淺談軟基中直排式真空預(yù)壓（無砂墊層）施工工藝

皇甫斐杰

摘 要：軟基主要分布于我國南部和沿海地區(qū)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國家鼓勵(lì)擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。但由于地域限制，軟基地層地質(zhì)條件極差，且短期無法滿足施工條件還需回填大量土方，采用直排式真空預(yù)壓（無砂墊層）加固軟基地層具有固結(jié)速度快、密實(shí)性好、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約施工成本的優(yōu)點(diǎn)，能很好地解決淤泥地層上施工和淤泥外翻污染環(huán)境的施工難題，滿足施工進(jìn)度和環(huán)境保護(hù)要求，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，可為類似工程提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：加固軟基;真空預(yù)壓;保護(hù)環(huán)境

1 工程概況

大空港新城區(qū)截流河綜合治理工程為深圳會(huì)展中心配套工程，海上田園蘆花湖為截流河主河道施工區(qū)域內(nèi)，為保護(hù)蘆花湖內(nèi)白鷺的生存環(huán)境和海上田園景觀區(qū)的運(yùn)營。本工程先采用大砂被將施工區(qū)和景觀區(qū)進(jìn)行隔離后，為避免淤泥外翻造成運(yùn)營區(qū)內(nèi)湖水污染，施工區(qū)內(nèi)采用直排式真空預(yù)壓（無砂墊層）對(duì)該段主河道區(qū)域內(nèi)淤泥進(jìn)行固結(jié)，地基土體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行河道結(jié)構(gòu)施工。

2 直排式真空預(yù)壓（無砂墊層）施工重難點(diǎn)分析

2.1 施工區(qū)域內(nèi)淤泥外翻涌入到景觀運(yùn)營區(qū)湖中

湖內(nèi)淤泥深度為10m左右，施工區(qū)域地基承載力極低，無法滿足截流河主河道施工條件。大砂被將施工區(qū)和景觀區(qū)分隔開后，若直接將施工區(qū)域內(nèi)的湖水抽排后采用快速、直接的軟基處理方式勢(shì)必導(dǎo)致景觀區(qū)湖內(nèi)淤泥大量外翻、上涌，污染環(huán)境。施工區(qū)軟基加固時(shí)如何避免景觀區(qū)湖內(nèi)淤泥外翻是施工中的難點(diǎn)。

2.2 土體固結(jié)均勻性控制

對(duì)軟基處理可采用墊層和淺層處理、豎向排水法、真空預(yù)壓、粒料樁、剛性樁、強(qiáng)夯及強(qiáng)夯置換等方法。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，本工程采用真空預(yù)壓技術(shù)，但是整個(gè)施工過程中要求土體固結(jié)均勻，若不均勻沉降變形較大可能破壞整個(gè)真空系統(tǒng)的運(yùn)行，因此土體固結(jié)均勻性是軟基加固過程中的難點(diǎn)。

3 直排式真空預(yù)壓（無砂墊層）主要施工工藝

3.1 場地準(zhǔn)備

3.1.1排水和晾曬：場地內(nèi)在原湖水區(qū)域先行實(shí)施圍堰，圍堰內(nèi)湖水采用抽水機(jī)抽干，需抽水總量約為18萬m3。晾曬時(shí)間一般不少于7天，表面應(yīng)產(chǎn)生明顯的開裂，經(jīng)晾曬之后的場地將結(jié)成一個(gè)硬殼，為塑料插板提供條件，如上機(jī)械設(shè)備比較困難，可采用鋪設(shè)竹排等措施。

3.1.2場地清理整平：場地晾曬之后，應(yīng)進(jìn)行場地清理、整平，清除局部的石塊、木頭、植物、竹竿等雜物。魚塘與河道之間的路梗、隆起的淤泥灘位置等應(yīng)進(jìn)行挖除攤平。整平場地要求場地平順，人工整平場地的邊坡坡比要求緩于1：8。

3.1.3特別要求：在下一工序施工前，需對(duì)場地平整清理進(jìn)行驗(yàn)收確認(rèn)后方可進(jìn)行下一階段施工。

3.2 鋪設(shè)土工布

3.2.1土工布使用前要進(jìn)行撕裂強(qiáng)度、頂破強(qiáng)度等試驗(yàn)，合格后方可使用;

3.2.2鋪設(shè)前按設(shè)計(jì)圖紙布置放出各盲溝、集水井位置;

3.2.3土工布采用人工鋪設(shè)，共分三個(gè)鋪設(shè)小組，每組十五人，直接用車將土工布拉到現(xiàn)場進(jìn)行縫合，并卷成卷?？p合采用手提式電動(dòng)縫紉機(jī)按設(shè)計(jì)要求將小塊土工布（規(guī)格4.12m*150m）縫合成30m*150m的大塊土工布?？p合連接采用雙排線折疊法，折疊縫合總寬度不小于30cm;

3.2.4大塊土工布采用人工攤鋪的方式進(jìn)行攤鋪;

3.2.5土工布鋪設(shè)呈鱗片狀，即后一塊土工布?jí)涸谇耙粔K土工布之下，大塊土工布搭接寬度不小于1.0m。鋪好土工布后，周邊用砂袋疊壓固定，并在中間壓砂袋定位;

3.2.6鋪設(shè)前計(jì)算好土工布長、寬及搭接位置，應(yīng)盡量避免土工布在盲溝交匯處搭接，如在交匯處搭接，用雙層土工布加強(qiáng);

3.2.7土工布搭接長度為1.0m;

3.2.8為使土工布不皺折、起拱，整捆土工布向前推進(jìn)時(shí)要緊貼清理后的地面，發(fā)現(xiàn)皺折，起拱要及時(shí)返工;

3.2.9土工布鋪設(shè)好后，為防止土工布老化，應(yīng)及時(shí)真空管網(wǎng)上部結(jié)構(gòu)施工，土工布覆蓋時(shí)間間隔不超過10天。

3.3 塑料插板施工

按正方形布置并打設(shè)塑料排水板，其間距1.0m，作為垂直排水通道。

塑料板打設(shè)順序包括：定位;通過導(dǎo)管將塑料板與樁尖連接貼管靴，并對(duì)準(zhǔn)樁位;插板并在砂面以上頂面120cm以上剪斷。

3.3.1塑料排水板選用濾膜連接為膠粘式或線縫式槽型板。施工將嚴(yán)格遵守規(guī)程的要求，并按以下施工步驟進(jìn)行實(shí)施。

3.3.2根據(jù)各區(qū)已驗(yàn)收基礎(chǔ)場地的施工基線、水準(zhǔn)點(diǎn)等資料，用全站儀測(cè)放各區(qū)控制點(diǎn)，各區(qū)控制點(diǎn)插紅色小旗及打下木樁并標(biāo)明控制點(diǎn)編號(hào)。用全站儀和鋼尺按梅花型布置測(cè)放出塑料排水板打設(shè)板位，并用竹簽或排水板芯等插入基礎(chǔ)作標(biāo)記。

3.3.3插板機(jī)移機(jī)定位，安裝排水板樁靴。施打作業(yè)時(shí)，插板機(jī)的樁靴落地定位由插板機(jī)駕駛員在控制室內(nèi)控制。

3.3.4各區(qū)域的塑料排水板均按梅花型布置。施工操作人員根據(jù)安裝在插板機(jī)上的金屬活動(dòng)垂針和刻度盤，控制樁管下插時(shí)的垂直度偏差不得大于±1.5%。

3.3.5上拔樁管至樁管下端高出基礎(chǔ)面50cm。上拔樁管時(shí)，施工人員應(yīng)仔細(xì)觀察排水板有沒有回帶現(xiàn)象，若回帶長度超過50cm，則在板位旁45cm處補(bǔ)打一根。

3.3.6切割排水板，控制排水板在基礎(chǔ)頂面以上的外露長度為20cm。

3.3.7移機(jī)進(jìn)行下一根排水板施工。在排水板施工過程中，要派專人做好施工原始記錄，以備抽查。

3.3.8各分塊塑料排水板施工完成后，進(jìn)行自檢，待自檢合格后再上報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收。一個(gè)區(qū)段的塑料排水板驗(yàn)收合格后，要及時(shí)用砂料回填打設(shè)時(shí)在排水板周圍形成的孔洞。

3.4 真空管道鋪設(shè)施工

3.4.1本工程設(shè)計(jì)的管路主要為真空主管和真空支管。主管和支管縱橫向布置，真空支濾管采用軟式透水管，管徑50mm，支管鋪設(shè)間距為3.0m，即每3個(gè)排水板連接在支管上。主管采用PVC管，管徑≥90mm，主管兩頭連接真空射流泵，每1000m2布置一臺(tái)真空泵。

3.4.2管材連接：真空支濾管之間及真空支濾管與主濾管之間的連接采用與之匹配的直通、三通接頭連接，接頭牢固。真空主管的連接沿長度方向每30m左右設(shè)一鋼絲膠管軟接頭，管位偏差：小于100mm。

3.4.3真空支管與插板之間采用軟管式進(jìn)行聯(lián)接。

3.4.4連接管施工完畢后，立即覆蓋土工織物保護(hù)真空管道。

3.4.5真空管路的連接點(diǎn)必須嚴(yán)格進(jìn)行密封，為避免膜下真空度在停泵后很快降低，在真空管路中設(shè)置止回閥和閘閥。

3.5 土工布施工

本工程采用直排式真空預(yù)壓（無砂墊層）技術(shù)，取消常規(guī)真空預(yù)壓的粗砂墊層施工，現(xiàn)場直接在真空管道上鋪設(shè)土工布方式，加快施工進(jìn)度。在鋪設(shè)土工布過程中要注意對(duì)真空管網(wǎng)的保護(hù)，避免破壞真空系統(tǒng)。土工布施工詳見“3.2 鋪設(shè)土工布”。

3.6 密封溝挖填

3.6.1在加固區(qū)四周挖一定深度的溝槽用于埋設(shè)密封膜，密封溝的深度在1.2～1.5m之間，具體深度視現(xiàn)場地質(zhì)情況而定。 當(dāng)被加固土的表層其粘粒含量較高、滲透性較差時(shí)，可以取較小值，溝可挖淺一些;反之，溝要挖深一些。溝的寬度主要視挖掘方式和鋪膜決定，如用機(jī)器挖掘可以 挖窄一些，但必須方便人工鋪膜操作。一般最小為60cm;若人工挖掘密封溝，其最小寬度需70cm。

3.6.2挖溝時(shí)要注意土層中的植物根系和動(dòng)物的孔洞，若發(fā)現(xiàn)有 孔洞，則溝的深度需相應(yīng)挖深一些以避開孔洞。這些孔洞往往是漏氣的通道，一般動(dòng)、植物的孔洞深度電是有規(guī)律的，只要留心觀察是不難發(fā)現(xiàn)的。沿海小動(dòng)物（如 跳魚一類）的孔洞一般不超過1.2m深。

3.6.3挖好溝后將膜放入溝中，應(yīng)注意將膜貼于溝的內(nèi)壁（溝的內(nèi)壁盡可能平整），并將膜放至溝底，然后分層回填。尤其注意第一層的填筑，一定要用土 把膜壓好，使膜能緊貼溝內(nèi)壁和溝底，在每一層填土上給予壓實(shí)，最后將剩余的土在溝邊堆成擋土的小堤，為膜上以后復(fù)土創(chuàng)造條件。這當(dāng)中要特別留心在有真空度 測(cè)頭導(dǎo)管和孔壓測(cè)頭導(dǎo)線引出的地方，既要密封好，又不能將導(dǎo)管弄斷、弄破或弄成<90。的折彎。

3.6.4密封溝工作量雖不大，但它直接關(guān)系到密封效果的好壞，由于該項(xiàng)工作具有隱蔽性，所以有了問題也不易查出，因此要認(rèn)真、細(xì)致、嚴(yán)格地去做好這一工作。

3.7 密封膜鋪設(shè)

3.7.1鋪設(shè)時(shí)，膜不宜拉得太緊，每邊比圖紙尺寸要放出3～5m。鋪設(shè)時(shí)自一邊開始，二層一道依順序同時(shí)由近及遠(yuǎn)進(jìn)行鋪設(shè);

3.7.2膜在埋入密封溝時(shí)，注意膜不要被石頭，草、樹根等戳破，注意其完整性;

3.7.3在膜上放置沉降標(biāo)時(shí)，應(yīng)在沉降標(biāo)下墊一層土工布或軟草口或一些小塊密封膜，注意放平并在沉降標(biāo)底板上壓重，以防戳破薄膜和沉降標(biāo)倒伏;

3.7.4膜鋪好后進(jìn)行抽氣時(shí)，千萬別急于復(fù)土進(jìn)行預(yù)壓，而應(yīng)在頭幾天派專人穿布底鞋或軟底鞋在膜上進(jìn)行地毯式尋查，以便發(fā)現(xiàn)膜破的地方能及時(shí)進(jìn)行粘補(bǔ)。若抽氣后發(fā)現(xiàn)薄膜鋪設(shè)得松緊很不均勻，亦可停抽進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，但是這種調(diào)整是很有限的，重要的還是在埋入溝前布設(shè)好。

3.7.5土工布上覆蓋密封薄膜，一般采用3層聚氯乙烯薄膜，應(yīng)按先后順序同時(shí)鋪設(shè)，并在加固區(qū)四周，在離清基絲外緣2m開挖深0.8～0.9m溝槽，將薄膜的周邊放入溝槽內(nèi)，用粘土或粉質(zhì)粘土回填壓實(shí)，要求氣密性好，密封不漏氣，或采用板樁或覆水封閉，而以膜上全面覆水較好，既密封好又減緩薄膜的老化。

3.7.6當(dāng)面積較大，宜分區(qū)預(yù)壓，區(qū)與區(qū)間隔距離以2～6m為佳。

3.8 密封墻施工

真空預(yù)壓區(qū)邊界存在填土的區(qū)域根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙為粘土攪拌樁密封帷幕對(duì)填土層進(jìn)行封閉。

3.8 .1粘土攪拌樁樁直徑為600mm，間距為400mm，即搭接200mm，雙排攪拌樁寬度1.2m。樁底以進(jìn)入淤泥層1.0m為準(zhǔn)。若存在透水層的還需穿透水層底標(biāo)高以下1.0m。

3.8 .2粘土攪拌樁采用四噴四攪工藝，下鉆攪拌速率不大于1.2m/min，提升攪拌速率不大于0.8 m/min。

3.9? 抽真空

抽真空設(shè)備擬采用的“高效節(jié)能大功率真空泵系統(tǒng)”（以下簡稱“HEHP真空系統(tǒng)”），HEHP真空系統(tǒng)主要由水氣分離罐和大功率真空泵組成。當(dāng)控制柜的真空泵開啟后，將土體中水和氣體抽進(jìn)水氣分離罐;在水氣分離罐，氣體進(jìn)入上部灌體，水流入下部灌體;氣體由真空泵排出;下部灌體設(shè)置有兩臺(tái)抽水泵（揚(yáng)程25m，一臺(tái)開啟，一臺(tái)備用），當(dāng)內(nèi)設(shè)的水位儀監(jiān)控到水位達(dá)設(shè)定高度后，將水排出。每個(gè)水氣分離罐可連接至多8根真空主管，均布在真空預(yù)壓范圍。

水汽分離真空泵及應(yīng)滿足5000～6000m2/臺(tái)的布置等。抽真空設(shè)備采用射流式真空裝置。當(dāng)膜下真空度達(dá)到-80kpa后，在真空膜上進(jìn)行填土堆載，填土堆載厚度包括現(xiàn)狀填土面到交工面的底基層填土，還包括預(yù)留沉降量填土。

3.10? 真空預(yù)壓結(jié)束

預(yù)壓后達(dá)到要求后，停泵后可直接進(jìn)行施工。停泵按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行：

（1）按實(shí)測(cè)沉降曲線推算的固結(jié)度不小于90%。

（2）實(shí)測(cè)地面沉降速率連續(xù)10天平均沉降量不大于2mm/d。

4 直排式真空預(yù)壓（無砂墊層）對(duì)周邊地層的影響控制

真空預(yù)壓施工過程中，由于加固區(qū)土體壓強(qiáng)增大，非加固區(qū)的土體向加固區(qū)移動(dòng)，避免淤泥的大量外翻污染環(huán)境，同時(shí)也加快了加固區(qū)內(nèi)土體密實(shí)度的提高和地基承載力的增加。但在施工過程中如何避免非加固區(qū)內(nèi)的土體位移增大進(jìn)而影響周邊的建（構(gòu)）筑物是在真空預(yù)壓施工時(shí)需控制的重要因素。

4.1為避免對(duì)周邊地層的影響需在加固區(qū)四周施打粘土攪拌樁密封墻，起到止水和擋淤作用，避免周圍非加固區(qū)內(nèi)的土體和水進(jìn)入真空預(yù)壓加固區(qū)，從而影響真空預(yù)壓的時(shí)間和土體固結(jié)效果。但在淤泥地層中施工粘土密封墻時(shí)要保證成墻質(zhì)量注意施工過程控制，若質(zhì)量不滿足要求就達(dá)不到預(yù)期效果，同時(shí)也增大了施工成本。

4.2在真空預(yù)壓區(qū)附近有要求嚴(yán)格控制地層變形的建（構(gòu)）物時(shí)，考慮在該側(cè)施打鋼板樁或者鋼筋混凝土樁。第一增大該側(cè)止水擋淤的力度，第二避免該該側(cè)地層變形較大進(jìn)而影響附近建（構(gòu)）物。

4.3為盡量減少對(duì)周邊地層的影響，在真空預(yù)壓過程中要保證加壓的均勻性和連續(xù)性，避免較大變化加劇了周邊地層的變化。

5結(jié)束語

隨著我國基建配套設(shè)施施工建設(shè)，沿海或者河涌區(qū)域的項(xiàng)目開發(fā)越來越多。大面積軟弱地基未達(dá)到施工承載力要求，加固土體滿足主體結(jié)構(gòu)施工需要是迫在眉睫之事。采用直排式真空預(yù)壓（無砂墊層）較常規(guī)真空預(yù)壓節(jié)約工期10%～15%，減少了砂墊層采用土工織物進(jìn)行替換，加快施工速度并節(jié)約了成本。在深圳大空港項(xiàng)目軟弱地基處理過程中，采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理海上田園段和北樞紐?？s短施工工期，固結(jié)速度快，環(huán)境影響小。上述工程經(jīng)驗(yàn)均有效解決了工程施工對(duì)景觀環(huán)境保護(hù)的要求，為類似工程提供參考經(jīng)驗(yàn)。

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