真空预压及联合堆载预压技术

摘要：通过对天津某真空预压加固现场的全部过程的监测与分析，通过利用对浅表层土体强度较好的区域采用一次处理工艺，浅表层土体强度较差的区域进行浅层抽水固结处理，在进行“深层真空预压”，并填筑粉砂进行联合堆载预压的技术的方式，对软土地基工程进行加固。结果表明：真空预压加固及联合堆载预压技术明显提高了地基土的强度，达到了预期的目的。

关键词：真空预压;软土地基;联合堆载预压

引言

真空预压法加固地基具有众多优势，包括工期普遍较短、造价相对低廉、施工方法简单、安全性较好、且对环境污染小。此外稳定和变形两因素一直都是地基处理加固的重要控制指标^[1-3]，本文着重分析工程现场的执行以及监测数据，并对真空预压效果进行合理评价，文中所选工程项目的地表特征以及土层的分布条件在天津地区都具有较强的代表性。

1 真空预压法简介

真空预压的方法在软土地基加固方面应用较为广泛，其方法包括两大部分：分别为加压系统和排水排气系统。其流程大致是：首先在需要加固的地基上布置砂井（或塑料排水板），其次在地基表面铺设一定厚度的砂垫层，与此同时，砂垫层中应有排水通道。而后砂垫层上要覆盖住不透气的薄膜，通过加压系统的方式进一步将真空膜下土体中的空气和水分抽出，使地基土发生固结。目前，国内许多学者在真空预压方面都有较为深入的研究，如叶春华^[4]黄毓民^[5]等。本文以天津临港经济区工程实例为背景，论述了真空预压法的相关施工方法、以及处理措施等，来检测加固效果是否达到相关的设计要求。

2 具体工程分析

（一）工程概况

该工程位于天津临港经济区T9区南侧和西侧，工程内容包括临港工业区T9区西侧南侧沿岸区域真空预压工程位于黄河道以南，二期东围堤以西，总处理面积约24万m²，施工场地标高平均约+5.5m（新港理论高程）。采用一次处理设计方案和二次处理联合堆载设计方案，其中，浅表层土体强度较好的区域采用一次处理工艺，浅表层土体强度较差的区域先进行“浅层抽水固结处理”，然后进行“深层真空预压”，在真空预压进行一段时间后，填筑粉砂进行联合堆载预压。

（二）地质条件

该工程地处海滩，为近期完成吹填的吹填造陆区域，地形狭长，地势较为平坦。根据附近区域类似工程地质勘察资料显示，该区域土层分布较有规律，原状滩面以上为新吹填土层，原状滩面自上而下主要分为四大层：第一层为海相沉积的淤泥质粉土和淤泥质粘土;第二层为海陆交互沉积的粉质粘土混贝壳和粉质粘土;第三层为河口三角洲相沉积的粉质粘土;第四层为河口三角洲相沉积的粉砂。

3 深层真空预压法及联合堆载预压技术施工情况

本工程采用一次处理设计方案和二次处理联合堆载设计方案，其中，浅表层土体强度较好的区域采用一次处理工艺，浅表层土体强度较差的区域先进行“浅层抽水固结处理”，然后进行“深层真空预压”，在真空预压进行一段时间后，填筑粉砂进行联合堆载预压。

（1）浅层抽水固结主要工艺顺序为：

先场地整理，清理杂质，铺设1层编织布（200g/m²），铺设1层无纺布（300g/m²），人工插设原生塑料排水板（板芯材质白色透明），正方形布置，间距0.8m，排水板在淤泥中的底端口进行密封处理，同时铺设滤管并与排水板连接，铺设1层土工格栅，铺设1层无纺布（200g/m²），铺设2层密封膜，连接抽真空设备（约每1500m²布置一台泵）。最后，抽真空，先试抽气，进行全局检查。

（2）深层真空预压主要工艺顺序为：

首先，填筑粉砂，平均厚度0.8m，场区最小厚度不得低于0.6m，其次打设原生塑料排水板（板芯材质白色透明），并根据结果对打设深度进行适当调整，并埋设监测仪器，铺设滤管并与排水板连接，铺设1层无纺布（200g/m²）及3层密封膜，施工压膜沟，压膜沟深度至少应挖至不透水，不透气土层顶面以下0.5m。开挖压膜沟时，沟内排水板不剪断，应沿沟边向上插入到粉砂垫层中至少0.2m长，铺密封膜后用粘土回填压膜沟;设置地面沉降标，安装射流泵（约每1000m²布置一台泵），试抽气，检查，要求先分3批循环开启真空泵，每批只开启1/3的泵数量，每批持续时间为3天，再开启全部真空泵，然后实施深层真空预压处理（膜下真空压力不小于85kPa）的抽真空有效时间为120天。

（3）联合堆载预压主要工艺顺序为：

抽真空有效时间（膜下真空压力不小于85kPa）达到30天后开始填筑粉砂，进行联合堆载预压施工;堆载施工前，排除真空预压密封膜上的覆水，在膜面上铺设1层无纺布（200g/m²）;堆载的粉砂根据现场情况进行分层吹填或填筑，联合堆载的粉砂层暂定1.0m～1.5m厚，按加荷计划图和堆载加荷控制指标施工，堆载顶面高程不超过+6.0m;满足卸载标准后，停止抽气，并将真空预压区膜上覆水排出，进行加固后的效果检验;压膜沟及粘土密封墙处理，处理效果不低于区内真空预压处理效果;临近围埝埝体处的真空预压处理效果，检验达不到处理效果时再进行换填处理，最后进行整平。

一般常规的堆载预压中大气压力由于孔隙水压力计而造成的压力，其受力膜内外是相等的，通常认为气体压力可忽略不计，因此膜上压力测试值仅反映孔隙水压力的相对变化情况。而当在真空环境下，孔隙水压力计的内腔中存在在一个标准大气压力值，设为，地基土由于真空环境致使气体压力下降至：。

式中：为孔隙水压力实测测量值，则为抽真空前，初始静水压力，为地下水位下降导致的静止水压力随之的下降值。

试验阶段相关测试表明，在抽真空的环境下，地基土中真空度将会逐渐升高，抽真空一个月左右时间内，其真空度将达到 69～73kPa。随着时间的推移，到后期，真空度的影响将不断的增大，如不考虑堆载作用，土地固结完成时将会逐渐趋于0，此时孔隙水压力计测试值相比较于初始值，其下降范围可能达 71～80kPa，这与本文中工测试结果是吻合的。

4 结论

通过分析得出如下结论：（1）真空预压法及联合堆载预压的技术在该工程中对软土地基存在的问题成功的进行了处理。通过严格按照国家标准的要求进行施工，在最大限度上满足了施工的需要（2）真空预压技术在工序上较为复杂，受影响的因素较多且繁杂，容易出现质量问题，所以施工过程中必须严谨对待，做好地表处理工作。（3）在以后的工程应用中应充分考虑真空预压法处理软土地基的优势，使之有效地提高地基的承载能力，同时降低工后的沉降问题，做到污染少，施工方便，加固费用较低等。

参考文献：

[1]姜增国，刘伏成，姚志安.真空预压加固软基的变形监测结果分析[J].武汉理工大学学报，2005，27（11）：88-91.

[2]戴建国，管昌生.降水引起软土基坑周边地面沉降的可靠性研究[J].广西工学院学报，2001，（4）：40-42.

[3]包芸芸.强夯法加固地基的工程实践[J].广西工学院学报，2005，（2）：81-85.

[4]叶春华.真空预压法加固机理新探讨[J].山西建筑，2009，35（27）：126-127.

[5]黄毓民，孙好善.真空预压法在道路软基处理工程中的应用[J].有色冶金设计与研究，2009，30（3）：66-68.