华茂明

【关键词】真空预压，软基处理，吹填淤泥

1 概述

真空预压加固软土地基处理技术在水运工程中取得了广泛应用，对缓解我国港口陆域用地紧缺，实现资源合理利用起到了重要作用。一般来说真空预压法适用于粘性土为主的软土地基，土体一般塑性指数不大于25，含水率不大于85%。

温州瓯飞围垦区吹填及软基处理工程中的道路区，加固土体主要为新吹填的淤泥，含水率超过100%，呈流塑状态，表层承载力几乎为零，通过正常回填形成砂垫层工作层，难度很大；另外，加固土体含水量大，工期紧，对水平排水系统效率要求很高。针对工程施工上的难点、重点，对真空预压施工工艺进行了改进，采用了铺设“竹架”结合水力吹填形成砂垫层的方法。同时，在工期紧张的情况下，为加快土体固结速度，增加了短塑料排水板施工。实践表明该种工艺能够满足施工需求，加固效果理想。

2 工程概况

2.1 设计要求

该工程场地为围垦淤积形成，吹填淤泥层平均厚度约3.0m。设计采用真空预压法对地基进行处理，要求处理后0～2.0m深度内地基承载力特征值fak≥80kPa，2.0～6.0m深度范围内地基承载力特征值fak≥60kPa。

2.2 吹填淤泥特性

吹填淤泥主要物理力學性持指标如表1所示。加固前进行的双桥静力触探试验表明，0～1.5m深度范围内锥尖阻力为0Mpa，1.5～3.0m深度范围内锥尖阻力约0.01～0.05Mpa。与一般的软土相比，该吹填淤泥的含水量高，孔隙比大，液性指数大。

3 施工工艺的改进

3.1 砂垫层施工工艺的改进

在真空预压软基加固施工过程中，砂垫层既是水平排水通道，又是为机械施工提供作业平台。在本工程中，由于土层表层为平均厚度3m的淤泥层，基本没有承载力，若采用直接回填的方法，回填的砂混入淤泥中，无法形成垫层，后续施工也将无法进行。为解决这一问题，通过对比类似项目研究分析结合现场实验，采用铺设纺织布结合“竹排”形成第一层持力层，然后水力吹填形成砂垫层的改进方法。

具体做法：在淤泥面上铺设一层纺织布，再铺一层竹架，最后在竹架上再铺一层纺织布，利用纺织布的抗拉性和竹架的整体刚度在地表形成持力层。竹架用竹竿绑扎而成，竹竿直径不小于4cm。如下图所示，呈正方形铺设，竹竿之间的距离为50cm，采用建筑专用的绷带绑扎，形成网格状的竹架。

3.2 增加插设短塑料排水板，加快固结速度

本工程中，排水板间距为0.9m，正方形布置，打设深度约7m。考虑到表层3m范围内新吹填的淤泥含水率超过100%，含水量较大，为提高排水系统效率，加快土体固结速度，在该范围内，在相邻四根排水板中间位置补插一根短板，板长约3.5m，短板与相邻滤管绑扎。水平排水通道布置成环形闭合回路。

4 施工过程控制

4.1 竹架施工过程控制

竹架施工质量直接关系到后续施工的成败，对做好竹架施工的过程控制，应着重做好以下几点：

（1）严格原材料的控制

竹竿宜采用已风干的竹子，不宜使用刚砍伐的青竹。使用前需除去竹子前部较细部分，保证直径不小于4cm。竹子本身无裂痕。纺织布及扎带应经过检验，满足设计受力指标要求后方可使用。

（2）严格控制绑扎间距

相邻竹竿间距不大于50cm，个别特别软弱地区或施工设备集中处，可适当减小间距，提高承载力。

4.2 水力吹填砂垫层施工过程控制

竹架施工完成后，采用水力吹填铺设砂垫层，为保证施工安全和施工质量，水力吹填过程中应做好以下几点的控制：

（1）水力吹填功率不宜太大，宜采用小功率的泥浆泵分多个工作面同时进行，避免局部荷载过大，破坏竹架。

（2）吹砂时需频繁摆动吹砂管，避免吹砂管长时间在同一位置作业，均匀铺设。

（3）为防止砂粒流入相邻地块，在竹架上铺设第二层纺织布时，纺织布周边加宽0.5m，并用竹竿在道路区边界将纺织布按一定间距支起，形成一道防护墙，既不影响砂垫层的泌水过程，也能防止砂粒流出道路区。

4.3 真空预压施工过程控制

（1）试抽真空前，轮换开启设备，检查每台设备的性能，抽真空设备是否有漏水漏气现象，设备需要更换的及时更换。

（2）试抽真空期间，排查膜面是否存在漏气处，特别是三通、四通以及设备连接处是否有破损与漏气现象，发现问题及时修补处理。实践表明，在抽真空的压力上升阶段最容易出现破膜漏气现象，待真空度达到80kPa以上并持续一段时间后，经过前期的维护，后期抽真空期间出现的漏水漏气现象会大大减少。

（3）抽真空期间，真空度达到80kPa以上并持续一段时间后开始膜面覆水，应配备人员24小时在现场值班，保证抽真空系统工作正常。

（4）抽真空期间，现场值班人员须经常观察并记录真空度变化情况，发现膜下真空度下降时，应检查、发现并修补好漏洞，若泵上真空度明显下降，则应对真空泵及水箱进行检修。

5 加固效果分析

本工程0-2m深度范围内地基承载力通过表层载荷板试验进行检测，2-6m尝试范围内地基承载力通过取土进行土工试验参数换算地基承载力进行检测。

5.1 土工试验

该区取2组土样，每组在同一孔内在深度2m-6m深度范围内取土，每米取一个土样，每孔取4个土样。得到土工试验参数后，计算地基承载力的方法有两种，一种是根据土样的含水率与塑性指数用查表法确定地基承载力；一种是根据土体的重试以及土体的强度指标利用理论公式计算确定。取两种方法所得地基承载力的平均值作为该区2-6m深度范围内的地基承载力特征值。

（1） 查表法确定地基承载力：

根据《港口工程地质勘查规范》，利用含水量和塑性指数查表计算可得加固后地基容许承载力，由各组土工试验参数计算地基承载力的结果基本上介于80-90kPa之间，结果大于设计要求的60kPa。

（2）理论公式计算法确定地基承载力：

按照《工程地质手册》中的临塑压力计算公式计算，承载力均超过60kPa，也达到了设计要求。

5.2 载荷板试验

采用钢板的尺寸为707mm×707mm，面积0.5m2，分10级加载，每级加载量20kPa，分5级卸载，每级卸载量40kPa。受检的p-s曲线在加载至200kPa前，曲线基本平滑，受检点总沉降量为12.12mm；卸载后，受检点最大回弹量为2.59mm。同时，从该受检点的s-lgt曲线上分析，加载至200kPa时，各级曲线基本平直，曲线间距基本呈微量增加态势，但各级荷载作用下的沉降均能在较短时间内达到稳定。

6 结语

该工程中新吹填淤泥的含水量高，孔隙比大，液性指数大，淤泥呈流动状，几乎没有承载力，经过真空预压法进行处理，土体各项指标均达到设计要求，加固效果明显。说明本工程采用的真空预压地基处理的工艺能达到良好的效果，能在较短时间内形成较高的土体承载力，解决了本工程的施工难点，工艺可靠性强，可以广泛推广应用于同类工程。

参考文献：

1、《工程地质手册》，中国建筑工业出版社，2007；

2、《港口工程地质勘察规范》（JTJ240-97），人民交通出版社，1997；

3、《真空预压加固软土地基技术规程》（JTS147-2-2009），人民交通出版社，2009；

4、《地基处理加固新技术》，叶观宝，机械工业出版社，2002。