关键词：真空预压；排水板；软基处理
引言
在城市建设日益高速发展的今天，建设开发用地资源日渐紧缺。在耕地不被破坏的情况下，如何进行城市空间发展合理规划，如何通过地基处理方式将不宜耕作的盐碱地和沿海滩涂场地充分利用。是建设美好家园的一项重要举措，也是建设美丽地球的长远之策。本文就真空预压+排水板施工在连云港沿海软基处理中的应用浅析沿海滩涂及软基的处理，来改善地质条件、优化土地资源利用。
1设计说明及概况
1.1项目概况
拟处理场地约500亩地软基处理，位于连云港市沿海港区。本项目在场地回填的基础上进行，回填材料以河泥为主。拟通过真空预压处理方式形成建设用地，以满足后续开发建设条件。
1.2工程地质条件
按土层的地质时代、成因类型、岩性及工程地质特性；勘察深度范围内自上而下可划分为8个工程地质层，分述如下：
①层素填土：灰黄色，松散，稍湿，以黏性土为主，夹少量淤泥土，均匀性较差。场区普遍分布，厚度：0.60~4.20m，平均1.59m；层底标高：0.15~2.83m，平均1.41m；层底埋深：0.60~4.20m，平均1.59m。压缩性不均且高，工程性能差。
②层黏土：灰黄色，软~可塑，土质均匀，切面光滑。场区普遍分布，厚度：0.50~2.40m，平均1.42m；层底标高：-0.37~0.61m，平均-0.01m；层底埋深：1.70~4.70m，平均3.01m。压缩性较高，工程性能较差。
③层淤泥：浅灰色，流塑，土质较均匀，中下部夹薄层粉砂，有轻微淤臭味。场区普遍分布，厚度：13.70~15.90m，平均14.34m；层底标高：-15.37~-13.76m，平均-14.36m；层底埋深：16.00~19.90m，平均17.32m。压缩性高，工程性能极差。
④层粉质粘土、⑤层粉砂及以下土层工程性能均一般。
1.3设计说明
本工程大部分区域平均埋深17.32m以内为淤泥质土，为高压缩性土，在外部荷载作用下会发生压缩变形，产生沉降；且淤泥质土为新近沉积，存在欠固结性，随着时间的推移将在自重应力、外部荷载附加应力作用下发生固结沉降，且由于淤泥质土层深厚，固结过程不会在短期内完成，预计天然地基未经处理，其工后沉降较大，延续时间较长，危害上部结构安全稳定性。
本工程软基处理面积为500亩，场地回填材料以河泥为主，回填完成后的场地标高为+5.20m，软基处理设计验收标准如下：
1、交地标高及平整度要求：本工程地基出来后场地交地标高要求不高于+3.800m，交地标高为地基基础处理后的整平标高。场地要求基本平整，高差≤±100mm；
2、地基承载力要求：本工程真空预压后表层0m~3.0m范围内地基承载力特征值80kPa≥fak≥60kPa，3.0m以下加固深度按现场十字板剪试验或钻孔取样进行室内土工试验计算承载力。
3、固结度要求：处理完成后85kPa荷载下整个场地固结度≥80%。
4、地基工后沉降要求：85kPa荷载下，30年内工后沉降理论计算值≤30cm。
5、不均匀沉降要求：区域之间不均匀沉降值≤3‰。
6、换填压实要求：真空预压卸载后，挖除覆水围埝，并对亚膜沟进行换填土石料碾压密实，要求压实度≥90%。
7、卸载标准：（1）按实测沉降曲线推算的固结度大于80%；（2）连续10天实测沉降速率不大于2.0mm/天。
2真空预压施工
2.1工艺原理
真空预压法加固软土地技术由排水系统和压载系统两部分组成，抽气后，密封膜内气体首先被抽出，真空度通过水平排水通道横向扩散至处理区域各处，在密封膜内形成一个压力差，与此同时，膜内压力差通过垂直排水通道逐渐向下延伸，通过垂直排水通道向其四周的土体传递与扩展，引起土中空隙水压力降低，形成负的超静孔隙水压力，从而使土体孔隙中的气体和水由土体向垂直排水通道渗流，最后由垂直排水通道汇集至地表排水系统被真空泵排出，由此土体产生排水固结变形，地基沉降的同时土体强度也得到增长，大大缩短自然固结变形时间，短时间内迅速降低软土地基工后沉降达到加固地基的目的，是一种高效、快捷的软基处理工艺。
2.2工艺流程图
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2.2.1施工准备
主要包括施工人员、施工机械设备的到位；施工前工地的踏勘；材料联系定购等工作，必要时还要修筑施工便道等。对加固区进行整平，人工清理碎渣、锐石、竹片等不利密封杂物。按图纸要求，由专业测量工程师用经纬仪和水准仪进行中桩、边线桩定位，沿加固区中轴方向每100米插设边线旗帜，旗帜插设精度满足设计和规范要求。测放各分区角点，按规范要求分区。
2.2.2打设塑料排水板
塑料排水板按正方形布置，施工步骤如下：
①点位布设：1m×1m正方形布设；
②插板机的选择与定位：塑料排水板施工采用轨道式打板机进行打设，施工顺序采用后退式施工，以保证打设完成的排水板不受碾压；打设前根据板位标记进行插板机定位并进行机座整平，打板机定位时，管靴与板位标记偏差应控制在±70mm范围内，机座整平后要用仪器进行检测。
③安装管靴：打设塑料排水板采用套管式打设法，套管形状为扁形。将塑料排水板穿过插板机的套管，从套管下端穿出，与专用管靴连接。排水板与管靴连接方式见下图：
图8.3-2排水板与管靴连接.png)
示意图
1 排水板 2 排水板弯折部分 3 管靴 4 套管
④调整垂直度：调整插板机套管的垂直度，保证打设过程中偏差不大于1.5cm/m；
⑤打设、拔管：将插板机套管、管靴、塑料排水板插入地层，当排水板插入到设计深度后，拔出插板机套管，利用管靴将排水板固定于孔底；施工时严格控制回带长度及回带率，回带率不大于5%；在施工过程中应经常抽查，尽可能减少回带长度；
⑥打入地基的塑料排水板宜为整板，长度不足需要加长时应先将两根塑料排水板滤膜剥开，将板芯对插搭接，并将滤膜包好、裹紧后，用铁丝穿扎牢固，接长时在塑料排水板上扎穿的孔眼不在板芯的同一条水槽中，两根排水板的搭接长度不小于20cm；当遇漂石或块石难以在原位插打时，应移位补打，移位距离不得大于塑料排水板间距的30%；
⑦剪断排水板：排水板完成后，拔出插板机套管，剪断排水板；
⑧检查排水板板位、垂直度、打设深度、外露长度等，并做好施工记录，符合设计要求后方可移机；
⑨塑料排水板插打完成后，通过承插型接头及三通接入抽真空管网系统。
采用 B 型防於堵塑料排水板作为垂直排水通道，正方形布置，深度按现场试打为准，间距1m*1m，排水板打设深度应穿透淤泥质土层并进入下方粘土层 0.5-1.0m，上端露出地面不小于 0.5m。
2.2.3承插接头连接及管网布设
排水板施工结束后，用四通承插型接头将两根排水板连接在一起，依此将所有排水板连接好，然后用Φ25mmPVC钢丝软管按照设计图纸将四通承插型接头连接在一起作为真空支管，每条真空支管通过专用小四通汇集到真空主管，真空主管在适当位置设置Φ50mm的正三通分别与相应的真空水环式真空泵相连接，最终组成真空系统（主管采用Φ50mmPVC钢丝软管，支管采用Φ25mmPVC钢丝软管）。用于连接主管和真空泵的出膜器连接必须要绑扎牢固，密封性能要安全可靠，连接好后，开启真空泵测试连接部位是否有漏气现象。
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图示 排水板通过专用连接件与真空管网连接图
施工材料影响施工质量，因此在建筑地基基础施工中避免选择劣质产品，为了达到设计要求需要进行多加选择寻找物美价廉的施工材料，从而帮助提高施工质量与成本控制。在绿地及技术中加强材料管理，施工前要进行材料的监督管理做好。材料检测工作。其次进场的材料要进行材料检测，严格检查材料理化性质与外观，确保材料的完整与良好，最后，在材料储存过程中要具备符合材料自身的特点进行存储，材料管理人员要对材料进行相关了解，从而做好材料储备工作。
2.2.4埋设集水井、布泵
本次选用集成式水环真空泵系统，该系统包括水环式真空泵和集水井组成。分体式真空泵额定功率15kW，每台真空泵可设有6-8个连接口，每个分体式真空泵覆盖面积约5000-7000m2。分体式真空泵之间采用φ75mm的PVC管进行连接，每个连接口均应做好密封处理。每台真空泵需做到“一备一用”，水泵原则上按照设计要求安放，其接至最远的管路长度不得大于150m。
在布设真空泵的同时埋设膜下监测测头：膜下测头即膜下真空度测量采气端，采用厂家定型产品，将真空表集气塑料细管插入膜下并固定即可。真空测头布设在两条支管平行距离的中间，位置靠加固区边部位且离开加固区边界不小于5m，按设计图纸要求每区块均布真空压力表测头，真空细管另一端从密封膜引出，制成喇叭口和真空表相连接，以直观反映膜下真空度。
安装真空泵并开始抽真空，试抽真空5-7天后，待压力稳定在80kPa后，开始真空预压计时，满载抽真空时间不得少于180天。
2.2.5挖设压膜沟、筑设围堰和铺密封膜
先铺设一层 200 g/m2 土工布，再铺设密封膜，密封膜采用两层聚氯乙烯薄膜。压膜沟密封膜压入深度应进入不透水层深度至少 50cm，后用粘土填压或覆水密封。
施工工艺要求：
①压膜沟开挖深度可根据实际情况适当调整，但需进入相对不透气层至少0.5m；
②开挖压膜沟时如有塑料排水板，应沿沟边向上沿出，不能剪断；
③密封膜加工后的边长大于加固区相应边长4m，当加固区地质复杂时，适当加长密封膜并松弛铺设；
④铺设密封膜：密封膜单层厚度为0.12～0.16mm，共铺设2层，采用聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，分单层压入压膜沟沟底50cm以上。密封膜要求在工厂一次热合成型，当真空加固区面积较大，可先在工厂拼成若干块，然后在现场粘接，搭接宽度不得小于2.0m；
在加工密封膜时，膜的大小应考虑埋入压膜沟部分，并根据实际情况预留足够的地基不均匀沉降变型富余量，防止密封膜拉裂；
密封膜铺设要按区域先后顺序分层铺设与搭接，每层膜铺设完成后派专人检查膜是否完好，发现有破裂处，及时用清水清洗干净，再用胶水贴膜补好，完成后进行下道铺设膜工作；
铺膜过程中，随铺随用砂袋进行压膜，防止起风将铺好的膜卷走或撕裂，在铺膜完成的同时安装少量的抽真空泵将膜吸住；
分区压膜沟连接膜的处理，采用搭接膜法，将两区的膜边压入压膜沟内，并将留出的膜用土覆盖，待连接下一个区的膜。
2.2.6真空预压
安装好真空泵系统（将水泵、水箱、闸阀、截止阀、出膜口连接好），配电房→配电箱→真空泵处漏电开关盒→真空泵的电路接通后，在开始阶段，为防止真空预压对加固区周围土体造成瞬间破坏，必须严格控制抽真空速率，可先开启半数真空泵，然后逐渐增加真空泵工作台数。当真空度达到60kPa，经检查无漏气现象后，开足所有泵，将膜下真空度提高到不小于80kPa。此时，通知监理工程师及承包单位验收并开始恒载计时。
每天现场值班人员按要求时间，对真空度予以记录，并对设备运转情况、供电情况及其他真空预压施工情况进行详细记录。
软基处理范围必需覆盖全部淤泥层；试抽真空为5~7天，压力稳定在80kPa后，真空膜检查无漏点开始覆水，10天内完成覆水，平均深度不小于0.8米。
满载抽真空（正式抽真空）时间不少于180天。
2.2.7卸载
抽真空达到设计要求恒载满载时间，通过监测结果达到设计卸载要求标准停泵卸载。真空预压卸载标准（三者均需满足）：
①满载抽真空有效时间不少于180天；
②工后沉降要求：固结度满足设计要求≧80%；
③最后10天沉降量不大于2mm/d；
卸载前，上报卸载方案，由监理和业主共同认可后，按指定路径进行外排水。
2.2.8压膜沟换填
卸载后，对两个区之间的公用压膜沟进行固化处理，后期按技术文件要求对部分压膜沟采用掺8%石灰拌合处理，处理深度 1.5m（塑料排水板插板面以下）。
2.2.9抽真空结束，整平场地，表层采用20T激振力振动压路机（可根据现场实际情况对压路机型号进行调换）进行振动碾压，碾压速度小于5km/h，最终保证平整度不大于±200mm。
结束语
总而言之，随着沿海经济建设的快速发展，合理的空间规划和大量的建设用地需求是高质量发展的前提。针对沿海地区的地质特殊性，大规模、高效率的软地基处理工程不断涌现，而真空预压的处理方式已在连云港沿海区域大规模开展并得到工程实例的充分证实，其处理效果优、效率高、周期短、成本低等优点也在工程实例中不断体现。
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论文作者:任如意
论文发表刊物:《城镇建设》2020年3期
论文发表时间:2020/4/3
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