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【摘 要】真空预压作为排水固结法中的重要组成部分，在我国沿海城市软基工程中应用日益广泛。本文结合实际市政道路项目软基处理的设计、施工，介绍真空预压技术原理、施工工艺及质量控制措施，确保软基处理效果。
【关键词】真空联合堆载预压预压、设计、施工监测、质量控制
TU99
一、概述
真空预压法是处理软粘土地基的有效方法之一，属于排水固结法的一种。真空预压法是在软粘土中设置竖向塑料排水带或砂井，上铺砂层，再覆盖薄膜封闭，抽气使膜内排水带、砂层等处于部分真空状态，排除土中的水分，使土体得以预先排水固结，增加地基有效应力，以减少地基后期沉降的一种地基处理方法。
真空联合堆载预压是真空预压和堆载预压的叠加。真空预压的加固原理是以大气压作为预压荷载重，使薄膜内外产生气压差ΔP,即真空度，降低土体中孔隙水压力，也就是使土体形成负的超静孔隙水压力，使之形成渗流需要的水力梯度，渗流力使土体固结。堆载预压是由于其上填筑土方，产生正的超超静孔隙水压力，通过孔压的消散而使强度得到提高。两者联合作用，正负孔隙水压力的压差增大，造成孔压消散更快，加固效果更好；同时使得土体中不会产生剪应力，抵消了堆载引起的土体向外挤出变形，在一定程度上消除了地基因填土速率快而失稳的危险。
二、工程实例
（一）工程概况
港中路是沿海城市厦门海沧港区内的一条城市Ⅰ级主干道，属于海沧南部港口码头后方的快速集散通道。本项目沿线穿越农田、鱼塘、虾池，跨越滩涂地貌，地面标高在0.5～5.0m之间，全线为填方路基。表部沉积着厚度为0.80～5.20m的未完成自重固结的素填土和厚度约为5.30～22.40m的淤泥层。淤泥呈深灰色，饱和，流塑状态；具有含水量、高压缩性、低强度、稳定性差及固结缓慢等特点。下部为可塑粉质粘土。
（二）加固方案设计
真空联合堆载预压能够有效缩短预压时间，加固影响深度较大，符合本项目软土厚度较大，工期紧张的特点。
1、处理范围确定
本项目包含了道路北侧的4#排洪渠堤岸岸基的处理，共分7个分区，其中Ⅰ～Ⅵ区为真空联合堆载预压处理，Ⅶ区为堆载预压处理。
2、堆载高度
为了节省土方，又安全可靠，真空联合堆载预压区堆载厚度统一按3m控制，堆载预压区按超载2m预压控制。
3、真空预压设计与施工（施工图见图1）
图1 真空-堆载联合预压施工示意图
地基处理主要施工工艺流程为：铲除虾池田埂，平整场地，标出真空预压边线范围铺设砂垫层施插塑料排水板密封沟施工排水管安装土工布铺设密封膜铺设真空泵安装测量高程及沉降标抽真空土工布铺设填土预压停泵卸载，完成真空联合堆载预压。
经过预压设计计算，地基处理主要设计参数见下表：
由于沿线为池塘、虾池，地质条件较差，故先铺设1m厚的中粗砂垫层作为施工平台，然后施打塑料排水板竖向排水体，正方形布置，間距1.Om，施打底标高按试插结果控制，底部以穿透淤泥层并进入其下的粉质粘土层或粘土层0.5m控制，即进入真空预压设计施工。
在密封膜上铺设一层350g/m2的无纺布，再在无纺布顶面铺1.0m厚砂垫层，在密封膜下真空度达8OKPa以上10天后，开始在砂垫层上进行堆载预压，其后膜下真空度应稳定地维持在85Kpa以上。
（三）施工监测与检测
为掌握岩土工程施工中沉降、孔隙水、强度变化等有关信息，起到指导施工、验证设计、监控施工安全、检验加固效果的作用，应对施工过程进行监测。
1、表层沉降监测
按约1500m2布置一个观测点的密度设置沉降观测标，沉降盘应在插排水板前先埋设于砂垫层内，监测插板期间沉降量，铺膜后即将沉降板移至膜上埋放。
沉降观测误差要求不大于2mm，插排水板和抽真空初期每24h观测一次，真空压力达到80kPa后每48h观测一次。临近停抽真空时，应根据实测沉降值。计算固结度，预测沉降趋势，确定具体停抽时间，确保工后沉降满足场地使用要求。
2、加固前后钻孔取土
加固前取土样在分层沉降钻孔中进行，加固后取土样位置在深层沉降观测孔边1m范围内钻孔，取土的深度位置按深层沉降分析的数据找出对应加固前相应土层深度位置取土样，按照《港口工程地质勘察规范》的要求进行土工试验。
3、孔隙水压力监测
在每个分区内布置孔隙水压力传感器，宜使用振弦式孔隙水压力计，在插板后埋设，按深度方向每向下3m埋设一个传感器，埋设深度根据淤泥层厚度而定，各层深度传感器均须满足不同深度量程需要，各深度位置的传感器宜分孔埋设，
抽真空初期每24h观测一次，真空压力达到80kPa后每48h观测一次，根据实测的孔隙水压力的增长和消散过程控制真空度增加速率，并计算固结度和强度增长情况。
4、深层分层沉降监测
在每个分区布置一个深层分层沉降观测孔，在插板后埋设。观测频率为抽真空期间初期每2天观测一次，在满载后静压期，每5天观测一次。
5、深层位移监测
在每个分区南、北侧外围各埋设一个测斜管，测斜管底部需埋入地基加固期间不变形的土层中3m以上。观测频率为抽真空初期和堆载期间，每2天观测一次，在满载后静压期，每5天观测一次。
6、十字板剪切试验
在每个分区，分别在加固前、后进行一次现场十字板剪切试验，其试验深度按在淤泥质软土中每间隔1m试验一次，分别采取原状土和重塑土的Cu指标。
（四）质量控制
1、真空预压全过程膜下真空度应大于80KPa。
2、材料控制
（1)无纺布分别采用250g/m2、350g/m2短纤针刺土工布，其性能指标应满足国家质量技术监督局发布的土工合成材料GB/17638-1998的要求。
（2)中、粗砂垫层要求:含泥量<5%，渗透系数大于2xlO-2cm/s，中粗砂的粒度范围为0.074-0.84mm,无杂质和有机物，应捡出砂中小石子，特别是表面尖菱角的小石子。
（3)塑料排水板宜选用滤膜连接为胶粘式的槽型塑料排水板，各项指标必须满足JTJ/T257-96塑料排水板质量检验标准要求。
（4) 密封膜采用聚乙烯(或聚氯乙烯)薄膜，膜厚0.12-0.14mm，土工膜整体在工厂热加工而成，其材料参数应达到：抗拉强度＞16.5 Mpa、断裂伸长率＞220%、低温伸长率20～45%、直角撕破强度＞40N/mm；
3、路堤堆载控制
（1）堆载时宜采用轻型运输工具，并不得损坏密封膜。
（2）当膜下真空度稳定地达到80Kpa后，可进行上部堆载施工。即边抽真空边堆载，荷载可连续施加，荷载大时应通过稳定计算分级施加。
（3）在密封膜上铺设砂垫层时，应密切注意膜下真空度的变化，发现漏气应及时处理。
4、真空预压控制
（1）抽真空设备选用7.5kw的射流真空泵，每台泵控制10OOm2左右。安装前必须保证密封闭气。
（2）卸载验收。在真空预压加固区密封膜下真空度达到85Kpa以上的条件下连续抽真空3个月，并满足地基固结度达到设计要求（90%以上）时，即可停机卸载，交工验收。
三、结束语
厦门海沧南部港中路（K0+000～K1+940）段施工已经结束，由于采用了真空-堆载联合预压的处理技术，不仅明显加快了工程进度，而且大大减少了地基因填土速率快而失稳的危险，为海沧南部港口码头的建设投产提供了及时又强有力的后方交通保障。
参考文献
1、《公路软土路堤设计与施工技术规范》（JTJ 007-96） 人民交通出版社1996年
2、《公路工程地基处理手册》 人民交通出版社 2004年
3、《厦门海沧南部港中路（含4#排洪渠下游段）工程（K0+000～K1+940）施工图设计文件》 中国市政工程西南设计研究总院 2008年
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】真空联合堆载预压预压、设计、施工监测、质量控制
TU99
一、概述
真空预压法是处理软粘土地基的有效方法之一，属于排水固结法的一种。真空预压法是在软粘土中设置竖向塑料排水带或砂井，上铺砂层，再覆盖薄膜封闭，抽气使膜内排水带、砂层等处于部分真空状态，排除土中的水分，使土体得以预先排水固结，增加地基有效应力，以减少地基后期沉降的一种地基处理方法。
真空联合堆载预压是真空预压和堆载预压的叠加。真空预压的加固原理是以大气压作为预压荷载重，使薄膜内外产生气压差ΔP,即真空度，降低土体中孔隙水压力，也就是使土体形成负的超静孔隙水压力，使之形成渗流需要的水力梯度，渗流力使土体固结。堆载预压是由于其上填筑土方，产生正的超超静孔隙水压力，通过孔压的消散而使强度得到提高。两者联合作用，正负孔隙水压力的压差增大，造成孔压消散更快，加固效果更好；同时使得土体中不会产生剪应力，抵消了堆载引起的土体向外挤出变形，在一定程度上消除了地基因填土速率快而失稳的危险。
二、工程实例
（一）工程概况
港中路是沿海城市厦门海沧港区内的一条城市Ⅰ级主干道，属于海沧南部港口码头后方的快速集散通道。本项目沿线穿越农田、鱼塘、虾池，跨越滩涂地貌，地面标高在0.5～5.0m之间，全线为填方路基。表部沉积着厚度为0.80～5.20m的未完成自重固结的素填土和厚度约为5.30～22.40m的淤泥层。淤泥呈深灰色，饱和，流塑状态；具有含水量、高压缩性、低强度、稳定性差及固结缓慢等特点。下部为可塑粉质粘土。
（二）加固方案设计
真空联合堆载预压能够有效缩短预压时间，加固影响深度较大，符合本项目软土厚度较大，工期紧张的特点。
1、处理范围确定
本项目包含了道路北侧的4#排洪渠堤岸岸基的处理，共分7个分区，其中Ⅰ～Ⅵ区为真空联合堆载预压处理，Ⅶ区为堆载预压处理。
2、堆载高度
为了节省土方，又安全可靠，真空联合堆载预压区堆载厚度统一按3m控制，堆载预压区按超载2m预压控制。
3、真空预压设计与施工（施工图见图1）
图1 真空-堆载联合预压施工示意图
地基处理主要施工工艺流程为：铲除虾池田埂，平整场地，标出真空预压边线范围铺设砂垫层施插塑料排水板密封沟施工排水管安装土工布铺设密封膜铺设真空泵安装测量高程及沉降标抽真空土工布铺设填土预压停泵卸载，完成真空联合堆载预压。
经过预压设计计算，地基处理主要设计参数见下表：
由于沿线为池塘、虾池，地质条件较差，故先铺设1m厚的中粗砂垫层作为施工平台，然后施打塑料排水板竖向排水体，正方形布置，間距1.Om，施打底标高按试插结果控制，底部以穿透淤泥层并进入其下的粉质粘土层或粘土层0.5m控制，即进入真空预压设计施工。
在密封膜上铺设一层350g/m2的无纺布，再在无纺布顶面铺1.0m厚砂垫层，在密封膜下真空度达8OKPa以上10天后，开始在砂垫层上进行堆载预压，其后膜下真空度应稳定地维持在85Kpa以上。
（三）施工监测与检测
为掌握岩土工程施工中沉降、孔隙水、强度变化等有关信息，起到指导施工、验证设计、监控施工安全、检验加固效果的作用，应对施工过程进行监测。
1、表层沉降监测
按约1500m2布置一个观测点的密度设置沉降观测标，沉降盘应在插排水板前先埋设于砂垫层内，监测插板期间沉降量，铺膜后即将沉降板移至膜上埋放。
沉降观测误差要求不大于2mm，插排水板和抽真空初期每24h观测一次，真空压力达到80kPa后每48h观测一次。临近停抽真空时，应根据实测沉降值。计算固结度，预测沉降趋势，确定具体停抽时间，确保工后沉降满足场地使用要求。
2、加固前后钻孔取土
加固前取土样在分层沉降钻孔中进行，加固后取土样位置在深层沉降观测孔边1m范围内钻孔，取土的深度位置按深层沉降分析的数据找出对应加固前相应土层深度位置取土样，按照《港口工程地质勘察规范》的要求进行土工试验。
3、孔隙水压力监测
在每个分区内布置孔隙水压力传感器，宜使用振弦式孔隙水压力计，在插板后埋设，按深度方向每向下3m埋设一个传感器，埋设深度根据淤泥层厚度而定，各层深度传感器均须满足不同深度量程需要，各深度位置的传感器宜分孔埋设，
抽真空初期每24h观测一次，真空压力达到80kPa后每48h观测一次，根据实测的孔隙水压力的增长和消散过程控制真空度增加速率，并计算固结度和强度增长情况。
4、深层分层沉降监测
在每个分区布置一个深层分层沉降观测孔，在插板后埋设。观测频率为抽真空期间初期每2天观测一次，在满载后静压期，每5天观测一次。
5、深层位移监测
在每个分区南、北侧外围各埋设一个测斜管，测斜管底部需埋入地基加固期间不变形的土层中3m以上。观测频率为抽真空初期和堆载期间，每2天观测一次，在满载后静压期，每5天观测一次。
6、十字板剪切试验
在每个分区，分别在加固前、后进行一次现场十字板剪切试验，其试验深度按在淤泥质软土中每间隔1m试验一次，分别采取原状土和重塑土的Cu指标。
（四）质量控制
1、真空预压全过程膜下真空度应大于80KPa。
2、材料控制
（1)无纺布分别采用250g/m2、350g/m2短纤针刺土工布，其性能指标应满足国家质量技术监督局发布的土工合成材料GB/17638-1998的要求。
（2)中、粗砂垫层要求:含泥量<5%，渗透系数大于2xlO-2cm/s，中粗砂的粒度范围为0.074-0.84mm,无杂质和有机物，应捡出砂中小石子，特别是表面尖菱角的小石子。
（3)塑料排水板宜选用滤膜连接为胶粘式的槽型塑料排水板，各项指标必须满足JTJ/T257-96塑料排水板质量检验标准要求。
（4) 密封膜采用聚乙烯(或聚氯乙烯)薄膜，膜厚0.12-0.14mm，土工膜整体在工厂热加工而成，其材料参数应达到：抗拉强度＞16.5 Mpa、断裂伸长率＞220%、低温伸长率20～45%、直角撕破强度＞40N/mm；
3、路堤堆载控制
（1）堆载时宜采用轻型运输工具，并不得损坏密封膜。
（2）当膜下真空度稳定地达到80Kpa后，可进行上部堆载施工。即边抽真空边堆载，荷载可连续施加，荷载大时应通过稳定计算分级施加。
（3）在密封膜上铺设砂垫层时，应密切注意膜下真空度的变化，发现漏气应及时处理。
4、真空预压控制
（1）抽真空设备选用7.5kw的射流真空泵，每台泵控制10OOm2左右。安装前必须保证密封闭气。
（2）卸载验收。在真空预压加固区密封膜下真空度达到85Kpa以上的条件下连续抽真空3个月，并满足地基固结度达到设计要求（90%以上）时，即可停机卸载，交工验收。
三、结束语
厦门海沧南部港中路（K0+000～K1+940）段施工已经结束，由于采用了真空-堆载联合预压的处理技术，不仅明显加快了工程进度，而且大大减少了地基因填土速率快而失稳的危险，为海沧南部港口码头的建设投产提供了及时又强有力的后方交通保障。
参考文献
1、《公路软土路堤设计与施工技术规范》（JTJ 007-96） 人民交通出版社1996年
2、《公路工程地基处理手册》 人民交通出版社 2004年
3、《厦门海沧南部港中路（含4#排洪渠下游段）工程（K0+000～K1+940）施工图设计文件》 中国市政工程西南设计研究总院 2008年
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。