真空预压法加固软土地基技术在横琴湾酒店工程中的应用

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摘要： 真空预压法加固软土地基是近年来在软土地基处理中比较常用的方法。在新建的横琴湾酒店工程中，软土地基采用了真空预压法加固施工。针对真空预压法加固软土地基施工的特点和难点，综合介绍了真空预压施工中塑料排水板、泥浆搅拌墙、真空预压施工以及加固过程监测等操作要点和在施工过程中容易出现的问题及处理方法，为类似的软地地基处理起到一定的借鉴作用。

Abstract： Vacuum preloading reinforcement of soft soil foundation is frequently used in the soft soil foundation treatment in recent years. In the newly-built Hengqin Bay Hotel project， it adapts the vacuum preloading method to reinforce soft soil. For vacuum preloading method to reinforce soft soil foundation. According to the characteristics and difficulties of vacuum preloading reinforcement of soft soil foundation， the paper states the operation points of plastic drainage plate， slurry mixing wall， vacuum preloading construction and reinforcement process monitoring and problems and treatments in construction， providing reference for similar soft soil foundation.

关键词： 真空预压法；加固；软土地基；塑料排水板

Key words： vacuum preloading method；reinforcement；soft soil；plastic drainage plate

中图分类号：TU471.8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）32-0104-03

作者简介：周贞勇（1974-），男，贵州贵阳人，中建四局第一建筑工程有限公司，工程师，研究方向为施工技术。

0 引言

真空预压法是采用密封膜和搅拌墙将加固区封闭成一个整体，利用真空泵将加固土体内的空气和水排出，使密封膜内外形成压力差，即“真空度”，随着时间的推移，真空压力通过水平、竖向排水系统向下传递，淤泥中孔隙水在真空压力作用下被逐渐排出，地下水位逐渐降低，地基承载力逐步得到提高，最终完成有效加固。真空联合堆载预压法则结合了真空预压法和堆载预压的优势，地基处理的效果更好。

1 项目概况

横琴湾酒店位于珠海市横琴岛富祥湾内。北侧为富祥湾地块，东面为生蚝养殖场，南侧环岛路与海相隔，交通便利。根据二次补勘的部分资料并参考前期勘察资料，场区内陆地基本为人工填土层形成，场地较高，填土平均厚度约3.3m；水域则以鱼塘、生蚝养殖场为主，泥面一般较低。由业主提供的地质资料，本区淤泥厚度约4.2～16.0m，厚度较大，深浅不一，属欠固结土。自然条件下因淤泥的长期固结压缩会导致地面持续缓慢下沉，并对桩基础产生负摩阻力，工程性质差，具高压缩性和触变性，为主要的不良地质现象，需要对地基进行处理，才能满足承载力要求。

2 方案的确定

针对局部场地淤泥厚度较大，深浅不一，属欠固结土的情况，同时该软土层在使用荷载作用下的沉降量特别是差异量较大，根据现有地质资料，设计采用排水固结法进行地基加固。对于大面积的鱼塘及蚝塘区域，由于淤泥较深，采用快速高效经济合理的真空预压法进行地基处理。（图1）

3 总体施工流程

真空预压施工流程主要包括回填中粗砂垫层、打设塑料排水板、施打泥浆墙以及真空预压施工和平整场地等，具体施工流程详见图2。

4 施工要点

4.1 场地的处理 由于本场地真空预压处理区原为蚝塘，原土方施工单位已回填一层厚度约4-6m的填土层，其土料除一部分为素填土外，还有不少区域为开山土才弃土地，含有大量的块石及碎石，塑料排水板施工时非常困难。项目采用两台液压式引孔机械在勘探表明有石块的地方进行引孔。

场地原蚝塘之间为抛石堤，而真空预压泥浆搅拌桩位置与原抛石堤位置非常接近。为保证真空期的气密性，该区段需要开挖清除。路堤深度约6m，修筑的块石直径约为40-60cm，开挖工作量巨大。为此，项目引进2台挖掘机，其中一台为长臂挖掘机，开挖深度可达5m，可将大石块有效清除；为保证边坡不至塌方，挑出大石块后即刻回填开挖出的粘土等细颗粒土，开挖施工完毕后再采用打设淤泥搅拌桩的方案形成密封墙。

4.2 塑料排水板施工 塑料排水板采用SPB-B型，由芯板和滤膜组成，宽度为100mm。塑料排水板按正方形布置，间距1.0m。竖向排水板采用套管打设。施打底标高按试插结果控制，底部以穿透淤泥层并进入其下的粉质粘土层或粘土层0.5m控制，排水板深度9.3m～14.0m，插板施工前，按10m×10m的间距进行探摸确定插板深度。由于边角处需要进行搅拌墙施工，因此，应根据实际情况向内适当调整边角处的排水板，并先行施工边角处的排水板。在用插板控制桩管施工时，上拔桩管到桩管下端应当高出砂垫层面50cm。施工人员在上拔桩管过程中应当仔细观察排水板有无回带现象，如果回带长度超过50cm则在板位旁20cm处补打一根。在切割排水板时，应当控制排水板在砂垫层顶面以上外露长度20cm，验收合格的排水板应当及时用砂料进行回填，打设时除了在排水板周围形成孔洞外，还应当将排水板头埋置在砂垫层中。

4.3 泥浆搅拌墙施工 由于整个场区或集中或分散的分布着较多石块，为保证真空效果，在各真空预压周边设置泥浆搅拌墙。真空预压区采用双排泥浆搅拌桩，相邻的真空预压区采用单排泥浆搅拌桩，搅拌桩单桩设计直径700mm，成墙时纵横两桩彼此搭接200mm，间距500mm。泥浆搅拌墙的深度以穿透回填砂，进入原状淤泥层100cm为准，单桩平均深度暂按5m计算。施工时间和排水板施工同时进行，塑料排水板施工先施工边界部分，然后进行搅拌墙施工。

4.4 真空预压施工

4.4.1 UPVC硬塑料滤管壁上每隔5～8cm钻一直径Ф5～7mm的小孔，制成花管，在花管的外面缠绕尼龙绳作为支撑作用，再包一层无破损的无纺土工布作为隔土层。滤管按间距按不大于6.5m呈框格形布置。按每个预压区的要求设计要求的尺寸，先将滤管摆设好并连接好，接头处用铁丝绑扎牢固，然后在管路旁边铺膜标高基面挖滤管沟，沟深约25～30cm，然后一边挖沟一边埋管入沟，入沟深度约25cm，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。膜下测头即膜下真空度测量采气端，采用硬质空囊，钻取花孔，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。真空测头按设计要求约800m2一个点排布，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。

4.4.2 密封膜在工厂热合一次成型，施工时分二层铺设。铺设密封膜时，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填实，并清除面层的淤泥块和所有有棱角的硬物，用铁铲将砂面拍抹平实。先将密封膜按纵向摆放在预压区的中轴线上，从一端开始向两边展开，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。检查无缺陷后即可进行第二层密封膜铺设，两层膜的粘接缝应尽量错开。出膜口应留有可收缩富余的密封膜。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。本软基处理区密封沟都采用泥浆搅拌桩，为了确保密封，需要将密封膜踩入淤泥搅拌墙中。施工时，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。

4.4.3 选用IS型真空泵系统即可满足真空预压的要求。按照每台泵控制800～1000m2进行布置且将真空泵水平放置在加固区上面。为了保证真空泵发挥最大功效应当保持真空泵进水口和出膜口在同一平面。

4.4.4 闭合真空泵开关并空载调试真空射流泵，当真空射流泵真空度达到0.098Mpa以上时试抽真空。仔细检查膜面上以及压膜沟处有无漏气处，发现后及时修补好。为了确保真空泵系统发挥最佳功效，应当保证在关闭闸阀的情况下，泵上的真空度达到0.098Mpa，因此应当逐台检查真空泵系统的连接处。在开始阶段应当严格控制真空速率，可先开启半数真空泵，然后逐渐增加真空泵的工作台数以避免真空预压对加固区周围土体造成的瞬间破坏。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，将膜下真空度提高到设计要求的85kPa。

4.4.5 在膜上覆一层水膜前必须等到真空度达到85kpa且膜上没有漏气孔洞，同时要求水膜能够全部覆盖所有外漏的薄膜，并且在预压期进行维护。为了保持抽真空过程中压膜沟内湿润，压膜沟的回填面应当低于膜面10～20cm。在压膜沟20cm处人工修筑高1.5m的砂包蓄水围堰，并在加固区内形成1.0m的水荷载，以缩短抽真空时间。此后真空预压进入蓄水恒载阶段。真空度提高后需修筑蓄水围堰在膜上覆一层水膜，进行水荷载加载，水荷载为0.5m。

真空预压区周边采用袋装砂填筑覆水围堰，砂料采用中粗砂。覆水膜采用PVC塑料薄膜，抽真空前铺设一层真空膜，在覆水围堰顶部用砂袋压实、稳固。

5 质量控制措施

5.1 为使板材在浸水、弯曲变形等情况下保持较好的排水性，要求塑料排水板采用高性能材料，板芯采用全新聚乙烯或聚丙烯制作；齿槽必须光滑挺直，以减小排水阻力和保证通水量；滤膜必须薄而紧密，不因外力拉伸下发生变化，既能起到良好的隔土性、反滤性，又有较好的渗透性，采用涤纶长纤维热粘无纺布滤膜。排水板的强度应当能够承受插板时产生的应力，竖向排水板应与土体变形相协调，且不允许芯板出现变折和褶合。

5.2 塑料排水板接长时先将待接排水板的滤膜剥开，将板芯对插搭接，将滤膜包好、裹紧后，用大号钉书钉钉接，搭接长度不小于200mm。只允许每根“接长板”有一个接头，分散使用“接长板”且要求相邻板无接头，使用“接长板”的数量不宜超过总打设根数的10%。下沉时严禁出现扭结、断裂和撕破滤膜现象。

5.3 由于加固区块与块之间相连接，相邻区域在抽真空过程中，随着真空度的提升，共用密封墙处的密封膜经常拉裂，密封墙处形成较深的空洞，造成密封墙处拉裂漏气，修补将极为困难。根据以往软基处理工程的经验，密封墙处拉裂的主要原因是：加固体内形成负压将土体内的水、气排除加固体而使得加固体收缩，从而提高了加固体的强度，这是真空预压的原理。由于相邻区域收缩的方向相反使得共用密封墙处顶部的土体颗粒被量测的真空压力抽走，从而形成孔洞引起横向收缩而拉裂密封膜。

我们采取如下措施处理共用密封墙双向抗渗难题：在严格控制搅拌墙的施工质量的前提下，在严格控制搅拌墙施工质量的前提下，为了确保真空预压加固的效果，必须解决共用密封墙处漏气的难题。因此，在密封膜的铺设过程中，先将3m宽的土工布踩压在密封墙体内，在踩入密封膜，同时在相邻区域的密封膜间填筑泥包袋，并采用密封膜粘结封堵顶部。

6 施工监测

本工程进行了表层沉降观测、水位检测、孔隙水压力检测以及加强前后钻孔取土、加固前后现场十字板剪切试验等观测检测，以监控施工质量，评价加固效果以及控制卸载标准等。

①表层沉降监测按2000～3000m2左右布置一个观测点的密度排列沉降观测标，插板期间和抽真空初期每2天观测一次，满载后静压期每5天观测一次，临近预压期结束时，根据沉降观测资料计算固结度，满足设计要求。

②为了监控孔隙水的变化情况，应当在每个真空预压单元块中心布置一组振弦式孔隙水压力计。插板期间和抽真空初期每2天观测一次，满载后静压期每5天观测一次。

③在每个真空预压加固区内布设一根水位观测管进行水位检测，该管应位于该单元快正中。用专用的水位观测仪进行观测，观测频率为插板期间和抽真空初期每2天观测一次，满载后静压期每5天观测一次。

④加固前后钻孔取土监测：取土钻孔仪器采用钻深100m的钻机，加固前钻孔取土样在各真空预压单元块的分层沉降孔中进行，取土样时间在施插塑料排水板前，位置在深层沉降观测钻孔内取土，取土的深度位置是每个土层取一组。在深层沉降观测孔周边1m范围内取加固后的土样，为了便于分析加固前后土体物理力学指标的提高情况，取土的深度应按照深层沉降分析的数据找出对应加固前相应的土层深度位置取土。

⑤加固前后现场十字板剪切试验：在每个真空预压单元块中心区，布置一个十字板剪切试验孔，分别在加固前后进行一次现场十字板试验，十字板试验深度按在淤泥质软土中每隔1m试验一次。按设计的要求，十字板试验布孔位置分布在各个真空预压加固区中心位置。

7 加固效果的评价

本工程通过在每个加固单元抽真空90d膜下真空度均能达到600mmHG以上，预压120～150d地基固结总沉降量10～20cm，固结度达到93%。检测承载力达30kPa，强度、残余沉降量均满足设计要求。该场地已完成使用4年，使用情况良好，未发生过大沉降与差异沉降。

参考文献：

[1]珠海长隆国际旅游度假区地质勘察报告.

[2]珠海长隆国际旅游度假区地基处理工程设计方案.

[3]陈环.天津软土地基[M].天津：天津科技出版社，1987.