真空預(yù)壓及聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)

摘要：通過對(duì)天津某真空預(yù)壓加固現(xiàn)場的全部過程的監(jiān)測(cè)與分析，通過利用對(duì)淺表層土體強(qiáng)度較好的區(qū)域采用一次處理工藝，淺表層土體強(qiáng)度較差的區(qū)域進(jìn)行淺層抽水固結(jié)處理，在進(jìn)行“深層真空預(yù)壓”，并填筑粉砂進(jìn)行聯(lián)合堆載預(yù)壓的技術(shù)的方式，對(duì)軟土地基工程進(jìn)行加固。結(jié)果表明：真空預(yù)壓加固及聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)明顯提高了地基土的強(qiáng)度，達(dá)到了預(yù)期的目的。

關(guān)鍵詞：真空預(yù)壓;軟土地基;聯(lián)合堆載預(yù)壓

引言

真空預(yù)壓法加固地基具有眾多優(yōu)勢(shì)，包括工期普遍較短、造價(jià)相對(duì)低廉、施工方法簡單、安全性較好、且對(duì)環(huán)境污染小。此外穩(wěn)定和變形兩因素一直都是地基處理加固的重要控制指標(biāo)^[1-3]，本文著重分析工程現(xiàn)場的執(zhí)行以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)真空預(yù)壓效果進(jìn)行合理評(píng)價(jià)，文中所選工程項(xiàng)目的地表特征以及土層的分布條件在天津地區(qū)都具有較強(qiáng)的代表性。

1 真空預(yù)壓法簡介

真空預(yù)壓的方法在軟土地基加固方面應(yīng)用較為廣泛，其方法包括兩大部分：分別為加壓系統(tǒng)和排水排氣系統(tǒng)。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），其次在地基表面鋪設(shè)一定厚度的砂墊層，與此同時(shí)，砂墊層中應(yīng)有排水通道。而后砂墊層上要覆蓋住不透氣的薄膜，通過加壓系統(tǒng)的方式進(jìn)一步將真空膜下土體中的空氣和水分抽出，使地基土發(fā)生固結(jié)。目前，國內(nèi)許多學(xué)者在真空預(yù)壓方面都有較為深入的研究，如葉春華^[4]黃毓民^[5]等。本文以天津臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)工程實(shí)例為背景，論述了真空預(yù)壓法的相關(guān)施工方法、以及處理措施等，來檢測(cè)加固效果是否達(dá)到相關(guān)的設(shè)計(jì)要求。

2 具體工程分析

（一）工程概況

該工程位于天津臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)T9區(qū)南側(cè)和西側(cè)，工程內(nèi)容包括臨港工業(yè)區(qū)T9區(qū)西側(cè)南側(cè)沿岸區(qū)域真空預(yù)壓工程位于黃河道以南，二期東圍堤以西，總處理面積約24萬m²，施工場地標(biāo)高平均約+5.5m（新港理論高程）。采用一次處理設(shè)計(jì)方案和二次處理聯(lián)合堆載設(shè)計(jì)方案，其中，淺表層土體強(qiáng)度較好的區(qū)域采用一次處理工藝，淺表層土體強(qiáng)度較差的區(qū)域先進(jìn)行“淺層抽水固結(jié)處理”，然后進(jìn)行“深層真空預(yù)壓”，在真空預(yù)壓進(jìn)行一段時(shí)間后，填筑粉砂進(jìn)行聯(lián)合堆載預(yù)壓。

（二）地質(zhì)條件

該工程地處海灘，為近期完成吹填的吹填造陸區(qū)域，地形狹長，地勢(shì)較為平坦。根據(jù)附近區(qū)域類似工程地質(zhì)勘察資料顯示，該區(qū)域土層分布較有規(guī)律，原狀灘面以上為新吹填土層，原狀灘面自上而下主要分為四大層：第一層為海相沉積的淤泥質(zhì)粉土和淤泥質(zhì)粘土;第二層為海陸交互沉積的粉質(zhì)粘土混貝殼和粉質(zhì)粘土;第三層為河口三角洲相沉積的粉質(zhì)粘土;第四層為河口三角洲相沉積的粉砂。

3 深層真空預(yù)壓法及聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)施工情況

本工程采用一次處理設(shè)計(jì)方案和二次處理聯(lián)合堆載設(shè)計(jì)方案，其中，淺表層土體強(qiáng)度較好的區(qū)域采用一次處理工藝，淺表層土體強(qiáng)度較差的區(qū)域先進(jìn)行“淺層抽水固結(jié)處理”，然后進(jìn)行“深層真空預(yù)壓”，在真空預(yù)壓進(jìn)行一段時(shí)間后，填筑粉砂進(jìn)行聯(lián)合堆載預(yù)壓。

（1）淺層抽水固結(jié)主要工藝順序?yàn)椋?/p>

先場地整理，清理雜質(zhì)，鋪設(shè)1層編織布（200g/m²），鋪設(shè)1層無紡布（300g/m²），人工插設(shè)原生塑料排水板（板芯材質(zhì)白色透明），正方形布置，間距0.8m，排水板在淤泥中的底端口進(jìn)行密封處理，同時(shí)鋪設(shè)濾管并與排水板連接，鋪設(shè)1層土工格柵，鋪設(shè)1層無紡布（200g/m²），鋪設(shè)2層密封膜，連接抽真空設(shè)備（約每1500m²布置一臺(tái)泵）。最后，抽真空，先試抽氣，進(jìn)行全局檢查。

（2）深層真空預(yù)壓主要工藝順序?yàn)椋?/p>

首先，填筑粉砂，平均厚度0.8m，場區(qū)最小厚度不得低于0.6m，其次打設(shè)原生塑料排水板（板芯材質(zhì)白色透明），并根據(jù)結(jié)果對(duì)打設(shè)深度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器，鋪設(shè)濾管并與排水板連接，鋪設(shè)1層無紡布（200g/m²）及3層密封膜，施工壓膜溝，壓膜溝深度至少應(yīng)挖至不透水，不透氣土層頂面以下0.5m。開挖壓膜溝時(shí)，溝內(nèi)排水板不剪斷，應(yīng)沿溝邊向上插入到粉砂墊層中至少0.2m長，鋪密封膜后用粘土回填壓膜溝;設(shè)置地面沉降標(biāo)，安裝射流泵（約每1000m²布置一臺(tái)泵），試抽氣，檢查，要求先分3批循環(huán)開啟真空泵，每批只開啟1/3的泵數(shù)量，每批持續(xù)時(shí)間為3天，再開啟全部真空泵，然后實(shí)施深層真空預(yù)壓處理（膜下真空壓力不小于85kPa）的抽真空有效時(shí)間為120天。

（3）聯(lián)合堆載預(yù)壓主要工藝順序?yàn)椋?/p>

抽真空有效時(shí)間（膜下真空壓力不小于85kPa）達(dá)到30天后開始填筑粉砂，進(jìn)行聯(lián)合堆載預(yù)壓施工;堆載施工前，排除真空預(yù)壓密封膜上的覆水，在膜面上鋪設(shè)1層無紡布（200g/m²）;堆載的粉砂根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行分層吹填或填筑，聯(lián)合堆載的粉砂層暫定1.0m～1.5m厚，按加荷計(jì)劃圖和堆載加荷控制指標(biāo)施工，堆載頂面高程不超過+6.0m;滿足卸載標(biāo)準(zhǔn)后，停止抽氣，并將真空預(yù)壓區(qū)膜上覆水排出，進(jìn)行加固后的效果檢驗(yàn);壓膜溝及粘土密封墻處理，處理效果不低于區(qū)內(nèi)真空預(yù)壓處理效果;臨近圍埝埝體處的真空預(yù)壓處理效果，檢驗(yàn)達(dá)不到處理效果時(shí)再進(jìn)行換填處理，最后進(jìn)行整平。

一般常規(guī)的堆載預(yù)壓中大氣壓力由于孔隙水壓力計(jì)而造成的壓力，其受力膜內(nèi)外是相等的，通常認(rèn)為氣體壓力可忽略不計(jì)，因此膜上壓力測(cè)試值僅反映孔隙水壓力的相對(duì)變化情況。而當(dāng)在真空環(huán)境下，孔隙水壓力計(jì)的內(nèi)腔中存在在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力值，設(shè)為，地基土由于真空環(huán)境致使氣體壓力下降至：。

式中：為孔隙水壓力實(shí)測(cè)測(cè)量值，則為抽真空前，初始靜水壓力，為地下水位下降導(dǎo)致的靜止水壓力隨之的下降值。

試驗(yàn)階段相關(guān)測(cè)試表明，在抽真空的環(huán)境下，地基土中真空度將會(huì)逐漸升高，抽真空一個(gè)月左右時(shí)間內(nèi)，其真空度將達(dá)到 69～73kPa。隨著時(shí)間的推移，到后期，真空度的影響將不斷的增大，如不考慮堆載作用，土地固結(jié)完成時(shí)將會(huì)逐漸趨于0，此時(shí)孔隙水壓力計(jì)測(cè)試值相比較于初始值，其下降范圍可能達(dá) 71～80kPa，這與本文中工測(cè)試結(jié)果是吻合的。

4 結(jié)論

通過分析得出如下結(jié)論：（1）真空預(yù)壓法及聯(lián)合堆載預(yù)壓的技術(shù)在該工程中對(duì)軟土地基存在的問題成功的進(jìn)行了處理。通過嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行施工，在最大限度上滿足了施工的需要（2）真空預(yù)壓技術(shù)在工序上較為復(fù)雜，受影響的因素較多且繁雜，容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，所以施工過程中必須嚴(yán)謹(jǐn)對(duì)待，做好地表處理工作。（3）在以后的工程應(yīng)用中應(yīng)充分考慮真空預(yù)壓法處理軟土地基的優(yōu)勢(shì)，使之有效地提高地基的承載能力，同時(shí)降低工后的沉降問題，做到污染少，施工方便，加固費(fèi)用較低等。

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