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【摘 要】 通过分析加固区表层沉降、孔隙水压力、静力触探试验、十字板剪切试验等实测数据，评价了其进行软土地基处理的加固效果，证明了无砂垫层真空预压法是一种加固大面积高压缩性软土地基的行之有效的方法，可以取得理想的加固效果。本文分析了真空预压法的作用机理，通过对真空预压法加固软基的相关热点问题进行了探讨，包括软基的边界密封和平面密封的密封技术，并对加固前后土体进行了现场试验，从而比较分析加固效果。
【关键词】 真空预压；软基；加固技术
真空预压技术作为一种高效、施工工艺成熟的地基处理方法已经得到全面应用。它由真空泵的抽水、抽气，向密封膜下的竖向排水体传递真空度形成负孔隙水压，以达到土体水、气排出，土体加固密实的目的。传统上的真空预压技术的水平排水体一般都采用50cm以上的砂垫层，但由于工程条件，砂源等因素，在很大程度上制约了该法的应用，无砂真空预压法技术应运而生。该法取消了常规真空预压法中的水平排水砂垫层，将软基中的垂直塑料排水板与真空抽气管直接连接，起到节省砂料、降低费用、缩短加固工期的作用。下面以天津临港产业区某工程地基处理工程项目的无砂真空预压实例介绍该法的应用。
一、无砂垫层真空预压法的步骤
（一）打设排水板。在打设塑料排水板前，先在淤泥表面铺设一层150g/m2编织布和一层300g/m2短纤土工布，主要起提供一定的承载力、防止淤泥渗入水平滤层的作用。两层布为泥面插板作业提供工作垫层。采用人工插板。
（二）滤管铺设与连接。沿每一排排水板均铺设一条40mm直径的透水软管，排水板环绕软管两周并扎紧，并用滤布或薄膜包裹。沿透水软管垂直方向，每30m左右布设一条横向连通透水管以提高整个滤层的排水通畅性和排水能力。为防止由于沉降过大产生的变形，主管每30m左右用钢丝橡胶软管进行连接。透水软管用水平四通连接，透水软管外侧用匝线系好。
（三）铺设无纺土工布。管道铺设完毕及埋设好各种观测仪器后，在其上铺设一层无纺土工布，以改善膜下真空度的传递，同时保护密封膜。土工布要求采用克重大于250g/m2的无纺土工布，用手提缝纫机缝接。
（四）真空泵及电路安装。采用功率为7.5kW的真空射流泵，空抽时须达到85kPa以上的真空吸力，布泵数量按约1000m2/台控制，配电方式为电缆分路馈送。
（五）密封膜铺设及压膜。本工程采用两层聚氯乙烯真空密封膜（已在工厂用热粘法粘接好并运到现场），加固区四周各伸出4m左右预留足够的地基沉降变形富余量。密封膜铺设结束后，四周超出区域边界的部分采用人工踩入方式，将密封膜压入淤泥中深度达1.0m左右，以完成区域封闭。
二、加固效果分析
表层沉降是软土地基加固效果分析的基础，同时沉降数据作为施工后沉降和固结度推算的依据，能够进一步对软基处理效果进行评价。通过在场地内不同位置处布置沉降杆来记录沉降变化。图2为各区表层平均累计沉降曲线，可以看出，各区平均累计沉降在100cm～120cm之间，考虑到加固区淤泥厚度约为5m，可知真空预压的效果是显著的。
1、图3为各区表层平均沉降速率曲线，可以看出，其中最大沉降速率约为2.8cm/d，随着抽真空的进行，各区沉降速率总体均呈减小趋势，卸载前几天内保持在小于2.5mm/d，沉降基本趋于稳定。
2、孔隙水压力
孔隙水压力观测也是了解地基加固效果的一种手段，但由于真空预压过程中地下水位变化、曼德尔效应以及测量孔容易串气等因素的影响，孔压数据的规律往往并不理想，因此孔压分析一般作为判断加固效果的辅助手段。本实例中每个区块布置1个测量位置，每个测量位置埋设一个孔压计，避免了串气。孔压测点设置在淤泥层内的1m、2m深度处。本文选取1、3、三区的孔隙水压力数据绘制曲线进行说明，可以代表场地的整体情况。由图4可以看出，在真空预压初期，孔隙水压力有时不是消散，而是上升，并超过初始孔隙水压力，这是一定的曼德尔效应的影响。整个抽真空期间，孔隙水压力总体呈下降趋势，与真空度从0上升至80kPa的时间比较吻合。浅层孔压与深层孔压相比，浅层孔压下降较大，深层孔压下降较小，符合一般的抽真空规律。卸载后，孔压均恢复到静水位压力。
三、无砂垫层真空预压的密封技术
无砂垫层真空预压加固的关键和技术难点在于真空设备效能与软基的密封效果问题，要求在加固过程中尽量减少真空度在排水通道中的传递损失，其中真空密封是保证加固效果的一项重要工作。
（一）边界密封
采用真空预压法对软基进行加固，要求被加固层不能透水透气，不然就达不到密封效果从而不能达到负气压状态。边界密封就是对加固土体四周进行有效的封堵，边界密封形式主要取决于加固区的边界范围内的土体情况。不同土体要用不同的密封方法。密封沟。对于不易透气、透水的软黏土地基，一般采用密封沟的形式。密封沟就是在加固区四周挖掘一定深度的沟渠，用于掩埋密封膜。密封沟的工作直接关系到密封效果的好坏，因此一定要仔细认真的做好这项工作。密封沟的深度要视现场工作环境而定，一般宜进入不透水层顶面以下1m。当加固层的表层渗透性较差时，沟渠可以挖浅一点，反之，沟渠要挖深一点。要根据具体情况灵活变通，但是要保证有足够的密封性。
（二）平面密封
1、预处理
软土表面通过架设浮桥保证人能够正常行走。在分区边界铺设约30cm厚的轻质塑料泡沫板作为便道，宽度约1m，浮垫两侧按间距2m～3m插入深度约5m、直径约5cm的毛竹，毛竹露出泥面高度约60cm。用铁丝将浮垫和两侧的毛竹捆扎在一起，形成整体，使之具有安全性和稳定性，能满足施工需要。人员行走或设备运送时可根据需要在浮垫上面铺设木板以增强稳定性
2、密封膜的铺设
铺设前在平整的试验施工地上铺一层编织布用来保护密封膜，采用两层密封膜进行铺垫，密封膜的大小要根据加固区的表面尺寸来定，铺设的时候不要把密封膜拉得太紧。当对相邻的两块加固区进行铺膜时，可将一幅窄条的真空膜预先埋在共用的密封墙内，待后续施工时再进行黏合。当膜埋入密封沟时，要注意膜不要被花草，树根，石头等刮破，保证其完整性。真空膜铺好后，禁止穿硬底鞋如皮鞋等在上面走动，正式开始抽空前要进行试抽，以检测是否漏气以便进行及时修补。
3、膜上覆盖水层
当抽空开始后，膜下的真空压力稳定在80kPa以上后，再往膜表面进行覆水，可以起到密封、荷載和保护的作用。密封膜本身可能会有一些细小的孔，肉眼不容易发现，当覆盖水层后，即使透水对膜下真空度的影响也比较小。加固区内的微小孔隙因为水的渗入而得到充溉，事加固区的密封性得到进一步的加强。同时膜表面覆水也能防止长时间太阳光的照射下使膜“老化”，从而容易产生破裂。
图1 无砂垫层真空预压原理 图2 表层平均沉降曲线
图3 表层平均沉降速率曲线 图4 孔隙水压力曲线
四、结语
通过对无砂垫层真空预压法进行软土地基处理的设计、施工过程以及加固效果介绍及现场实测资料的分析，可以得出以下结论：
（1）对大面积吹填软土地基处理，无砂垫层真空预压法是一种行之有效的方法，在施工期内，场地表面平均累计沉降约为100.44cm，平均地基承载力为62.5kPa，达到设计要求，加固效果显著。
（2）无砂垫层真空预压法作为在常规真空预压法基础上的改进，具备与之不同的特点。尤其是在施工中，应注意不同的施工流程和施工工艺。
（3）无砂垫层真空预压法适用于呈流塑状态，具有很高的含水率和极低的强度，且承载力非常小的淤泥、淤泥质粘土、污泥，克服了用常规真空预压法进行处理时，40cm～50cm厚砂垫层荷载加上垫层机械荷载将超过地基承载力，难以进行铺设的问题，且具有节约砂资源的优点，在类似工程中应用是可行的，在本软土地基处理实例中是成功的。
参考文献：
[1]谭再坤，王东芳.真空预压软基加固新工艺应用探讨[J].岩上工程特刊，2009（07）
[2]姜增国，姚志安.真空预压方法在沿海软基处理中的应用及效果分析[J].岩土工程技术，2005，19（1）：36-38.
[3]JGJ79─91建筑地基处理技术规范.北京中国计划出版社，2002
[4]高大钊.土力学与基础处理工程.北京.中国建筑工业出版社，1998
[5]高大钊.软土地基的理论与实践.北京.中国建筑工业出版社，1992
【关键词】 真空预压；软基；加固技术
真空预压技术作为一种高效、施工工艺成熟的地基处理方法已经得到全面应用。它由真空泵的抽水、抽气，向密封膜下的竖向排水体传递真空度形成负孔隙水压，以达到土体水、气排出，土体加固密实的目的。传统上的真空预压技术的水平排水体一般都采用50cm以上的砂垫层，但由于工程条件，砂源等因素，在很大程度上制约了该法的应用，无砂真空预压法技术应运而生。该法取消了常规真空预压法中的水平排水砂垫层，将软基中的垂直塑料排水板与真空抽气管直接连接，起到节省砂料、降低费用、缩短加固工期的作用。下面以天津临港产业区某工程地基处理工程项目的无砂真空预压实例介绍该法的应用。
一、无砂垫层真空预压法的步骤
（一）打设排水板。在打设塑料排水板前，先在淤泥表面铺设一层150g/m2编织布和一层300g/m2短纤土工布，主要起提供一定的承载力、防止淤泥渗入水平滤层的作用。两层布为泥面插板作业提供工作垫层。采用人工插板。
（二）滤管铺设与连接。沿每一排排水板均铺设一条40mm直径的透水软管，排水板环绕软管两周并扎紧，并用滤布或薄膜包裹。沿透水软管垂直方向，每30m左右布设一条横向连通透水管以提高整个滤层的排水通畅性和排水能力。为防止由于沉降过大产生的变形，主管每30m左右用钢丝橡胶软管进行连接。透水软管用水平四通连接，透水软管外侧用匝线系好。
（三）铺设无纺土工布。管道铺设完毕及埋设好各种观测仪器后，在其上铺设一层无纺土工布，以改善膜下真空度的传递，同时保护密封膜。土工布要求采用克重大于250g/m2的无纺土工布，用手提缝纫机缝接。
（四）真空泵及电路安装。采用功率为7.5kW的真空射流泵，空抽时须达到85kPa以上的真空吸力，布泵数量按约1000m2/台控制，配电方式为电缆分路馈送。
（五）密封膜铺设及压膜。本工程采用两层聚氯乙烯真空密封膜（已在工厂用热粘法粘接好并运到现场），加固区四周各伸出4m左右预留足够的地基沉降变形富余量。密封膜铺设结束后，四周超出区域边界的部分采用人工踩入方式，将密封膜压入淤泥中深度达1.0m左右，以完成区域封闭。
二、加固效果分析
表层沉降是软土地基加固效果分析的基础，同时沉降数据作为施工后沉降和固结度推算的依据，能够进一步对软基处理效果进行评价。通过在场地内不同位置处布置沉降杆来记录沉降变化。图2为各区表层平均累计沉降曲线，可以看出，各区平均累计沉降在100cm～120cm之间，考虑到加固区淤泥厚度约为5m，可知真空预压的效果是显著的。
1、图3为各区表层平均沉降速率曲线，可以看出，其中最大沉降速率约为2.8cm/d，随着抽真空的进行，各区沉降速率总体均呈减小趋势，卸载前几天内保持在小于2.5mm/d，沉降基本趋于稳定。
2、孔隙水压力
孔隙水压力观测也是了解地基加固效果的一种手段，但由于真空预压过程中地下水位变化、曼德尔效应以及测量孔容易串气等因素的影响，孔压数据的规律往往并不理想，因此孔压分析一般作为判断加固效果的辅助手段。本实例中每个区块布置1个测量位置，每个测量位置埋设一个孔压计，避免了串气。孔压测点设置在淤泥层内的1m、2m深度处。本文选取1、3、三区的孔隙水压力数据绘制曲线进行说明，可以代表场地的整体情况。由图4可以看出，在真空预压初期，孔隙水压力有时不是消散，而是上升，并超过初始孔隙水压力，这是一定的曼德尔效应的影响。整个抽真空期间，孔隙水压力总体呈下降趋势，与真空度从0上升至80kPa的时间比较吻合。浅层孔压与深层孔压相比，浅层孔压下降较大，深层孔压下降较小，符合一般的抽真空规律。卸载后，孔压均恢复到静水位压力。
三、无砂垫层真空预压的密封技术
无砂垫层真空预压加固的关键和技术难点在于真空设备效能与软基的密封效果问题，要求在加固过程中尽量减少真空度在排水通道中的传递损失，其中真空密封是保证加固效果的一项重要工作。
（一）边界密封
采用真空预压法对软基进行加固，要求被加固层不能透水透气，不然就达不到密封效果从而不能达到负气压状态。边界密封就是对加固土体四周进行有效的封堵，边界密封形式主要取决于加固区的边界范围内的土体情况。不同土体要用不同的密封方法。密封沟。对于不易透气、透水的软黏土地基，一般采用密封沟的形式。密封沟就是在加固区四周挖掘一定深度的沟渠，用于掩埋密封膜。密封沟的工作直接关系到密封效果的好坏，因此一定要仔细认真的做好这项工作。密封沟的深度要视现场工作环境而定，一般宜进入不透水层顶面以下1m。当加固层的表层渗透性较差时，沟渠可以挖浅一点，反之，沟渠要挖深一点。要根据具体情况灵活变通，但是要保证有足够的密封性。
（二）平面密封
1、预处理
软土表面通过架设浮桥保证人能够正常行走。在分区边界铺设约30cm厚的轻质塑料泡沫板作为便道，宽度约1m，浮垫两侧按间距2m～3m插入深度约5m、直径约5cm的毛竹，毛竹露出泥面高度约60cm。用铁丝将浮垫和两侧的毛竹捆扎在一起，形成整体，使之具有安全性和稳定性，能满足施工需要。人员行走或设备运送时可根据需要在浮垫上面铺设木板以增强稳定性
2、密封膜的铺设
铺设前在平整的试验施工地上铺一层编织布用来保护密封膜，采用两层密封膜进行铺垫，密封膜的大小要根据加固区的表面尺寸来定，铺设的时候不要把密封膜拉得太紧。当对相邻的两块加固区进行铺膜时，可将一幅窄条的真空膜预先埋在共用的密封墙内，待后续施工时再进行黏合。当膜埋入密封沟时，要注意膜不要被花草，树根，石头等刮破，保证其完整性。真空膜铺好后，禁止穿硬底鞋如皮鞋等在上面走动，正式开始抽空前要进行试抽，以检测是否漏气以便进行及时修补。
3、膜上覆盖水层
当抽空开始后，膜下的真空压力稳定在80kPa以上后，再往膜表面进行覆水，可以起到密封、荷載和保护的作用。密封膜本身可能会有一些细小的孔，肉眼不容易发现，当覆盖水层后，即使透水对膜下真空度的影响也比较小。加固区内的微小孔隙因为水的渗入而得到充溉，事加固区的密封性得到进一步的加强。同时膜表面覆水也能防止长时间太阳光的照射下使膜“老化”，从而容易产生破裂。
图1 无砂垫层真空预压原理 图2 表层平均沉降曲线
图3 表层平均沉降速率曲线 图4 孔隙水压力曲线
四、结语
通过对无砂垫层真空预压法进行软土地基处理的设计、施工过程以及加固效果介绍及现场实测资料的分析，可以得出以下结论：
（1）对大面积吹填软土地基处理，无砂垫层真空预压法是一种行之有效的方法，在施工期内，场地表面平均累计沉降约为100.44cm，平均地基承载力为62.5kPa，达到设计要求，加固效果显著。
（2）无砂垫层真空预压法作为在常规真空预压法基础上的改进，具备与之不同的特点。尤其是在施工中，应注意不同的施工流程和施工工艺。
（3）无砂垫层真空预压法适用于呈流塑状态，具有很高的含水率和极低的强度，且承载力非常小的淤泥、淤泥质粘土、污泥，克服了用常规真空预压法进行处理时，40cm～50cm厚砂垫层荷载加上垫层机械荷载将超过地基承载力，难以进行铺设的问题，且具有节约砂资源的优点，在类似工程中应用是可行的，在本软土地基处理实例中是成功的。
参考文献：
[1]谭再坤，王东芳.真空预压软基加固新工艺应用探讨[J].岩上工程特刊，2009（07）
[2]姜增国，姚志安.真空预压方法在沿海软基处理中的应用及效果分析[J].岩土工程技术，2005，19（1）：36-38.
[3]JGJ79─91建筑地基处理技术规范.北京中国计划出版社，2002
[4]高大钊.土力学与基础处理工程.北京.中国建筑工业出版社，1998
[5]高大钊.软土地基的理论与实践.北京.中国建筑工业出版社，1992