真空预压加载地基施工技术分析
2014-08-22李建军
李建军
【摘 要】本文从施工组织、施工质量控制以及处理效果系统分析了真空预压地基处理流程，具有借鉴意义。
【关键词】地基处理；真空预压；承载力检测
【Abstract】From the construction organization， construction quality control and processing system analyzes the effect of vacuum preloading ground treatment processes， with reference.
【Key words】Ground handling；Vacuum preloading；Capacity test
1. 工程概况
某地块场地形成工程实施区域为39000m2，场地工程采用真空预压，真空预压的目标沉降值在300～900mm之间。
2. 工程难点
（1）本工程设计对填筑材料指标要求高，对所采用的土方原材料均有明确、详细的要求，同时业主对于本工程使用土源所含的各类化学成分及污染物评价指标均有极高的要求，地基处理预压的最大沉降量高达900mm，质量要求高。
（2）在本工程实施阶段，河湖填埋工程、园区临时道路工程等工程同步施工，大面积土体深层位移和沉降必然会对周边土体带来影响，因此，对周边影响程度及范围的控制要求高。
3. 施工方法及要点
3.1 工艺流程。场地清表一场地分层填筑碾压一铺设砂垫层一密封墙施工一塑料排水板施工一排水主管及滤管铺设一真空膜施工一真空加载一卸载一大面积平整。
3.2 场地清表。清表的深度为30 cm，其工艺流程为：测量放样一第1次清表一完成面标高测量一第2次清表一完成面标高测量一清表完成。清表施工主要采用机械施工，人工配合。施工机械主要选用干式履带推土机、湿式履带推土机、反铲式挖土机和自卸卡车。对于水位高、含水量高、场地泥泞的区域使用湿式履带推土机。
3.3 场地分层填筑碾压。分层填筑前，必须进行回填土原材料的监测和检测。
具体流程和要点如下：
（1）场地填筑地基处理前进行，结合地基处理特点，填筑时需分区分块进行。为便于地基处理，按每区块边长不大于50 m进行分层填筑。
（2）场地填筑时应采用方格式分层拼接填筑，每块边长不宜大于50 m，按顺序形成真空预压处理小区域。
（3）素土分层填筑须控制填土厚度，一般采用机械碾压，将填土压实厚度控制在25 cm。碾压时由两边逐渐向中间，碾压要均匀、机械行进速度适中，碾轮每次重叠宽度为0.5～1 m，依次进行，避免漏压。
（4）由于场地填筑面积较大，在填筑时极易产生积水情况，因此在填筑过程中应严格做好场地排水，以免场地长时间积水浸泡土体。
（5）填筑过程中的场地排水可以采用在分层填筑时设置排水坡的方式进行，坡度为0.15%。
（6）技术要点：场地填筑的主要技术控制指标为填筑土方的压实度。现场填筑时通过对压实系数的测试进行质量控制。填筑土方含水量的大小直接影响到碾压质量，在碾压前应预试验，以得到符合压实度要求条件下的最优含水量和最少碾压遍数。填土施工时，需要分层回填压实至要求压实度，而对松散土层进行分层回填时，每层厚度应<250mm。
3.4 铺设砂垫层。
（1）铺设厚度500 mm，材料采用中粗砂，含泥量<5%，干密度>1.5g/cm3，渗透系数>0.1 mrn/s。真空预压砂垫层采用推土机碾压并刮平，厚50 cm砂垫层一次铺设完成。砂垫层铺设前，按20 mx 20 m插设竹竿，其上标注50 cm的尺寸线。砂垫层施工时，以竹竿上的标注为基准控制临近区域的铺砂厚度。采用钢直尺随机测量砂垫层厚度。
（2）发现有厚度达不到要求的区域，要加密抽测点，并令该区域返工。
（3）施工前，将粒径>50 mm的砾石除去；铺设过程中，遇尖利硬物、泥块及其它杂物等分捡出去。砂垫层面层厚度4 cm范围内不允许有带棱角的硬物颗粒。铺砂要均匀，不得成堆，其干密度应符合设计要求。为控制施工进度，砂垫层可分区进行铺设，分区验收，以便打桩机尽早进场，形成流水作业。
3.5 密封墙施工。水泥黏土搅拌密封墙采用32.5普通硅酸盐水泥，采用两喷三搅施工工艺，桩直径700 mm，搭接200 mm，水泥掺量为5%，膨润土掺量为0.8%，Na：CO，掺量为膨润土掺量的5%。根据设计要求，密封墙沉桩后的渗透系数小于1×10-5cm/s，而根据现场实际检测，其渗透系数3.98 x 10-8 cm/s。
3.6 塑料排水板施工。
（1）塑料排水板施工主要工艺流程为：铺设水平排水垫层一测放各施工分区边界线，定出塑料排水板位置并做好标记一打设机定位，在套管内穿入塑料排水板一安装管靴一沉设套管一打设至施工控制标高一提升套管一剪断塑料排水板一检查并记录塑料排水板打设情况一移机至下一板位。塑料排水板打设的施工机械采用履带式打桩机，排水板外露长度>200 mm，根据设计确定好单根排水板长度。
（2）拔起套管后，锚靴连同排水板一起留在土中，然后剪断连续的排水板，即完成了1个排水孔插板操作。在剪断排水板时，要留有露出原地面15～30 cm的“板头”，其后在“板头”旁边挖起砂土20 cm深成碗状的凹位，再将露出的板头折埋于砂垫层中，与砂垫层贯通。
3.7 排水主管及滤管铺设。按主管横向、滤管纵向布置，主管间距12 m，滤管间距6 m。主管采用075 mm波纹管，滤管采用063 mm打孔波纹管。主管和滤管之间采用软胶管连接，可以使整个管路系统能较好的适应地面的不均匀沉降。主管上下不开孔，滤管上应设置圆孔，滤管圆：}L010 mm，滤管圆孔间距和排距均为40 mm，外包1层土工布。主管和滤管均应在砂垫层中开沟连接并埋设入内，埋设深度为250 mm。endprint
3.8 真空膜施工。
（1）在铺设真空膜之前必须在砂垫层上先铺设1层无纺土工布，避免真空膜直接接触砂垫层或其他尖锐状物而受损。将事先压制成型的密封膜，分2层铺设，要有一点余量，展开后每层要进行检查修补，四边埋入压膜沟里，深入沟底10～20 cm，以确保膜的密封性。
（2）密封沟设计深度1 m，上宽为2.1 m，下宽为1.2 m。开挖密封沟时直接挖至搅拌桩顶面以下0.5 m，要保证密封膜跟黏土搅拌桩紧密结合，防止漏气。在密封沟底部设置300 mm x 300 mm的凹槽，使密封膜伸入凹槽内，上部先采用厚300 mm黏土回填，接着采用厚300 mm的淤泥回填，最后上部覆水。
3.9 真空加载。
（1）预压技术指标为膜下真空度>80 kPa；满载预压时间为100 d（最终按卸载标准确定）。真空射流泵采用7.5 KW以上功率的射流泵，每台射流泵的真空吸力空抽时应达到96 kPa以上。
（2）按各施工区域图布设射流泵，并进行设备调试、试抽。安装时按射流泵布设图进行，必须保证位置准确，连接处要密封，安装后进行调试，检查质量，做好抽气准备。
（3）本项目真空预压不需采用覆水的方式进行加载，当膜下真空度观测记录数值稳定后，为便于保护真空膜不受意外破坏漏气，采取保护性覆水措施以保护真空膜完好。在预压区边界设置300 mm高覆水围堰，围堰的顶部宽度应在0.5 m以上，需人员通行的围堰顶部宽度1 m左右，底部先通长铺1层300 glm2土工布，对密封膜形成保护。在围堰迎水面一侧应铺设1层防水膜。围堰完成后进行灌水覆盖，覆水层深度200～300 mm左右。
（4）围堰的施工应在抽真空开始后，膜内真空度达到稳定，一般情况下1 5 d在没有漏气的情况下，开始围堰施工。
3.10 卸载。
3.10.1 本项目目标沉降值i>700 mm区域的判定满足以下2点中的任意1点即可，以先到者为准：（1）达到该区块的目标沉降值；（2）在预压时间（真空度达到80 kPa后）i>90 d的同时，连续5 d的实测平均沉降速率≤1.5 mm。
3.10.2 目标沉降值<700 mm区域达到该区块的目标沉降值，并需同时满足以下4点要求：
（1）1个区块中所有沉降观测点沉降值的平均值不小于该区块的目标沉降值。
（2）1个区块中85%沉降观测点的沉降值均不小于该区块的目标沉降值。
（3）1个区块中所有沉降观测点的沉降值不小于该区块的目标沉降值的80%。
（4）1个区块中小于目标沉降值的观测点应是随机分布的，且小于目标沉降值的任意2点不相邻。
3.11 大面积平整。
（1）工艺流程为：场地清理一标定整平范围一设置方格网一标高测量一计算填方量一分层填方、平整一分层碾压一填至设计标高。
（2）地基处理完毕后即开始大面积场地平整工作，平整完成面标高要求符合设计场地等高线分布。大面积平整场地填筑分层碾压每层压实厚度为25 cm，压实度不小于93% （轻型击实标准）。按轻型击实试验得出的最优含水率±4%控制分层碾压回填土施工含水率。分层碾压各区域间做好搭接，并修筑一定比例的梯形边坡。各区域每层接缝处应做成大于1：1.5的斜坡，辗迹重叠在0.5～1.0 m之间，上下层错缝距离不应小于1.0 m。分层填筑机械碾压应控。
（3）制松铺厚度，预留下沉高度。填筑过程中控制场地排水，填土区应中间稍高，两边稍低，横坡保持在0.1 5%或以上。
（4）大面积平整土方施工方法同场地填筑。平整场地应做好地面排水，表面坡度应符合设计要求，如设计无要求时，一般应向排水沟方向形成>0。2%的坡度。平整后的场地表面应逐点检查，检查点按20 m x 20 m网络进行检查。
4. 地基承载力检测
真空预压后的地基采用平板载荷的方式进行检测，验证其是否能够满足地基承载力的要求。平板载荷试验采用1 m X 1 m的钢板，测试深度为大面积平整后场地标高下1 m，测试压力一般为100 KN/m2、120 KN/m2，测试压力下的允许沉降为25 mm。各区块的平板载荷测试数量按每5000m2 1个点。荷载板试验采用平板竖向静载荷试验方法。试验采用平台堆重反力慢速维持法，承压板面积为1 00 cm×1 00 cm，试验位置应根据设计图纸，试验高程为大面积平整后场地标高下1 m，试坑尺寸应大于300 cm×300 cm，试压表面平整。采用堆载法压重平台提供反力，堆载物为混凝土压块，平台堆重160 KN。根据最大加载量，采用1个300 KN的油压千斤顶加载。用4根钢管作为基准桩，打入深度为1 m，基准桩应布置于试坑之外，且保持一定的距离，基准梁采用2根长6 m的12#工字钢。基准梁与钢管采用简支型式固定。
5. 结语
该真空预压地基处理施工方法，在常规操作方法基础上采取了一定的改进措施，使各道工序质量得以保证，实际效果良好。实际施工中的一些施工经验和方法可以为今后类似的大面积场地处理提供借鉴。
参考文献
[1] 程金遥.真空预压法在软土地基浅层加固中的应用研究[D].天津：天津大学，2009.
[2] 徐乃芳.真空堆载联合预压加固软土地基固结特性及数值模拟研究[D].南京：南京大学，2011.
[文章编号]1619-2737（2014）07-12-609endprint
3.8 真空膜施工。
（1）在铺设真空膜之前必须在砂垫层上先铺设1层无纺土工布，避免真空膜直接接触砂垫层或其他尖锐状物而受损。将事先压制成型的密封膜，分2层铺设，要有一点余量，展开后每层要进行检查修补，四边埋入压膜沟里，深入沟底10～20 cm，以确保膜的密封性。
（2）密封沟设计深度1 m，上宽为2.1 m，下宽为1.2 m。开挖密封沟时直接挖至搅拌桩顶面以下0.5 m，要保证密封膜跟黏土搅拌桩紧密结合，防止漏气。在密封沟底部设置300 mm x 300 mm的凹槽，使密封膜伸入凹槽内，上部先采用厚300 mm黏土回填，接着采用厚300 mm的淤泥回填，最后上部覆水。
3.9 真空加载。
（1）预压技术指标为膜下真空度>80 kPa；满载预压时间为100 d（最终按卸载标准确定）。真空射流泵采用7.5 KW以上功率的射流泵，每台射流泵的真空吸力空抽时应达到96 kPa以上。
（2）按各施工区域图布设射流泵，并进行设备调试、试抽。安装时按射流泵布设图进行，必须保证位置准确，连接处要密封，安装后进行调试，检查质量，做好抽气准备。
（3）本项目真空预压不需采用覆水的方式进行加载，当膜下真空度观测记录数值稳定后，为便于保护真空膜不受意外破坏漏气，采取保护性覆水措施以保护真空膜完好。在预压区边界设置300 mm高覆水围堰，围堰的顶部宽度应在0.5 m以上，需人员通行的围堰顶部宽度1 m左右，底部先通长铺1层300 glm2土工布，对密封膜形成保护。在围堰迎水面一侧应铺设1层防水膜。围堰完成后进行灌水覆盖，覆水层深度200～300 mm左右。
（4）围堰的施工应在抽真空开始后，膜内真空度达到稳定，一般情况下1 5 d在没有漏气的情况下，开始围堰施工。
3.10 卸载。
3.10.1 本项目目标沉降值i>700 mm区域的判定满足以下2点中的任意1点即可，以先到者为准：（1）达到该区块的目标沉降值；（2）在预压时间（真空度达到80 kPa后）i>90 d的同时，连续5 d的实测平均沉降速率≤1.5 mm。
3.10.2 目标沉降值<700 mm区域达到该区块的目标沉降值，并需同时满足以下4点要求：
（1）1个区块中所有沉降观测点沉降值的平均值不小于该区块的目标沉降值。
（2）1个区块中85%沉降观测点的沉降值均不小于该区块的目标沉降值。
（3）1个区块中所有沉降观测点的沉降值不小于该区块的目标沉降值的80%。
（4）1个区块中小于目标沉降值的观测点应是随机分布的，且小于目标沉降值的任意2点不相邻。
3.11 大面积平整。
（1）工艺流程为：场地清理一标定整平范围一设置方格网一标高测量一计算填方量一分层填方、平整一分层碾压一填至设计标高。
（2）地基处理完毕后即开始大面积场地平整工作，平整完成面标高要求符合设计场地等高线分布。大面积平整场地填筑分层碾压每层压实厚度为25 cm，压实度不小于93% （轻型击实标准）。按轻型击实试验得出的最优含水率±4%控制分层碾压回填土施工含水率。分层碾压各区域间做好搭接，并修筑一定比例的梯形边坡。各区域每层接缝处应做成大于1：1.5的斜坡，辗迹重叠在0.5～1.0 m之间，上下层错缝距离不应小于1.0 m。分层填筑机械碾压应控。
（3）制松铺厚度，预留下沉高度。填筑过程中控制场地排水，填土区应中间稍高，两边稍低，横坡保持在0.1 5%或以上。
（4）大面积平整土方施工方法同场地填筑。平整场地应做好地面排水，表面坡度应符合设计要求，如设计无要求时，一般应向排水沟方向形成>0。2%的坡度。平整后的场地表面应逐点检查，检查点按20 m x 20 m网络进行检查。
4. 地基承载力检测
真空预压后的地基采用平板载荷的方式进行检测，验证其是否能够满足地基承载力的要求。平板载荷试验采用1 m X 1 m的钢板，测试深度为大面积平整后场地标高下1 m，测试压力一般为100 KN/m2、120 KN/m2，测试压力下的允许沉降为25 mm。各区块的平板载荷测试数量按每5000m2 1个点。荷载板试验采用平板竖向静载荷试验方法。试验采用平台堆重反力慢速维持法，承压板面积为1 00 cm×1 00 cm，试验位置应根据设计图纸，试验高程为大面积平整后场地标高下1 m，试坑尺寸应大于300 cm×300 cm，试压表面平整。采用堆载法压重平台提供反力，堆载物为混凝土压块，平台堆重160 KN。根据最大加载量，采用1个300 KN的油压千斤顶加载。用4根钢管作为基准桩，打入深度为1 m，基准桩应布置于试坑之外，且保持一定的距离，基准梁采用2根长6 m的12#工字钢。基准梁与钢管采用简支型式固定。
5. 结语
该真空预压地基处理施工方法，在常规操作方法基础上采取了一定的改进措施，使各道工序质量得以保证，实际效果良好。实际施工中的一些施工经验和方法可以为今后类似的大面积场地处理提供借鉴。
参考文献
[1] 程金遥.真空预压法在软土地基浅层加固中的应用研究[D].天津：天津大学，2009.
[2] 徐乃芳.真空堆载联合预压加固软土地基固结特性及数值模拟研究[D].南京：南京大学，2011.
[文章编号]1619-2737（2014）07-12-609endprint
3.8 真空膜施工。
（1）在铺设真空膜之前必须在砂垫层上先铺设1层无纺土工布，避免真空膜直接接触砂垫层或其他尖锐状物而受损。将事先压制成型的密封膜，分2层铺设，要有一点余量，展开后每层要进行检查修补，四边埋入压膜沟里，深入沟底10～20 cm，以确保膜的密封性。
（2）密封沟设计深度1 m，上宽为2.1 m，下宽为1.2 m。开挖密封沟时直接挖至搅拌桩顶面以下0.5 m，要保证密封膜跟黏土搅拌桩紧密结合，防止漏气。在密封沟底部设置300 mm x 300 mm的凹槽，使密封膜伸入凹槽内，上部先采用厚300 mm黏土回填，接着采用厚300 mm的淤泥回填，最后上部覆水。
3.9 真空加载。
（1）预压技术指标为膜下真空度>80 kPa；满载预压时间为100 d（最终按卸载标准确定）。真空射流泵采用7.5 KW以上功率的射流泵，每台射流泵的真空吸力空抽时应达到96 kPa以上。
（2）按各施工区域图布设射流泵，并进行设备调试、试抽。安装时按射流泵布设图进行，必须保证位置准确，连接处要密封，安装后进行调试，检查质量，做好抽气准备。
（3）本项目真空预压不需采用覆水的方式进行加载，当膜下真空度观测记录数值稳定后，为便于保护真空膜不受意外破坏漏气，采取保护性覆水措施以保护真空膜完好。在预压区边界设置300 mm高覆水围堰，围堰的顶部宽度应在0.5 m以上，需人员通行的围堰顶部宽度1 m左右，底部先通长铺1层300 glm2土工布，对密封膜形成保护。在围堰迎水面一侧应铺设1层防水膜。围堰完成后进行灌水覆盖，覆水层深度200～300 mm左右。
（4）围堰的施工应在抽真空开始后，膜内真空度达到稳定，一般情况下1 5 d在没有漏气的情况下，开始围堰施工。
3.10 卸载。
3.10.1 本项目目标沉降值i>700 mm区域的判定满足以下2点中的任意1点即可，以先到者为准：（1）达到该区块的目标沉降值；（2）在预压时间（真空度达到80 kPa后）i>90 d的同时，连续5 d的实测平均沉降速率≤1.5 mm。
3.10.2 目标沉降值<700 mm区域达到该区块的目标沉降值，并需同时满足以下4点要求：
（1）1个区块中所有沉降观测点沉降值的平均值不小于该区块的目标沉降值。
（2）1个区块中85%沉降观测点的沉降值均不小于该区块的目标沉降值。
（3）1个区块中所有沉降观测点的沉降值不小于该区块的目标沉降值的80%。
（4）1个区块中小于目标沉降值的观测点应是随机分布的，且小于目标沉降值的任意2点不相邻。
3.11 大面积平整。
（1）工艺流程为：场地清理一标定整平范围一设置方格网一标高测量一计算填方量一分层填方、平整一分层碾压一填至设计标高。
（2）地基处理完毕后即开始大面积场地平整工作，平整完成面标高要求符合设计场地等高线分布。大面积平整场地填筑分层碾压每层压实厚度为25 cm，压实度不小于93% （轻型击实标准）。按轻型击实试验得出的最优含水率±4%控制分层碾压回填土施工含水率。分层碾压各区域间做好搭接，并修筑一定比例的梯形边坡。各区域每层接缝处应做成大于1：1.5的斜坡，辗迹重叠在0.5～1.0 m之间，上下层错缝距离不应小于1.0 m。分层填筑机械碾压应控。
（3）制松铺厚度，预留下沉高度。填筑过程中控制场地排水，填土区应中间稍高，两边稍低，横坡保持在0.1 5%或以上。
（4）大面积平整土方施工方法同场地填筑。平整场地应做好地面排水，表面坡度应符合设计要求，如设计无要求时，一般应向排水沟方向形成>0。2%的坡度。平整后的场地表面应逐点检查，检查点按20 m x 20 m网络进行检查。
4. 地基承载力检测
真空预压后的地基采用平板载荷的方式进行检测，验证其是否能够满足地基承载力的要求。平板载荷试验采用1 m X 1 m的钢板，测试深度为大面积平整后场地标高下1 m，测试压力一般为100 KN/m2、120 KN/m2，测试压力下的允许沉降为25 mm。各区块的平板载荷测试数量按每5000m2 1个点。荷载板试验采用平板竖向静载荷试验方法。试验采用平台堆重反力慢速维持法，承压板面积为1 00 cm×1 00 cm，试验位置应根据设计图纸，试验高程为大面积平整后场地标高下1 m，试坑尺寸应大于300 cm×300 cm，试压表面平整。采用堆载法压重平台提供反力，堆载物为混凝土压块，平台堆重160 KN。根据最大加载量，采用1个300 KN的油压千斤顶加载。用4根钢管作为基准桩，打入深度为1 m，基准桩应布置于试坑之外，且保持一定的距离，基准梁采用2根长6 m的12#工字钢。基准梁与钢管采用简支型式固定。
5. 结语
该真空预压地基处理施工方法，在常规操作方法基础上采取了一定的改进措施，使各道工序质量得以保证，实际效果良好。实际施工中的一些施工经验和方法可以为今后类似的大面积场地处理提供借鉴。
参考文献
[1] 程金遥.真空预压法在软土地基浅层加固中的应用研究[D].天津：天津大学，2009.
[2] 徐乃芳.真空堆载联合预压加固软土地基固结特性及数值模拟研究[D].南京：南京大学，2011.
[文章编号]1619-2737（2014）07-12-609endprint
