1) 真空预压法具有加荷速度快、无需堆载材料、加荷过程中不会出现地基失稳现象等优点, 使地基稳定性显著提高、工期明显缩短、工程造价降低。

(2) 真空预压法处理软土地基的施工过程中需特别注意竖向排水体的打设、水平垫层的铺设、水平滤管的布设、塑料土工布、膜的铺设和密封沟的设置等。

(3) 在真空预压法的施工过程中, 须建立科学的监测方法, 以有效地控制加载周期, 确定预压及施工的最佳时间, 是控制真空预压法施工质量的有效途径。

(4) 真空预压处理软土地基时, 水平位移是向内的, 这一方面有利于处理软基的整体稳定, 另一方面会引起周围地表面的开裂, 影响到已建的建筑物和构筑物, 需采取一定的措施加以防护。 [ID:5168]

摘要：本文结合工程实例, 详细阐述了真空预压法在高速公路软基处理中的应用, 并对其施工质量监测进行了详细分析探讨, 对软土路基处理效果进行了总结和评价。

关键词：高速公路,真空预压法,软基处理,质量监测

参考文献

[1]娄炎.真空排水预压放加固软土技术[M].北京:人民交通出版社, 2002.

[2]叶国良, 张敬, 郭述军.真空预压法加固软土地基的几点新认识[J].水运工程, 2004, (10) .

[3]王晓谋, 袁怀宇, 高等级公路软土地基路堤设计与施工技术[M].北京:人民交通出版社, 2001.

真空预压技术 篇9

传统真空预压排水固结技术主要的处理方式有真空预压法和真空-堆载联合预压法, 统称为传统真空预压法, 其是一种基于土的固结原理而发展起来的软土地基处理方法, 但存在以下缺陷:一是排水板易发生淤堵现象, 导致排水效果差、被加固土体的固结效果往往难以达到设计要求;二是真空度传递深度有限, 深层软基处治效果不甚理想, 且抽真空时间长, 有时难以满足设计、工期要求。为此, 我们需要在传统真空预压方法的基础上, 提出解决深层软土真空荷载传递以及排水板淤堵的方法———变真空预压排水固结技术, 以期提高加固效果。

1 真空预压排水固结技术工艺原理

真空预压法加固软土地基技术在地基处理方法中属排水固结法的一种。真空预压法是由排水系统和加压系统两部分共同组成。排水系统包括水平排水系统和垂直排水系统, 水平排水系统是指砂垫层及排水管道, 垂直排水系统是指塑料排水板或袋装砂井。真空预压法加固软土地基时, 在地基上施加的不是实际重物, 而是把大气作为荷载。抽气后, 密封膜内砂垫层中的气体首先被抽出, 其压力逐渐下降, 在密封膜内外形成一个压力差, 这个压差称之为“真空度”。膜内砂垫层中形成的真空度, 通过垂直排水板通道逐渐向下延伸, 同时真空度又由垂直排水通道向其四周的土体传递与扩展, 引起土中孔隙水压力降低, 形成负的超静孔隙水压力, 从而使土体孔隙中的气和水由土体向垂直排水通道渗流, 最后由垂直排水通道汇至地表排水砂垫层和滤管中被真空射流泵抽出, 由此土体产生排水固结变形, 土体的强度同时也得到增长, 达到地基加固的目的。

2 变真空预压排水固结技术处理深层淤土地基研究

变真空预压固结技术遵循真空预压排水固结的加固机理, 它是在真空预压的基础上对施工工艺进行了改进和优化处理, 以管、气路系统替代传统真空预压技术中的砂垫层, 通过管、气路系统将每根排水板连接, 真空度沿排水板传递至深层地基, 减少真空度的沿程损失, 每根排水板作为一个独立的负压排水通道, 保证出水率。针对高含水率、排水性能较差的流态淤泥, 采用真空荷载分级加载的方式, 使淤泥逐步形成稳定的骨架结构, 防止排水板周围土体形成致密的淤堵层, 进而确保真空在土体内能够较为均匀的传递, 提高淤泥地基整体加固效果。当地面沉降量明显降低时, 开启增压系统对土体进行增压, 加大土体内部压力差, 反复破坏软土结构, 提高土体渗透性, 加速水体流动速率, 进而实现有效降低土体含水率, 增强固结效果, 缩短固结时间。

3 应用实例

淮河入江水道运河西堤崇湾段为历史险工段, 该段堤身、堤基下20m深度范围内分布软土层, 软土层厚度大、含水率高、强度低, 堤身沉降不稳定。历史上曾对该段采取了加高培厚、水泥土搅拌桩加固等处理方法, 但一直未能根本解决堤身沉降不稳定的问题。本次通过传统真空预压与变真空预压排水固结技术的工艺性试验进行效果对比, 验证变真空预压排水固结加固技术在深层淤土地基加固处理中的适用性和可行性, 为运河西堤崇湾段堤基加固工程选择可行、合理的施工工艺。

3.1 设计标准和技术要求

为了与传统真空预压排水固结的加固效果进行对比分析, 本次试验区场地分成两块, 分别进行传统真空预压试验和变真空预压试验, 试验方案摆布位置呈东西向, 其中传统真空预压试验面积400m2, 变真空预压试验面积600m2, 变真空预压试验场地中含有前期加固地基的搅拌桩区域。试验区的排水板插设深度根据地质勘察情况, 底标高在 (1) 21层底部高程位置。以试验场地南北中间线为界, 排水板打设深度南部区域控制在13m, 北部区域控制在20m。在无桩区域, 排水板间距以0.9m控制, 呈正方形布置;在有桩区域排水板打设时避开桩身, 按照每0.8m2面积布置一根排水板。控制膜下真空度不小于85k Pa, 试验抽真空有效时间约78d, 加固后设计允许地基承载力不得小于80k Pa。

3.2 主要施工程序及要求

(1) 平整场地, 按照排水板平面布置和断面布置图的要求打设塑料排水板。

(2) 传统真空预压场地均匀铺设20cm厚砂层, 在砂层中铺设透水管道, 将排水板头部搭在透水管道上, 再铺设砂层至50cm。

(3) 变真空预压场地用管路系统替代传统真空预压中的砂垫层, 管路系统包括射流泵到排水板之间的连通系统。排水板用Φ25mm钢丝软管连接, 再用准65钢丝橡胶软管将所有塑料软管串联, 并连接到射流泵上。

(4) 变真空预压场地内布设增压系统, 增压系统由上下两部分组成, 下部为Φ32mm的软式透水管 (作为透气管) , 透气管底部高程比排水板底部高2m, 透气管底部为锥形塑料塞, 上部为直径8mm的导气管。

(5) 根据监测仪器布置图埋设监测仪器。

(6) 挖密封压膜沟铺设密封膜。管道系统安装完成后, 在其上铺设1层土工布和3层密封膜, 密封压膜沟最浅要挖至不透水顶面以下0.5m, 铺设密封膜后用粘土回填密封沟, 填筑覆水围埝。

(7) 变真空预压场地内射流泵与抽真空总管连接, 传统真空预压场地内射流泵与砂层中的透气管口连接。

(8) 连接抽真空设备, 试抽气、检查, 正式抽气。

(9) 满足卸载标准后停止抽气, 进行加固后的效果检验。

3.3 试验区监测

为了对传统真空预压和变真空预压试验区加固效果进行检验, 在实验区布置的主要监测项目如下:

(1) 为监测真空度的传递情况, 在膜下和排水板上都布设真空监测点;

(2) 为监测试验场地的孔隙水压力增长和消散情况, 在场地内不同深度布置精度较高的孔隙水压力计;

(3) 为监测试验场地的地面沉降, 在场地内埋设地面沉降标。

4 现场试验分析

4.1 真空度变化及分析

传统真空预压及变真空预压场地随着射流泵真空度逐步稳定在90k Pa左右, 其膜下真空度变化见图1。

从图1中看出, 变真空预压试验场地的膜下真空明显大于传统真空预压试验场地的膜下真空度, 前者比后者高出了60%。考虑到试验场地的密封条件完全相同, 并且射流泵的真空度数值也基本一致, 因此其原因可以主要归结于:试验场地上部存在人工填土透气层导致传统真空预压试验场地的膜下真空度发生较大损失, 而变真空排水固结加固工艺采用了管路系统代替传统真空预压法中砂垫层, 管路系统能够减少传递过程中的损失, 更为通畅地传递真空荷载, 提高地基加固效果。试验场地上部存在人工填土透气层导致膜下真空度发生较大损失。

4.2 孔隙水压力变化及分析

传统真空预压试验和变真空预压试验在相同深度下的孔隙水压力见表1。

从表1可知, 在相同的深度处, 变真空预压法中的孔压消散值明显大于传统真空预压法中的孔压消散值, 即变真空预压法土体的有效应力增加值明显大于传统真空预压法土体, 其孔隙水压力消散值 (有效应力增加值) 至少提高46%, 在某些地层甚至提高了100%以上, 这表明采用变真空预压排水固结技术加固土体更为有效、更为高效地, 起到提高土体固结速率的效果。

4.3 地面沉降量变化与分析

传统真空预压试验和变真空预压试验场地地面沉降量见表2。

由表2现场试验监测数据可知, 在增压系统未开启前的44天真空固结过程中, 变真空预压比传统真空预压地面沉降效果高出12.5%~20.0%, 沉降效果提高主要来源于管路系统替代了传统真空预压的砂垫层提高了膜下真空度;增压系统开启后至75d, 变真空预压比传统真空预压地面沉降效果高出29.6%~30.0%, 沉降效果主要来源于增压系统对土体的劈裂作用。若以传统真空预压试验场地最后三天日沉降量计算, 要达到变真空预压试验场地的沉降量, 传统真空预压需要处理的工期至少达到170天以上, 超出变真空预压场地3个月以上。

因此, 无论是增压前还是增压后, 变真空预压沉降效果均比传统真空预压有显著提高。与传统真空预压相比, 采用变真空预压更为有效和高效, 不仅可明显提高地基的加固效果, 而且可缩短工期, 提高施工效率。

4.4 原位测试及取样分析

为了检测变真空处理后的地基加固效果, 在试验前后分别对变真空预压试验场地进行静力触探试验。经计算分析见图2, 软土层的力学性质得到明显提高, 锥尖阻力较试验前提高了20~40%, 加固后地基承载比加固前提高了约20%。

5 结语

(1) 变真空预压排水固结技术可以有效降低真空传递的沿程损失, 能够保证膜下真空负压在80~90k Pa的设计值, 有效地克服了上部填土透气层对膜下真空度的影响, 膜下真空度比传统真空预压法可以提高了60%;

(2) 变真空预压方法下的不同土层的孔隙水压力消散速率均要明显快于传统真空预压, 孔压消散值比传统真空预压方法提高超过40%;

(3) 变真空预压排水固结技术的增压工艺能够较为显著地提高地基的加固效果, 增压后地基的沉降速率可以提高一倍, 并且持续时间超过半个月;

(4) 传统真空预压工艺达到变真空预压工艺相同的沉降效果, 处理工期至少需延长3个月, 变真空预压工艺大幅度缩短了处理工期, 对工期紧张的深层淤土地基加固工程极为适用;

(5) 变真空预压排水固结技术处理后的地基承载力得到明显提高, 相比处理前地基承载力提高约20%, 基本满足了设计要求, 验证了变真空预压排水固结技术在运河西堤崇湾段堤防加固工程中的可行性;

(6) 通过变真空预压排水固结技术现场试验的实施, 进一步验证了变真空预压排水固结技术在运河西堤崇湾段堤防加固工程中的适用性和可行性。

摘要：介绍了真空预压排水固结技术加固深层淤土地基的机理, 结合淮河入江水道运河西堤崇湾段地基加固工程的特点, 提出变真空预压排水固结技术。结果表明, 以管、气路系统替代砂垫层, 减少真空度的沿程损失, 并采用真空荷载分级加载以及开启增压系统, 加大土体内部压力差, 反复破坏软土结构, 提高土体渗透性, 加速水体流动速率, 进而实现有效降低土体含水率, 增强固结效果, 缩短固结时间。

关键词：变真空预压,深层淤土地基,团结

参考文献

[1]胡珩.真空预压法加固机理和加固效果试验研究[D].南京:河海大学, 2007.

[2]张浩.淤泥质超软弱地基的真空预压处理方法[J].四川建筑, 2008 (3) :172-173.

真空预压技术 篇10

关键词：真空-堆载联合预压技术,城市道路,路基沉降,塑料排水板,分层沉降

1 工程概况

湖南某城市道路全长22km, 全线路基范围内均有软土地基分布, 路线地层第1层为人工填土, 厚度0.4～2.0m, 第2层为淤泥, 厚度在15～35.7m之间, 天然含水量高, 孔隙比大, 压缩性高, 软土大多处于欠固结状态, 渗透性弱, 固结系数和粘聚力小, 软土的粘聚力为1～15kPa, 内摩擦角较小, 承载力低, 均值为64kPa, 触变性强, 受到挠动后其强度会显著降低, 灵敏度一般在2.5～5.3, 这说明了软土地基强度低, 须对其进行加固处理方可达到道路工程需求。

2 真空堆载联合预压设计方案

2.1 设计方案选择

一般道路软基处理方法有很多, 经过经济技术比较, 由于造价低, 处理效果较好, 本工程采用真空联合堆载预压。由于井阻的影响使塑料排水板真空度损失比袋装砂井小, 塑料排水板的纵向通水能力和渗透系数比袋装砂井大很多, 竖向排水体采用塑料排水板。

2.2 真空堆载联合预压结构设计

面层砂垫层厚50crn, 塑料排水板三角形布置, 间距1.2m, 设计最大长度22m。埋设监测元件设计, 密封沟深2.0m、底宽0.5m、顶宽2.5m的梯形断面, 真空泵 (7.5kW) 按每800m2左右布置1套。真空荷载的卸载设计要求满足连续5d沉降速率<2mm/d, 或沉降量已经达到计算沉降量。

3 试验段真空堆载联合预压施工

为了保证建设工程的质量和安全, 合理地选择预压固结期, 选择K1+100～K1+320段作为试验段。

3.1 施工工艺流程

⑴清表、平整场地;

⑵铺设30cm厚砂砾垫层;

⑶打设竖向排水体;

⑷铺设另20cm砂励垫层, 竖向排水体应弯倒在本层中;

⑸砂砾垫层上开挖深20cm的沟槽纵, 横向埋设φ75mmPVC主管和滤管, 埋设砂砾垫层中的真空度测头;

⑹挖密封沟, 安置主管出膜装置等;

⑺铺设10cm厚细砂垫层;

⑻铺设一层无纺土工布, 三层真空膜, 再铺设一层无纺土工布, 同时安装抽真空装置, 回填密封沟, 连接主管到抽真空装置;

⑼设置膜上沉降标志和沉降板, 测沉降初值;

⑽试抽真空, 检查膜上及密封沟漏气情况, 再铺设10cm厚细砂垫层和30cm厚粘土层封闭, 最后正式抽真空, 同时开始施工监测。真空度稳定在80kPa保持7d～10d后, 待地基固结度达30%～50%, 开始在膜上填筑堆载进行联合预压。

3.2 主要施工技术及注意事项

3.2.1 排水板施打

塑料排水板施打时, 要防止导管倾斜使排水体入土偏位倾斜、拔管带出淤泥污染砂砾层、排水体顶端预留长度不足或预留段遭泥土污染等问题。插板前机座整平要用仪器监测, 插入导管长度必须保证处理深度 (插入深度=处理深度+回带长度+砂砾层厚) , 确保插入板体或板 (井) 体不扭曲、不污染。对于拔管带出的泥土要即时清除, 顶部预留段应及时弯折埋设于砂砾层中, 使之与砂砾排水层连为一体。

3.2.2 抽真空前

⑴过滤管应埋于砂垫层中间, 距泥面与砂垫层顶面的距离均应大于5cm, 滤管周围必须用砂填实, 严禁架空漏填。滤管应用适合的滤水层包裹严实, 避免抽气后杂物进入射流装置。

⑵现场铺设时, 滤管的末端用木塞或PVC圆板封死, 然后套上预先缝制好的反滤布套。反滤布套一定要把滤管上的孔洞盖住, 再用细绳把滤布套捆扎牢固。土工布要求渗透系数k>5×10-3cm/s。

⑶真空膜在工厂预先加工, 膜的大小应考虑埋入密封沟的部分, 留出足够的余地, 膜上下土工布 (300g/m2) 搭接30cm宽, 以防漏垫。真空膜在埋入密封沟时, 注意真空膜不要被戳破, 保证其完整性。

⑷密封膜铺设时应从上风向向下风向伸展, 加固区四周余留量应基本一致。施工人员应穿软底鞋上膜, 每铺一层, 专人检查, 若有孔洞, 及时粘补, 在密封沟内侧应把膜铺平。

⑸如果密封底或两侧有碎石或砂层等渗透性较好的夹层存在, 应将夹层 (如泥炭土等透气性土层) 挖除干净, 回填粘土, 宽度不得小于50cm, 厚度不得小于100cm。密封沟回填料应为纯粘土。

⑹在真空表的埋设中, 检验真空表的性能指标满足设计要求后, 把φ10mm的导管放入PVC滤管中, 埋入砂垫层中, 把导管的另一端拉至测点处与真空表相接, 边接处完全密封, 并将沿路导线埋入砂垫层。

⑺真空泵应双面布设, 真空泵功率不小于7.5kW。

3.2.3 抽真空阶段

⑴试抽真空

射流泵在安装前应试运转一次, 如果真空压力达不到90kPa时, 则应维修。在覆水前, 应进行试抽真空, 同时仔细检查每台射流泵的运转情况及薄膜的密封性。试抽真空宜为7d～10d, 膜下真空压力应该达到80kPa, 否则应立即派专人穿软底鞋在膜上进行地毯式巡查, 膜上的小孔漏气会有风鸣哨声, 应及时用小块薄膜将其粘贴补好。试抽开始, 即应进行真空压力、沉降量等参数观测。

⑵正常抽真空

试抽达到要求后, 可覆水转入正常的抽真空阶段, 持续6个月。覆水厚度宜为20cm～40cm, 覆水后膜下真空压力应逐渐稳定在80kPa以上。保持射流箱内满水和低温, 确保真空压力。经常进行预压参数 (包括空隙压力、深层沉降量及水平位移等) 和真空压力观测。膜下真空度每隔4h观测一次。表面沉降第一个月两天观测一次, 以后每周一次。自抽真空开始就必须进行连续不断地值班, 全天24h现场有人值守, 中间不能停抽, 做好原始观测和详细的记录。真空预压过程中, 加固区外的土层是向着加固区移动的, 如果引起地表裂缝, 可能向下延伸影响膜下真空度, 应拌制一定稠度的粘土浆倒灌到裂缝中, 堵塞裂缝达到密封的效果。对抽真空场地周围的民房和各种建筑物要加强监测, 防止拉裂。

3.2.4 真空联合堆载 (形成超载)

⑴待真空度达到设计要求后, 及时填筑路堤, 使真空与堆载联合作用, 形成超载。抽真空完成后应严密监控路基水平位移和空隙水压力的变化, 防止路堤失稳。

⑵在路堤的逐层填筑施工时, 填筑第一层填土时要十分小心, 密封膜和膜上的保护层不能弄破。第一层填粘土, 压实后厚度30cm左右;铺完碾压仔细检查确认不漏气后, 一面抽气, 一面正常填筑路基。

⑶抽真空与堆载形成联合作用, 当膜下真空度稳定在80kPa、填土厚度超过4m或真空卸除后, 沉降速度控制在竖向位移﹤10mm/d, 水平位移5mm/d。当连续4昼夜实测地面沉降小于2mm/d, 或地基固结度已达到设计要求85%时, 经监理验收, 即可终止预压、停泵、卸载。卸载24h后测量地表回弹。

4 施工监测与效果分析

4.1 试验段测点布置

监测元件埋设位置见图1、2所示。

4.2 真空荷载加载过程分析

加载过程如图3所示。

从图中可以看出, 抽真空12d, 膜下真空度即达到设计值85kPa, 以后基本上都保持在85～88kPa之间, 真空压力保持比较稳定。

4.3 表面沉降分析

表面沉降是软基沉降分析的基础, 其变化规律是控制路堤施工进度和安排后期施工的最重要的指标。图4为表面沉降曲线, 从图中可以看出, 在真空荷载的施加过程中, 地表沉降随着真空压力的施加而逐渐增长, 在抽真空开始阶段由于土体孔隙较大, 土体的压缩性高, 所以抽真空初期沉降量很大, 3个月之后, 沉降量趋于相对稳定, 沉降以加固区中心最大 (沉降板2沉降量最大) , 向周围逐渐递减, 形成一个锅底形状。

根据观测资料进行分析, 说明真空预压加固方法对加速土体沉降的效果十分显著;沉降速率方面, 最大值为9cm/d, 发生在抽真空初期;经过一段时间之后沉降速率减小到0.2～0.4cm/d, 说明土体沉降基本稳定, 在抽真空初期曲线较陡, 而3个月后趋于平缓。即随时间的延长, 从沉降速率较大逐渐变小, 说明土体主固结变化速率是一个渐变收敛的过程, 后期各条曲线趋近于水平, 说明沉降趋于稳定。

4.4 分层沉降分析

通过分层沉降的观测, 可以了解地基不同层位的分层沉降量;根据分层沉降变化规律, 可进一步分析深层土的加固效果和加固影响深度。分层沉降过程曲线如图5、图6所示。分层沉降曲线反映了不同深度土层在不同时间的沉降特征和压缩量, 沉降沿深度递减, 呈良好的规律性。

从图中看出压缩层主要是20m以上的土体完成。不同深度软土层在抽真空的初期都有较大的沉降, 随着抽真空时间的增加, 各点的沉降速率逐渐变小, 沉降曲线趋于平缓, 在同一时间内, 总体上是浅部的沉降大于深部的沉降, 深部土体的沉降量所占总沉降量的比例很小。

真空度随深度的增加而递减。从真空预压阶段沉降沿深度的规律看, 排水板底部均有沉降, 由此也可以证明真空荷载可到达地面以下20m处, 26m处的沉降比较小, 所以并不是说塑料排水板打多深, 加固的深度就可以达到多深, 因为真空度在向地下传递过程中是逐渐衰减的, 塑料排水板设计在22m是合适的。

4.5 孔隙水压力观测分析

从图7孔隙水压力随时间变化曲线上看, 孔压测点在抽真空阶段, 总体变化情况是孔隙水压力呈下降趋势, 土中孔隙水压力的降低, 反映出有效应力的增加;这段时间与真空度从0上升至85kPa的时间比较吻合, 随后有一个相对持续稳定过程。在膜下25m深处, 孔隙水压力的变化已经很小, 说明在真空上升及稳定阶段, 在25m深处的土中, 真空预压的影响仍然存在。在11m深处, 抽真空可使土中的孔隙水压力降低30～50kPa。此外, 土体中孔隙水压力的变化和膜下真空度的变化是相关的, 但是有明显的滞后, 如果膜下真空度大幅度变化时间较短, 对土中孔隙水压力几乎没有影响, 但如果膜下真空度持续保持2～3d, 则土中的超孔隙水压力逐渐增长到一稳定状态。该持续过程沿埋设的深度逐步延长, 之后超孔隙水压力缓慢下降。

4.6 地基土体性质的变化分析

真空荷载卸除之后, 在试验段取土进行室内试验, 测试真空预压之后土体的各项参数, 并与真空预压之前的土性参数进行对比, 见表1。

从表1中可以看出, 加固后的含水量比加固后前的含水量总体上减少, 由于浅部的压缩变形量大, 因此含水量减少的幅度浅部较大, 深部相对较少;加固后孔隙比浅部减少的幅度大, 深部减少的幅度小。从图7看出, 在深度15～16m处, 含水量与孔隙比的减少均较少, 这主要是由于该处为一层较硬的亚粘土层, 压缩量较小。在塑料排水板22m深度范围内, 含水量与孔隙比均发生了较大的变化, 说明真空预压的效果是明显的。

从表1还以看出, 饱和度基本不变, 说明饱和土真空预压变形主要是由孔隙比的变化引起的。

从表2可见, 土体加固后的抗剪强度在塑料排水板打设的范围内有较大幅度的提高, 说明真空预压可以大幅度提高软土地基的承载力, 加固后土体强度变化总的趋势是沿深度的增加, 强度逐渐降低, 在浅部强度增加很多, 在深部强度增加较少, 最大增加176%。在深部抗剪强度增加较少, 这也说明真空预压对深部土体的加固效果不如浅部土体明显, 其原因是由于真空度在沿竖向排水体向深部土体的传递过程中, 由于塑料排水体和土体的阻力, 使得真空度有衰减, 所以对深部土体的加固效果有限。

5 结语

本工程软基采用真空联合堆载预压处理是成功的, 在深厚淤泥的软基段并不是塑料排水板打多深, 加固的深度就可以达到多深, 真空度在向地下传递过程中是逐渐衰减的, 塑料排水板设计在22m是比较合适的。真空预压水平向影响范围约20m, 在此范围内的重要建筑物处理前要进行检测, 并采取保护措施。

参考文献

[1]《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》 (JTJ017-9) ;[S].北京:人民交通出版社, 1997.

[2]叶国良, 张敬, 郭述军.真空预压法加固软土地基的几点新认识J.水运工程, 2004, (10) .