搜索
浅谈真空预压法处理软基天津港项目耿传宇摘要：本文以天津临港产业区纬四路工程施工过程中用到的真空预压发处理软基，通过对射流泵工作过程和密封膜下压力的分析，得出真空预压施工中的应注意的关键环节，强调了做好密封膜的密封、射流泵工作效率的保证以及围埝的搭设等工作的必要性。关键词：压力差射流泵密封沉降1、特别要求1.1“真空预压”加固处理地基：要求膜下真空度稳定地保持在650mmHg以上（相当于85kpa）。1.2试抽气达到稳定抽气要求后可开始计时，并转入正常抽真空阶段，此时膜上可覆水，覆水厚度宜为20-40cm，有效预压时间为90天。1.3排水系统：采用真空预压法加固的区域，在素土工作垫层上面铺设300mm厚的中粗砂垫层，形成水平向排水通道。采用B型塑料排水板作为垂直排水通道，排水板按正方形布置，间距900mm。真空预压区板底标高为-4.0m（部分至埝体上方0.5m处），排水板长10.6m，入土部分长9.7m。1.4预压稳定、卸荷标准A、按实测沉降量曲线推算的固结度大于等于85%B、连续5～10天的平均沉降量不大于2.0mm/d。C、有效满载预压时间不小于90天。2、施工方案2.1施工顺序施工准备→铺设竹笆→铺设土工布→回填素土→铺砂垫层→打设塑料排水板（含冲孔）→铺设滤管、安装射流泵→挖压膜沟、铺密封膜→设置地表沉降杆、安装观测仪器→连接真空设备、试抽气→真空满载预压2.2施工准备施工前先对场地进行整平，在进行地基处理施工前对围埝进行探摸，确定埝体实际断面后，根据实际断面进行施工以确保行车道下侧无护底块石。2.3铺设竹笆在原吹填泥面上铺2层优质竹笆。竹笆绑扎时的铅丝间距不大于400mm，竹笆的搭接宽度为200mm。应满足后续填土、打设塑料排水板的顺利实施，而且能保证人员和机械的安全，在土质较软弱处无法施工可增铺1层编织布。铺设竹笆和编织布属于为便于施工的工程措施，如部分区域场地条件较好可减铺或者不铺，如部分场地场地条件较差则需增铺，本项费用应计入施工措施费中。2.4铺设土工布2.4.1土工布技术要求项目单位指标值备注厚度mm≥2.2断裂强力kN/m≥15断裂伸长率%40～80CBR顶破强力kN≥2.9垂直渗透系数cm/sk×(0.1～0.001)k=1～9撕破强力kN≥0.422.4.2土工布施工在竹笆上铺设300g/m2聚酯长丝纺粘针刺土工布。土工布在工厂缝合搭接宽度不小于50mm，现场缝合搭接宽度不小于100mm。2.5铺设素土真空预压区铺设素土工作垫层边界为真空预压边界外扩5.0m（北侧铺设至隔埝肩部），素土铺设完成后进行整平，整平的厚度不小于300mm，且保证上部砂垫层不下漏，地表平整度±50mm。施工垫层铺设过程中应注意排水，将施工区域的水及时排出。2.6打设塑料排水板塑料排水板施工时所需的打板机等设备通过临时施工道路运至加固区边缘，然后进行组装。打设塑料排水板采用轻型门架式打设机。施工将严格遵守规程的要求，并按以下施工步骤进行实施：2.6.1在已放样确定的各加固块范围内，用经纬仪和钢尺按正方形布置、间距900mm测放出塑料排水板打设板位（测放误差控制在±30mm以内），并用竹签或排水板芯等插入砂垫层作标记。2.6.2插板机移机定位，安装排水板桩靴。施打作业时，板机的桩靴落地定位由插板机操作员在控制室内控制，其误差控制在±50mm范围内。2.6.3施工操作人员根据安装在插板机上的金属活动垂针和刻度盘，控制桩管下插时的垂直度，偏差不得大于±1.5%。2.6.4开机打设至设计标高。2.6.5上拔桩管至桩管下端高粉砂面层100cm。上拔桩管时，施工人员仔细观察排水板有没有回带现象，若回带长度超过50cm，则在板位旁45cm处补打一根。2.6.6切割排水板，控制排水板在砂顶面以上的外露长度为90cm。由于打板时尚未铺设砂垫层，考虑砂垫层的厚度后，剪断时的外露长度为1.2m排水板施工过程中，派专人做好施工原始记录，以备抽查。2.6.7移机进行下一根排水板施工。2.6.8塑料排水板验收合格后，及时用粉砂仔细填满打设时在板周围形成的孔洞，清理加固区杂物和打设板过程中回带上来的淤泥，以便更好地形成排水通道。2.6.9测量打板后的顶面高程，塑料板打设完成后，预压区高程测量方格网采用10m×10m，用水准仪测出各点高程。并整理好资料及时报送监理工程师验收。2.6.10做好排水工作。打塑料板过程中，会有水从塑料板孔中流出，为了不影响施工，要及时进行排水。2.7加固前钻探及埋设检测仪器加固前钻探在打设塑料排水板以前进行，埋设监测仪器在打设塑料排水板以后进行。2.8铺砂垫层在砂性土工作垫层上铺筑300mm厚的中粗砂垫层。2.8.1原材料选取：采用含泥量小于3%的砂，干密度大于1.5×103kg/m3，渗透系数大于1×10-2cm/s的中粗砂。冬季施工时选用干砂。具体施工要求参见《真空预压法加固软土地基施工技术规程》（HG/T20578-95）。2.8.2砂垫层铺设：铺30cm的中粗砂作为水平排水通道，对砂垫层顶面高程采用10×10米方格网控制，施工允许偏差+5cm，人工配合平整，清除砂中杂物。2.8.3铺砂垫层注意事项2.8.3.1若地基承载力较好能上运输机械作业时，采用机械将砂运到施工区，推土机粗平，再由人工精平。2.8.3.2当地基表面承载力不能负担运输机械压力时，可采用边摊铺边推进的铺筑法施工。2.8.3.3若地基表面非常软，承载力不足以负担一般机械压力时，可先在地基表面铺设竹笆或木版，采用人力手推车运砂。2.9铺设滤管、安装射流泵2.9.1铺设滤管滤管采用软式透水管，工厂化集中生产，管体打孔并外包透水滤布后，成卷运到施工工地使用，管体严禁采用再生材料。软式滤管主要控制指标见下表。项目单位标准备注管体管径mm63±1重量g/m≥200环刚度kN/m2≥6GB/T9647透水面积mm2/m2500均匀分布扁平试验压至管径1/2不破裂滤布单位面积质量g/m2≥40包两层渗透系数K20cm/s≥0.1等效孔径O95mm0.07～0.2滤管的主要作用是使真空度在加固区内均匀分布，采用聚乙烯塑料管，外侧缠尼龙纱网或无纺布作为滤水层。滤管一般埋设在排水垫层中间，要求在加固区内分布适当，利于真空度均匀分布，滤水层渗透系数与砂垫层一样，不小于1×10-3cm/s，滤管铺设完成后将相邻两排塑料排水板与滤管绑扎，然后将塑料排水板和滤管整平后埋入砂垫层中。滤管出口压盘与砂垫层表面平齐，并放好橡胶垫圈，上下橡胶垫圈与膜间不许残留砂粒，待铺膜完毕后，沿出膜弯管口把膜剪开，放好上面橡胶垫圈及上压盘，中间抹黄油密封，最后上紧螺母即可。2.9.2管路连接连接管件采用钢管、硬塑料管或胶管，抗压强度不小于1.0Mpa，长度300mm左右，管件套入滤管的长度不小于100mm，然后用铅丝绑紧，铅丝接头严禁朝上。管路连接构件的具体数量见射流泵及滤管布置图，铺设滤管时根据现场实际情况对二通、三通和四通的数量及形状以及滤管间距做适当调整，但应确保滤管排水通畅。2.9.3安装射流泵将出膜弯管一端与滤管连接好并铺设密封膜后，另一端与射流泵连接。射流泵的功率应不小于7.5kw，扬程不小于26.0m；安装后的射流泵应能形成不小于0.096Mpa的真空压力，射流泵的开启功率为100%。2.9.4注意事项滤管应埋于砂垫层中间，距砂垫层顶面与底面的距离均应大于5cm。滤管周围必须用砂填实，严谨架空漏填。滤管埋设完毕后应整平砂面，清除石块、瓦砾等杂物。2.10挖压膜沟、铺密封膜2.10.1密封沟要挖至不透水层顶面以下500mm，保证彻底切断透水层。此外要求压膜沟外观表面平整光滑直顺，无高低起伏现象。挖沟时如沟内有塑料排水板，则排水板不能剪断，应沿沟边向上与邻近的滤管相连接。2.10.2密封膜铺设质量关系到真空预压施工的成败，应选用抗老化性能好、韧性大、抗穿刺能力强的材料（如用聚乙烯或聚氯乙烯薄膜）。密封膜采用三层聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，密封膜最好在工厂热合一次成型。热合时宜用双热和线平搭接，搭接长度大于15cm。若现场搭接，搭接宽度不小于2m。将事先压制成型的薄膜分三层铺设，参加人员必须穿软底鞋，要选择无风或小风天气进行，每层薄膜沿顺风向铺设，每铺一层要仔细检查修补，并及时用沙袋将膜压住，以防薄膜被风吹散。铺设密封膜前应认真清理、整平砂垫层，拣出贝壳及带尖角石子等可能刺破密封膜的杂物。铺设密封膜后采用纯粘土回填密封沟、填筑覆水围埝，回填时应避免回填料直接撞击密封膜，以免击破漏气；回填时应分层压密。密封膜技术指标抗拉强度（Mpa）伸长率（％）直角断裂强度（KN/m）厚度（mm）纵向横向断裂低温≥18.5≥16.5≥22020～45≥400.14～0.162.11设置地表沉降杆、安装观测仪器按设计要求放置沉降标。沉降标采用600*600*5mm钢板与40*40*3150mm角钢焊接成，角钢内喷防锈漆，外喷黑白漆制成双面标尺，标线刻画清晰，用砂袋压住底板，防止大风刮倒。2.12连接抽真空设备；试抽气；检查；达到设计。抽气设备采用射流式真空泵，真空泵的数量根据预压面积、真空泵性能及要求的真空度确定，对真空泵的要求是：抽真空效率高，能适应连续运转，工作可靠。连接抽真空设备，试抽气检查；满载80kpa以上抽气90天。2.12.1连接真空泵与预压区的真空管路，不仅向膜内传递真空压力，而且是排水的主要通道，因此要求应具有满足总排水量需要的过水断面。管路的各个连接点应严格密封，为避免停泵后膜内真空度立即降低，在真空管路中设置单向止回阀，当预计停泵时间较长时，应关闭阀门。2.12.2射流泵及沉降标布设后，调整各种观测仪器初始读数，进行试泵抽气，检查膜上是否有漏气现象及各系统运转情况，以便及时采取补救措施。射流箱的加工应精细，射流管和喉管必须尽量同心，易于达到较高的真空度。2.12.3膜下真空度测头用φ76mm铁管制成的四通，在铁管上密排φ12mm孔，外包无纺布，以达到透气不透水的效果。2.13试抽真空射流泵及沉降标布设完毕后，进行试泵抽气，专人在膜面巡视，听声检查破漏处并粘补，检查膜上是否有漏气现象及各系统运转情况，同时调整各种观测仪器初始读数。膜下真空预压荷载为650mmHg，当膜下真空表读数达到650mmHg时即为达到满载要求，同时按要求安装电磁阀或单向止回阀。在施工中，采用此种方法施工，试抽真空只需3～4天即可达到设计要求，在抽真空过程中，当射流泵内水位下降至低于溢水口时，应及时向射流箱内补水，来保证射流泵的效率充分发挥。2.14卸载：达到卸荷标准后可停泵卸载，真空预压结束。真空预压卸载后，原压膜沟内填土应挖除，采用换填改良土，且要求分层回填土压实、压实系数不小于90%（改良土参考级配为砂：土=1：1）。当采用其他回填料时，应提前通知设计方补充相关要求。真空预压卸载后应拆除虑管及密封膜。2.15加固后钻探（效果检验）加固后进行现场钻探取土和十字板检验工作。3、施工监测标准真空预压开始后，泵上及膜下真空度每4小时测读一次，发现真空压力有下降现象应立即查找原因并及时进行处理。沉降标位置在铺膜前后应对应。铺膜前每两天观测一次；铺膜后，抽真空刚开始的10昼夜内，每24小时观测一次，其后每48小时观测一次。4、施工质量的监测与效果检验4.1施工质量的监测与检验首先在加固期间需连续观测地表沉降量及加固区膜下真空度以外，尚需在加固区内埋设一定数量的孔隙水压力仪、磁性分层仪。观测软基在加固期间的孔隙水压力、土体侧向位移、地下水位、分层沉降值随时间变化的情况，并根据实测分层沉降及孔隙水压力的消散情况，进一步确认软基的各项参数，推算软基固结度，为确定卸载时间提供依据。4.2各监测仪器的观测频率孔隙水压力仪在加荷期间每天观测一次，满载后两天观测一次，在真空预压后期可调整为2～4天观测一次。测斜仪、水位仪和分层沉降在真空预压初期2天观测一次，在真空预压后期可调整为3～5天观测一次。4.3预压后对软基进行十字板抗剪强度试验及室内土工试验等，检验处理效果。检测孔深度约为11米。5、总结整个真空预压过程是依靠由上到下的压力差有效的