超软土地基真空预压施工探讨

GXF360 2017-06-22

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超软土地基真空预压施工探讨

□文/张宝祥

【摘要】：真空预压法是一项比较常用的加固软土技术，尤其是在港口地区。文章以某港（煤炭港区）四期露天堆场地基处理为例，对新近吹填完的超软土地基处理施工进行阐述。

【关键词】：真空；预压；超软土；地基

1 工程概况

某港（煤炭港区）四期工程露天堆场地基处理工程总面积约71.38万m2，其中68.16万m2采用真空预压，3.22万m2采用堆载预压，真空预压共分为31个区，见图1。堆载预压为1个区。

图1 地基处理平面

工程主要内容：铺设工作垫层、铺设砂垫层、打设塑料排水板、真空预压等。本工程为超软地基处理。

2 工程特点分析

施工场区为新近吹填区域,从吹填完成到开始真空预压施工不足2月时间，吹填泥厚度6 m左右，表面有1.5～2 m厚的浮泥，含水率较大。本次施工只处理吹填区域的南侧，北侧暂不进行处理且在施工区域西侧有一条110 kV的高压线，高压线距地面高度最低点只有18 m。

3 施工方法的选择

根据本工程特殊的地质条件，为保证地基处理能够正常进行施工，需要解决如下问题：

1）吹填区域真空预压区与非地基处理区域的分隔；

2）满足排水板及粘土密封墙桩机施工所需的承载力要求的工作垫层结构形式；

3）高压线下及高压线侧排水板和粘土密封墙的施工方法。

3.1 真空预压区与非地基处理区域的分隔

为保证施工区域北侧粘土密封墙的施工以及防止施工过程北侧淤泥向施工区域回淤，必须将真空预压区和非地基处理区域分隔开，采用回填土隔埝的施工方法，即在真空预压北侧边线处用土填筑一条隔埝，隔埝顶宽6 m，按照1∶1放坡，顶部1 m范围内填筑8%灰土，见图2。施工时从东西两侧同时施工加快了填筑速度，这样一条隔埝不但达到了分隔的目的，同时又能在北侧形成一条施工便道，为后续施工材料、设备进场提供了方便。

图2 隔埝断面

3.2 工作垫层施工

由于本工程属于超软地基，为了施工的正常进行工作垫层非常重要。

1）原设计工作垫层。最初设计的工作垫层为一层160 g/m2的编织布、二层荆笆、回填50 cm素土。

2）原设计工作垫层存在的问题。在铺设一层编织布和二层荆笆后，由于吹填土含水率太大根本无法进行素土垫层的施工，后进行了一定优化，改为铺设一层160 g/m2的编织布、二层荆笆、一层70 cm×70 cm的竹排、二层竹笆、一层400 g/m2的土工布，优化后素土垫层采用人工推土的方法可以施工，但施工效率太慢，每人每天只能完成约8 m2的素土垫层，要完成71.38万m2的素土垫层施工将需要大量的人力物力，工期将很难保证并且素土垫层铺设完后，由于吹填土土质太软且含水率大的原因，填完的素土下沉且吹填土中的水浸到回填土中，使回填土的含水量过大，施工人员行走困难，更无法满足桩机等施工机械的承载力要求。

3）工作垫层的最终选择。鉴于素土垫层施工的效率低无法满足工期要求，同时回填完素土垫层后仍然无法满足下步工序施工要求，因此对工作垫层又进行了最终的优化。将50 cm素土垫层改为80 cm黑砂垫层，即铺设一层160 g/m2的编织布、二层荆笆、一层70 cm×70 cm的竹排、二层竹笆、一层400 g/m2的土工布、吹填80 cm黑砂垫层，最终使用6条吹砂船只用了41 d就完成了全部71.38万m2的黑砂垫层施工，大大加快了施工进度并且黑砂垫层完全能够满足桩机施工的承载力以及小型自卸车的行走要求。因此黄砂垫层施工全部采用小自卸车铺设，也大大加快了黄砂垫层的施工进度，此工作垫层的选择使整个地基处理工程在保证施工要求的前提下，使施工进度得到了大幅度提升，也最终确保了工程的节点工期。

3.3 高压线下及线侧排水板和粘土密封墙的施工方法

在真空预压1区、16区西侧以及30区、31区上空有一条110 kV的高压线，此高压线为港区内的主要供电线路，不能出现任何问题导致断电情况发生，高压线距离施工区域地面最低点只有18 m，而本工程中使用的塑料排水板桩机高24 m，粘土密封墙桩机高21 m，要达到与高压线6 m以上的安全距离是无法正常施工的，针对这种情况最终采取了如下措施。

1）高压线下排水板施工。高压线下如果不打设排水板，此处将达不到排水固结的效果，以后只能采取开挖换填进行处理，此区域长260 m、宽24 m，吹填土深度约6.5 m，因此换填量太大，不可行。

针对这种情况首先通过查看露天堆场规划使用图发现在高压线下没有对深层地基承载力要求高的构筑物，同时对此处土质情况专门进行了勘察，结果显示6.5 m范围内为吹填土，6.5～8 m为粉质粘土，8～11 m为粉土，根据这些情况对排水板桩机进行了改造，将排水板桩机总高度控制在12 m，确保了与高压线6 m的安全距离，同时将振动锤导向架向下接长1 m，这样保证了排水板打设深度能够达到11 m。

2）高压线侧粘土密封墙施工。粘土密封墙对加固区域起到密封的效果，对真空预压施工质量至关重要，由于传统的粘土密封墙桩机高度达不到与高压线的安全距离，因此对桩机的选择进行了一番调查，最终确定采用高压旋喷桩机进行此处的粘土密封墙施工，高压旋喷桩机总高度不到3 m，通过不断接长钻杆的方法达到设计要求的打设深度且单桩直径能够达到70 cm，通过双排搭接达到1.2m的设计要求宽度，最后通过检测单位钻芯取样粘粒含量均达到15%以上，满足设计要求。

4 施工过程中的质量控制

4.1 可靠的供电

电力供应的连续是保证抽真空装置连续工作的必要条件，因此在现场安装设备前，要弄清电源的供应方式和供应能力。抽真空系统中泵用电压为380 V，电的频率是50 Hz，每台泵的功率为7.5 kW。适当配置一些柴油发电机，以备网电停电时用，虽不能支持全部的抽真空系统工作，起码能在一块加固场地上有几台泵在工作，可以维持真空度不致下降太快。当然在现场，加强对安全用电的管理也是十分重要的，防止漏电、保证人身安全，减少线损，提高效率。

4.2 保证密封效果

随着加固过程的进行，地基将发生连续不断的变形，它包括垂直和水平两个方向上的变形。因此在加固区周围的地方及覆盖于加固区上的薄膜等都会出现变形的情况：如地面产生裂缝，膜被拉破或被砂垫层中的异物顶破，或在加固区中的出膜装置附近、在分层沉降管附近的膜都有可能被拉破。这些都会引起漏气，导致真空度下降，管理中就是随时注视这些情况的出现，并及时采取相应措施予以补救，保证加固区的密封效果。现场人员随时注意水箱内的水温，若水温过高，应更换一些冷水降温，假如还是无效时，说明喷嘴磨损加大，效率降低，应更换喷嘴。

4.3 建立严格值班制度

现场应自抽真空开始就必须进行连续不断的值班，24 h都得有人巡查，他们除对上述情况进行检查、注视和处理之外，对现场真空泵的压力以及膜下压力进行巡查并做详细记录，对工地上发生的一切正常和异常情况都要做好详细记录。值班人员应如实填写，以备日后查找问题，尤其是在分析加固效果时，这些资料有时是很有用处的。