淺談?wù)婵疹A(yù)壓軟基處理施工

高兆婉

江蘇省水利建設(shè)工程有限公司 江蘇揚(yáng)州 225000

摘要：本文結(jié)合連云港海濱新區(qū)海堤達(dá)標(biāo)項(xiàng)目新城閘工程軟弱土地基處理的施工經(jīng)驗(yàn)，談?wù)務(wù)婵疹A(yù)壓軟基處理施工的工藝、方法，以饗同行。

關(guān)鍵詞：真空預(yù)壓；軟基處理；淤泥土泌水固結(jié)；施工檢測

一、概述

連云港海濱新區(qū)位于連云港市區(qū)北部，海州灣南端，242省道以北，東起西墅漁港碼頭，西至臨洪河口，外臨黃海。新城閘工程是在新建海堤上新建造的一座水利工程，為4孔節(jié)制閘，每孔寬10m，流量462m3/s。

閘址所處位置為原狀淤泥，天然含水量77.9%，天然密度1.56g/cm3，天然孔隙比2.13，壓縮系數(shù)2.12MPa-1，承載力特征值30KPa。施工臨時生產(chǎn)生活區(qū)場地為近期圍堰拋填和陸域形成的吹填流泥，流泥比原狀淤泥特性有很大改變，含水量增高，壓縮性增大，滲透穩(wěn)定性差，屬于超軟弱土。

經(jīng)分析比較研究，本工程軟弱土地基量大面廣，采用真空預(yù)壓固結(jié)的方法進(jìn)行處理，合理、經(jīng)濟(jì)、方便、高效。

二、真空預(yù)壓施工工藝流程

什么是真空預(yù)壓法（Vacuum Preloading）呢？就是通過對覆蓋于豎井（砂樁、排水板等）地基表面的不透氣薄膜內(nèi)抽真空，而使地基土固結(jié)的地基處理方法?；驹硎牵寒?dāng)抽真空時，先后在地表砂墊層及豎向排水通道（本文采用塑料排水板）內(nèi)逐步形成負(fù)壓，使土體內(nèi)部與排水通道、墊層之間形成壓差，在此壓差的作用下，土體中的孔隙水、空氣不斷由排水通道排出，使土體泌水、泌氣、壓縮而得到固結(jié)，從而滿足工程施工建設(shè)需要。

三、各工序施工技術(shù)

1、施工準(zhǔn)備工作

施工準(zhǔn)備工作除包括真空預(yù)壓方案制定、技術(shù)交底、崗位培訓(xùn)等技術(shù)準(zhǔn)備工作外，還有臨時設(shè)施搭建、設(shè)備材料計劃、測量方案、海洋性氣候資料信息把握、前期各類土工參數(shù)檢測等工作。

2、浮橋搭設(shè)

由于淤泥承載力很小，為使人、機(jī)操作方便，先在施工現(xiàn)場搭建浮橋。浮橋根據(jù)場地分區(qū)情況搭建，浮橋?qū)挒?.2米，浮橋采用塑料泡沫板加木板做為主材料，土工布包裹而成。

3、鋪設(shè)編織土工布

為了減少場地冒泥現(xiàn)象和提高操作基層的承載力（或說將加于基層上的集中施工荷載作均勻分布，降低壓力），保證施工操作，浮橋搭設(shè)完畢后在原泥面上鋪設(shè)一層編織布。編織布的選用及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)符合國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（SL/T225-98）土工合成材料的要求。一般以150～250g/m2聚丙烯編織布為宜。

4、鋪設(shè)竹架

竹架鋪設(shè)前先進(jìn)行測量定位。竹架采用鐵絲現(xiàn)場綁扎，搭接長度不得小于1.0m，竹子大頭與小頭相接，在預(yù)壓區(qū)場地上將其綁扎成要求大小的網(wǎng)格。為了提高竹架的整體性，縱橫竹竿的每個交叉點(diǎn)都必須用鐵絲綁扎牢固，必要時增加在對角線方向上綁設(shè)竹架。

5、鋪砂墊層

在鋪筑砂墊層的施工過程中避免對軟土表層的過大擾動和擠出隆起，以免造成砂墊層與軟土混合或砂墊層被切斷，影響墊層的連續(xù)性和整體排水效果。

6、插打塑料排水板

正式施工前要進(jìn)行試插板試驗(yàn)，確定施工工藝、施工參數(shù)等。施工過程中要及時將場地內(nèi)的水排至場外，排水渠道根據(jù)現(xiàn)場條件設(shè)軒，加固區(qū)周邊塑料排水板打設(shè)原則：當(dāng)加固區(qū)邊線與相鄰兩個排水板中垂線距離大于0.44m時，在距離加固區(qū)邊線20cm處加打設(shè)一根塑料排水板。

7、真空預(yù)壓施工，真空度達(dá)到80KPa

新城閘工程真空預(yù)壓施工現(xiàn)場布置圖如下：

1）、施工流程

新城閘施工現(xiàn)場真空預(yù)壓施工形象流程見圖1

2）、施工方法

真空預(yù)壓施工的原理是將軟基處理區(qū)域作為一個密封體，通過真空泵負(fù)壓源將土體中的孔隙水和空氣抽排出加固體，使土體固結(jié)壓縮，提高地基承載力。因此，對每一道工序要精心組織，按照工藝要求和相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工，施工階段可細(xì)分如下：

（1）濾管制作

打入塑料排水板后，布設(shè)支濾管和主濾管，采用波紋管連接。支濾管與主濾管連接采用專用骨架膠管（兩通、三通、四通件）套接，套接長度不小于100mm，并用鐵絲綁扎牢固，鐵絲頭朝下，防止刺穿密封膜。濾管埋于砂墊層中，濾水管上部有15～20cm砂墊層覆蓋。所選用濾管的管材在預(yù)壓過程中能適應(yīng)地基的變形，能承受足夠的徑向壓力，而不出現(xiàn)徑向變形。

（2）埋設(shè)真空管路和膜下測頭

濾管按間距5m呈框格形布置。按每個預(yù)壓區(qū)的設(shè)計尺寸，先將濾管擺設(shè)并連接好，接頭處用鐵絲綁扎牢固，然后在管路旁邊開挖濾管溝，溝深約15～20cm，一邊挖溝一邊埋管入溝，并用中、粗砂填平。出膜處采用無縫鍍鋅鋼管和接頭相連接，垂直伸出膜面約30cm。

膜下測頭制作：膜下測頭即膜下真空度測量采氣端，采用硬質(zhì)空囊（可采用椰子汁罐及硬質(zhì)鐵罐頭盒等），鉆以花孔，外包無紡布，將真空表集氣塑料細(xì)管插入空囊中并固定即可。真空測頭按要求布置，約2000m2一個點(diǎn)排布。真空細(xì)管另一端從密封膜引出，制成喇叭口和真空表相連接，以直觀反映膜下真空度。

（3）場地整平

為防止抽真空過程中真空膜被硬物刺破，埋好真空管后，需將外露的塑料排水板板頭埋入砂面以下，同時清除面層的淤泥塊和所有有棱角的硬物等雜物，用鐵鏟將砂面拍抹平實(shí)。

（4）鋪設(shè)密封膜

密封膜單層厚度為0.12～0.14mm，共鋪設(shè)2層，采用聚乙烯薄膜，根據(jù)各預(yù)壓區(qū)實(shí)際長度每邊各增加2m訂購密封膜。密封膜在工廠一次熱合成型。密封膜其質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)滿足《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（SL/T225-98）中的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，要求氣密性好，抗老化能力強(qiáng)，韌性好，抗穿刺能力強(qiáng)。

（5）踩密封膜

為確保密封效果，需將密封膜踩入壓膜溝中，先踩第一層膜，踩入深度不小于1m，踩完第一層膜后開始踩第二層膜。在踩膜過程中，密封膜粘合處先踩入，再踩其他部分，主要防止踩膜過程中撕裂密封膜。

（6）安裝、調(diào)試真空泵

選用的抽真空裝置一般為IS型真空泵系統(tǒng)，能滿足真空預(yù)壓的要求。按照施工平面布置要求進(jìn)行安裝，一般每臺泵控制約1000m2。將真空泵水平放置在加固區(qū)上，真空泵進(jìn)水口和出膜口保持同一平面，以保證真空泵能發(fā)揮到最大功效。

（7）電網(wǎng)布設(shè)

成立專業(yè)配電組，通過提供的網(wǎng)電或發(fā)電機(jī)輸電線路，科學(xué)合理布設(shè)電網(wǎng)。必須確保有備用電源。

（8）真空預(yù)壓抽水、氣

安裝好真空泵系統(tǒng)（將水泵、水箱、閘閥、截止閥、出膜口連接好），將自變壓器（或發(fā)電房配電箱）→場區(qū)大配電箱→真空泵處漏電開關(guān)盒→真空泵的電路接通后，空載調(diào)試真空射流泵。水泵在安裝前進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，空轉(zhuǎn)時必須達(dá)到98kPa以上的真空吸力。水泵須與主濾管連接牢固后方可接通電源。試抽真空前，在膜面上、壓膜溝處仔細(xì)檢查有無漏氣情況，發(fā)現(xiàn)后及時補(bǔ)好。逐臺檢查真空泵系統(tǒng)連接處，要保證在關(guān)閉閘閥的情況下，泵上真空度能達(dá)到0.096MPa，以確保真空泵系統(tǒng)發(fā)揮最佳功效。

開始階段，為防止真空預(yù)壓對加固區(qū)周圍土體造成瞬間破壞，嚴(yán)格控制抽真空速率。具體操作時可先開啟半數(shù)真空泵，然后逐步增加真空泵工作臺數(shù)。當(dāng)真空度達(dá)到60kPa、經(jīng)檢查無漏氣現(xiàn)象后，開始膜面蓄水，開足所有泵直到恒載值80kPa。

（9）抽真空維護(hù)

抽真空維護(hù)期間，膜上覆蓋水深按現(xiàn)場條件以不小于1.0m為宜；每天現(xiàn)場值班人員按要求時間，對真空度予以記錄，并對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況、供電情況及其他真空預(yù)壓施工情況進(jìn)行詳細(xì)記錄。

有效真空預(yù)壓時間一般為為90～150天，具體參照實(shí)測沉降曲線計算的固結(jié)度決定卸載時間。

真空預(yù)壓射流泵采用IS型離心泵，泵上壓力可以達(dá)到0.096MP以上的真空壓力，在真空度滿足過程中，真空泵的開啟數(shù)量不少于分區(qū)單位總數(shù)的80%。

8、停泵卸載

根據(jù)地基加固過程中檢測數(shù)據(jù)的整理和計算，各參數(shù)滿足設(shè)計要求后，停泵卸載，真空預(yù)壓至此結(jié)束。

主要卸載標(biāo)準(zhǔn)：按實(shí)測沉降曲線推算的固結(jié)度達(dá)到75%以上，可以停止抽真空。

四、真空法軟基處理施工監(jiān)測

1、安裝沉降板。在插板前埋設(shè)在底層土工布表面，記錄地面原始標(biāo)高，觀測時間為插板結(jié)束時；抽真空初期15天，每天至少觀測1次；抽真空15天后，每2天至少觀測1次；做好記錄，及時統(tǒng)計分析。沉降觀測點(diǎn)布置不少于1點(diǎn)/2500m2。

2、安裝出膜裝置。包括射流真空泵出膜裝置，膜下真空壓力量測出膜裝置，監(jiān)測傳感元件出膜裝置（孔隙水壓力、深層沉降儀以及與提高真空預(yù)壓加固軟基技術(shù)有關(guān)的其他監(jiān)測項(xiàng)目所必要的出膜裝置）。抽真空期間，膜下真空度每天至少觀測1次，觀測點(diǎn)布置不少于1點(diǎn)/3000m2。

3、加固前后取土試驗(yàn)

加固前后在距表層10.0m深度鉆取土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)的項(xiàng)目包括：天然含水率、孔隙比、飽和度、天然密度、比重、粒徑組成、液限、塑限、快剪強(qiáng)度、固結(jié)系數(shù)、壓縮系數(shù)、e-p曲線、壓縮壓模等。鉆孔數(shù)量根據(jù)場區(qū)使用要求而定。

4、加固前后十字板剪切試驗(yàn)

加固前后在表層10.0m深度做十字板剪切試驗(yàn)，試驗(yàn)點(diǎn)不少于1點(diǎn)/5000m2。

5、載荷板試驗(yàn)

加固后應(yīng)對現(xiàn)場進(jìn)行載荷板（1.0×1.0m）試驗(yàn)，位置根據(jù)現(xiàn)場使用要求確定，一般不少于3點(diǎn)。

6、根據(jù)固結(jié)效果和場地使用要求可適當(dāng)增加檢測項(xiàng)目。

上述監(jiān)測參數(shù)用于對真空預(yù)壓地基處理施工的控制和檢驗(yàn)是否滿足工程對地基的各種建設(shè)要求。

五、結(jié)語

在沿海開發(fā)建設(shè)中，對量大面廣的海濱相淤泥采用真空預(yù)壓固結(jié)處理是經(jīng)濟(jì)合理、高效快捷的重要施工技術(shù)措施。只要我們把握好真空預(yù)壓工藝中每一個工序環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，淤泥質(zhì)軟基的固結(jié)效果就相當(dāng)顯著，最終能很好地滿足工程施工建設(shè)的需要！

參考文獻(xiàn)：

[1]陳二明 真空堆載預(yù)壓加固軟基法在軟基處理中實(shí)踐應(yīng)用2010（11）

[2]《HG/T 20578-2013 真空預(yù)壓法加固軟土地基施工技術(shù)規(guī)程》

[3]閆澍旺，朱平，劉潤：真空預(yù)壓法加固軟土地基的效果觀測分析 《水利學(xué)報》2004（03）

上接第287頁

開關(guān)置于自動位置，操作自動模式啟門開關(guān)，閘門起升至33.2m自動停止，此時將機(jī)械鎖定人工提起至投入位置，操作自動模式閉門開關(guān)，閘門下落，鎖定投入。如閘門由于慣性下落位置低于33m全開信號消失，將【解/投鎖常規(guī)充水】轉(zhuǎn)換開關(guān)置于常規(guī)位置，操作自動模式啟門開關(guān)，閘門自動提升至33m全開位置后停止，全開信號正常。

5.7 工作制動器控制

當(dāng)變頻器收到啟動命令后啟動，工作制動器吸合還是斷開靠變頻器的BPQ-2輸出點(diǎn)控制，根據(jù)閘門的實(shí)際運(yùn)行情況設(shè)定為變頻器頻率升至5Hz時工作制動器松閘，以免閘門在制動器松開瞬間由于自重下滑。當(dāng)出現(xiàn)閘門墜落等故障時，PLC吸合工作制動器制動，繼電器K10強(qiáng)行斷開制動器回路電源，制動器抱閘。

5.8 報警功能

（1）當(dāng)荷重超過設(shè)定的重量的110%（操作屏設(shè)定）延時10s，給出過載報警，閘門停止。

（2）變頻器故障時，給出變頻器故障信號，閘門停止，觸摸屏顯示故障信息。

（3）當(dāng)發(fā)生墜落時，給出墜落報警信號。墜落判斷方法：當(dāng)模擬速度超過設(shè)定的速度保護(hù)值3m/min（操作屏設(shè)定），發(fā)出墜落報警停止閘門運(yùn)行。

（4）當(dāng)發(fā)生以上任何一種故障時，變頻器將不能啟動，只有故障排除之后，給出復(fù)位信號后，才能啟動。

（5）當(dāng)開門超過規(guī)定的時間（1660s），則給出了開門超時報警，自動停機(jī)。

（6）當(dāng)關(guān)門超過規(guī)定的時間（1660s），則給出了關(guān)門超時報警，自動停機(jī)。

（7）當(dāng)平壓充水時，超過規(guī)定的時間（10s）沒有收到充水位置主令開關(guān)的信號，則給出充水位超時報警，自動停機(jī)。

5.9 閘門高度、荷重的標(biāo)定

當(dāng)閘門全關(guān)時，取得一次編碼器的數(shù)值Min，當(dāng)閘門全開時，取得一次編碼器的數(shù)據(jù)值Max，閘門高度設(shè)定為h，編碼器的實(shí)時數(shù)值N，則閘門實(shí)際高度H=（N-Min）×h/（Max-Min）。

開度標(biāo)定時，先在觸摸屏的【參數(shù)設(shè)定畫面】的【開度設(shè)定】輸入開度的設(shè)定值，當(dāng)閘門全關(guān)時，在觸摸屏的【參數(shù)設(shè)定畫面】按一下【開度下限】，當(dāng)閘門全開時，再按一下【開度上限】，即可完成標(biāo)定。在未完成開度標(biāo)定前，設(shè)定速度保護(hù)值稍大一些，防止超速保護(hù)。

荷重標(biāo)定時，當(dāng)閘門關(guān)到位時，在觸摸屏的【參數(shù)設(shè)定畫面】按一下【荷重下限】按鈕，當(dāng)閘門全開到位時，按一下【荷重上限】按定荷重的上限數(shù)值，標(biāo)定一次荷重值即可。未完成荷重標(biāo)定前，先將荷重保護(hù)系數(shù)設(shè)定的稍大。

6 結(jié)束語

總之，閘門系統(tǒng)在保證發(fā)電，防洪等方面至關(guān)重要，故要對閘門系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)地改造。工程實(shí)例表明，科學(xué)地改造能夠?qū)崿F(xiàn)閘門電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠的目的，為電力大壩惡毒安全運(yùn)行提供有力的保障，進(jìn)而提高水庫的經(jīng)濟(jì)與社會效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]樂可定；鄢仁成；許慧；崔柏昱.珊溪電廠溢洪道閘門電氣控制系統(tǒng)升級改造[J].大壩與安全.2011（02）

[2]趙剛.海龍水庫閘門控制系統(tǒng)的改造[J].魅力中國.2009（16）