真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法中膜下真空度下降解決方案對比

陳國華

（珠海大橫琴城市新中心發(fā)展有限公司 珠海519031）

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法因工后沉降小、施工速度快、造價較低等優(yōu)點、土體強度增長明顯等優(yōu)點，處理軟土地基深度較大［1-2］。該方法將真空預(yù)壓法與堆載預(yù)壓法聯(lián)合在一起，是一種快速且處理效果優(yōu)良的地基加固技術(shù)。珠海市某新建道路工程相應(yīng)施工區(qū)域運用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固技術(shù)，施工過程中膜下真空度出現(xiàn)下降問題，通過現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)采集及整理分析，確定原因主要為建筑垃圾等引起爆膜，為了有效提高膜下真空度，避免土方堆載對真空膜損壞，提高施工效率并減少質(zhì)量隱患，本文對各解決方案進行了比選。

1 工程概況

某新建道路工程，道路等級為次干路、支路。道路里程MK0+230-MK0+594.55 段工程地質(zhì)條件較差，軟基處理施工難度大。根據(jù)項目勘察報告，場地上覆第四系人素填土，其下為第四系海陸交互相沉積淤泥、粉質(zhì)粘土、粗砂。

2 施工工藝

2.1 施工流程

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)的施工流程是首先平整場地清除雜物，并鋪設(shè)墊層，在砂墊層中按設(shè)計間距和深度打設(shè)橫向和縱向通道，然后在砂墊層中按放射型和擴張型方式布設(shè)橫向排水主管和支管，埋設(shè)觀測設(shè)備，鋪設(shè)真空排水管及密封溝施工，將嚴(yán)密的聚氯乙烯薄膜鋪蓋在排水砂墊層上，接著將支慮管和主管相連接，并在管網(wǎng)的四個角安裝射流真空泵，在地基上方進行土方堆載，使地基在真空堆載兩重作用下排水固結(jié)，最后進行土方卸載［3-7］。具體施工流程概要如下：清表、場地平整?中粗砂墊層鋪設(shè)?塑料排水板施工?泥漿攪拌樁施工?真空管系安裝?無紡?fù)凉げ间佋O(shè)?密封膜鋪設(shè)?編織土工布鋪設(shè)?粉細砂鋪設(shè)?堆載土方。

2.2 流程分析

2.2.1 清表、場地平整

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工區(qū)域東側(cè)存在力合環(huán)保排水渠670 m，其中450 m 長水渠處于真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工區(qū)域內(nèi)，渠底及渠兩側(cè)在周邊企業(yè)修筑便道時滾落下去大量建筑垃圾及石塊，水渠清理及回填時，局部存在建筑垃圾及石塊無法完全清除，對后續(xù)抽真空效果造成一定影響。

2.2.2 中粗砂墊層鋪設(shè)

場地平整至設(shè)計標(biāo)高后，鋪設(shè)50 cm中粗砂，采用機械攤鋪，人工配合機械碾壓平整密實。

2.2.3 塑料排水板施工

中粗砂墊層驗收合格后，組織塑料排水板施工，MK0+230-MK0+352.4段塑料排水板施打長度為22 m，MK0+352.4-MK0+594.55 段塑料排水板施打長度為25.0 m，樁距1.1 m，外露長度不小于20 cm。MK0+230-MK0+360段排水板難以施打，對樁位進行局部調(diào)整，采用引孔方式及引入振動插板機。

2.2.4 泥漿攪拌樁

攪拌樁樁徑0.7 m，樁距0.5 m，疊合寬度0.2 m，樁長6.0 m，比重不小于設(shè)計值1.30，采用四攪四噴施工工藝，下攪速度小于1.2 m/min，提升速度小于0.8 m/min。

2.2.5 真空管系安裝

排水板驗收合格后，進行板頭埋設(shè)，真空管系安裝。主管采用φ75硬質(zhì)PVC管，濾管采用φ50軟式透水管，主管間距10.0 m，濾管間距6.0 m。濾管接入主管，主管的接長，采用0.3 m 鋼絲軟管過渡連接，接頭處設(shè)匹配的三通或直通接頭，主濾管埋入中粗砂墊層厚度0.2 m。

2.2.6 無紡?fù)凉げ间佋O(shè)

真空管系安裝完成后，鋪設(shè)膜下無紡?fù)凉げ家粚?，土工布采用縫接方式，縫合寬度不小于10 cm。

2.2.7 密封膜鋪設(shè)

膜下無紡?fù)凉げ简炇蘸细窈?，組織鋪設(shè)3 層密封膜，密封膜采用聚氯乙烯薄膜，密封膜為在工廠一次加熱成型，現(xiàn)場搭接部位采用熱合法，搭接寬度不小于20 mm。

2.2.8 編織土工布鋪設(shè)

密封膜壓入密封溝，并經(jīng)驗收合格后，逐步開啟真空泵，進行預(yù)抽真空，至膜下真空度達到-80 kPa 后，鋪設(shè)編制土工布一層，土工布采用縫接方式，縫合寬度不小于10 cm。

2.2.9 粉細砂鋪設(shè)膜下真空度達到-80 kPa后連續(xù)抽真空20 d，開始填筑路基土，第一層路基土采用粉細砂，厚度0.3 m。

2.2.10 土方堆載

粉細砂吹填完成后，分層填筑堆載土，為保障密封膜完好性，保證抽真空質(zhì)量，第一層堆載土采用外購?fù)?，堆載土方中所含石塊經(jīng)篩選出來后填筑。

3 施工監(jiān)測

3.1 沉降監(jiān)測

根據(jù)設(shè)計要求，真空預(yù)壓區(qū)域布置沉降板11 塊。沉降板在路基橫向分左中右的交錯布置，開始抽真空和填土施工期間，沉降每天觀測1次，并填寫觀測數(shù)據(jù)。

3.2 真空度觀測

在砂墊層埋設(shè)真空測頭9個，埋設(shè)位置在真空濾管之間的砂墊層中部，呈梅花形布置。抽真空階段，每日安排專人巡查6次，確保真空度正常，發(fā)現(xiàn)問題及時反饋。

3.3 真空度下降情況

完成砂墊層、排水板、密封墻、真空預(yù)壓系統(tǒng)安裝等前期工作后，于2020 年8 月9 日進行試抽真空，8 月12 日真空度上升至-80 kPa 以上，9 月6 日開始粉砂保護層吹填，吹填前、吹填后真空度均維持在-80 kPa 以上，10月12日開始膜上堆載，10月21日出現(xiàn)真空度下降，后進行查漏、翻挖、補膜，效果不佳，真空度目前為-38～-44 kPa。各施工階段真空度如表1所示。

表1 各施工階段真空度Tab.1 Vacuum Degree at Each Construction Stage

4 原因分析

⑴ 地形地貌與勘察報告存在差異，MK0+190-MK0+360 段存在大量建筑垃圾，埋深大，MK0+360-MK0+594.55 段淤泥層較淺，進行抽真空時，沉降不均勻，容易拉裂真空管系。

⑵地下水位不一致，南低北高，影響抽真空效果。

5 解決方案

5.1 方案1

繼續(xù)回填堆載土方至設(shè)計要求厚度后，再在堆載頂面鋪設(shè)土工布、真空膜進行整體密封，如圖1所示。

圖1 堆載頂面整體密封Fig.1 Sealing the Top Surface of the Heap

方案1 同原設(shè)計方案相比較，僅是將膜上的堆載土方移到了膜下，總的預(yù)壓荷載沒有發(fā)生變化，預(yù)壓時間相同的情況，能夠達到原設(shè)計同等處理效果；在上堆載土的壓蓋作用下，建筑垃圾等引起的爆膜問題可以避免，且對工期的影響最小，補救成本相對最低。

5.2 方案2

將已經(jīng)回填的堆載土方全部清理出場地，采用人工翻挖土方堆載區(qū)域，檢查漏洞并進行修補［8］，真空度在-80 kPa 以上10～20 d 后繼續(xù)后續(xù)工序，該方案需要增加保護粉砂層厚度，最少0.6 m，最佳為0.8 m。如圖2所示。

圖2 翻挖查漏修補Fig.2 Dig and Fix Leaks

方案2 翻挖過程中可能造成二次破壞，建筑垃圾等引起的爆膜隱患仍在，在后期堆載過程中有可能再次出現(xiàn)類似問題。為保護膜堆載前需要增加保護砂層厚度，成本增加。另外由于場地面積較大，真空膜受損位置難以確定，翻挖查漏修補工作量大，大部分需要人工完成，工效低，工期將滯后。

5.3 方案3

保持現(xiàn)有真空度（-40 kPa），繼續(xù)堆載土方，按照總預(yù)壓荷載與原設(shè)計相同的原則，增加堆載厚度，即：設(shè)計要求的真空度-80 kPa，現(xiàn)有的真空度-40 kPa，不足的-40 kPa 采用土方堆載補足，即在原有土方堆載的基礎(chǔ)上繼續(xù)增加堆載約2.5 m。如圖3所示。

圖3 增加堆載Fig.3 Increase Load

方案3 需要增加堆載料，堆載過程需要避免失穩(wěn)［9］，總工期延長，且增加堆載料材料、施工及后期卸載后的處置等成本。

綜上所述，為了有效提高膜下真空度，避免土方堆載對真空膜損壞，提高施工效率并減少質(zhì)量隱患［10-11］，本文比選了各解決方案在處理成本、處理效果及工期影響程度上的優(yōu)劣勢，如表2所示。

表2 方案對比Tab.2 Scheme Comparison

6 結(jié)論

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工中因真空膜受損導(dǎo)致真空度下降，針對出現(xiàn)漏氣或真空度不滿足要求的區(qū)域，綜合分析上述3個方案的利弊，參考其他工程的經(jīng)驗，本項目選擇堆載頂面整體密封方案進行處理，措施實施后效果明顯，主得出以下結(jié)論：

⑴經(jīng)過堆載頂面整體密封措施后，真空度逐步上升至設(shè)計要求，真空度維持在-80 kPa以上。

⑵預(yù)壓沉降達到設(shè)計預(yù)期，預(yù)估25 m 厚軟土層工后沉降231 mm，符合設(shè)計要求。

⑶根據(jù)檢測報告，填土及淤泥層均得到很好的改善，地基承載力特征值不小于130 kPa，淤泥層不排水抗剪強度提高了168.7%。