2011年8月
第8期总第456期水运工程
Port&WaterwayEngineeringAug.2011
No.8SerialNo.456
真空预压中影响固结度的因素
李赟1，许鹏山2，许乐华3
（1.中交广州航道局有限公司，江苏连云港222042；2.甘肃省水运管理局，甘肃兰州730046；
3.长江航道规划设计研究院，湖北武汉430011）
摘要：结合连云港海滨新城大面积陆域形成项目中淤泥质地基的加固处理工程实践，针对淤泥质软土地基的特点，优化真空预压设计方案，分析讨论施工中需要注意的问题，确定影响真空度的要因，包括：淤泥土的特性造成施工难，不能确保真空度达到80kPa，沉降量及抽真空时间计算不准确，施工管理不到位，材料质量不合格，施工人员技术水平低等，并提出应对措施。
关键词：吹填淤泥；真空预压；淤泥地基；真空度中图分类号：U655.54+4.4
文献标志码：B
文章编号：1002-4972（2011）08-0126-04
Influentialfactorsforconsolidationdegreeinvacuumpreloading
LIYun1,XUPeng-shan2,XULe-hua3
(1.CCCCGuangzhouDredgingCo.,Ltd.,Lianyungang222042,China;2.GansuWaterwayConstructionandAdministrationBureau,
Lanzhou730046;China;3.ChangjiangWaterwayPlanning,DesignandResearchInstitute,Wuhan430011,China)
Abstract:Invacuum-preloadingengineeringinsiltfoundationsinLianyungang,weoptimizedtheplanof
vacuumpreloadingaccordingtothecharacteristicsofsoftground.Withanin-depthanalysisofmattersofattentionduringconstruction,wedeterminedthemaincausesforthevacuumdegree,i.e.difficultconstructionduetothecharacteristicsofsilt,lackofensuringthevacuumdegreeof80kPa,inaccuratecalculationofsettlementquantityandvacuumtime,ineffectiveconstructionmanagement,unqualifiedconstructionpersonnelandmaterials,etc.,basedonwhich,weproposetheguaranteemeasures.
Keywords:filledmud;vacuum-preloading;siltfoundation;vacuity
1
工程概况
工程位于连云港海滨新城东侧，西墅渔港西南1000m的浅海滩涂上，占地129万m2。港区陆域工程是将原泥面为－0.5～3.5m（85国家基准）的浅海滩涂吹填形成陆地，吹填高程3.7m。吹填取土区土质为淤泥，其特点是：孔隙比大、压缩性高、黏粒含量高、力学强度低及透水性差，具体物理力学指标见表1。在连云港地区，像本工程这样大范围利用吹填淤泥质土造陆尚属首次。因此，为了更好地了解该软土地基的沉降固结特性，保证未来大面积处理的施工效果，本工程设置了一个软基处理试验区，面积为65031.6m2。
收稿日期：2011-03-01
作者简介：李赟（1986—），男，助理工程师，从事航道疏浚、吹填、软基处理等施工管理工作。
工程的难点和特点：1）淤泥覆盖层厚，一般在10m以上，最厚达18m，厚度相差较大，故将来发生的沉降也会较不均匀；2）淤泥颗粒细，0.075mm以下的颗粒含量达50%以上，含水率高，力学强度低，透水性差。3）淤泥位于表层，状态为软塑-流塑，原状十字板剪切强度仅2.69~5.19kPa，且薄厚不匀，对沉降的影响较大。
基于以上的难点，尽管试验区吹填后经过了较长时间的晾晒，泥面表层结壳龟裂，但其承载力仍然较低，在地基处理范围内大部分区域还是不能上人，机械设备作业更是困难重重，铺设砂垫层、插排水板难度都很大。对于这种淤泥及淤
第8期李赟，等：真空预压中影响固结度的因素
··127
泥质土层沉积厚度大、埋藏较深等实际情况，宜选用排水固结法进行地基加固。常用的排水固结法有
土层名称淤泥淤泥质土淤泥黏土
厚度/m4.01.86.92.0
状态流塑流塑流塑软塑
含水率/%86.844.980.876.2
干密度/(g·cm-3)
0.801.210.840.87
真空预压、堆载预压及真空联合堆载预压等，本工程选择施打塑料排水板+真空预压法进行地基加固。
孔隙比2.471.292.282.19
粘聚力7.954.708.7814.6
摩擦角0.150.500.652.55
十字板剪切强度/kPa
2.695.1914.7726.46
表1土层及土的物理力学指标
2加固方案1）设计目标。
要求真空度稳定在80kPa以上预压180d后，
地基土固结度达到75%或实测地面沉降速率连续10d的平均沉降量不大于2mm/d时，即可停泵卸载。
2）设计方案。
根据选择的地基处理方案，安排深层处理的施工工艺见图1。
在经过晾晒的吹填淤泥软土上铺设1层编织布→铺设竹格网→再铺设1层编织布→铺设砂垫层→打设竖向排水板→埋设主管→铺设3层密封膜进行真空预压处理，使软土达到排水固结效果。其中，砂垫层选用中粗砂，铺设厚度0.7m，它既是真空预压水平排水层，又是插塑料排水板的施工
e)铺设砂垫层d)铺设第2层编织布
f)施打排水板
a）原吹填淤泥软土
b)铺设第1层编织布
g)真空管路布置
c)铺设竹格网
h)铺设真空膜
··128
水运工程2011年
照设计要求和技术规范进行施工。整套工艺有许多规范和细节，在实际操作中，需要格外注意。比如：抽真空前要仔细检查膜面上、压膜沟处有无漏气，如果漏气孔眼得不到及时修补，蓄水后真空度很难达到80kPa，而且需放水检查，难度
i)潜水泵抽真空
很大；射流泵功效是否满足80kPa；砂垫层排水是否通畅；排水板插入深度是否足够等都直接影响抽真空效果。
3）沉降量及抽真空时间计算不准确。地基处理后沉降量的确定涉及很多因素，诸如淤泥性质、抽真空度、负重荷载等诸多方面的影
j)试抽4d后真空度达到80kPa
响。而沉降量及抽真空时间均为固结度推算公式中的重要参数，是判断工程成败与否的重要依据。
4）施工管理不到位。
地基处理工程的质量与现场管理及监控有一定的关系，要做好对关键工序的实时监控。如排水板打设深度不够将影响抽、排水效果，应安排专人负责记录排水板打设质量，包括打设深度、间距、回带、扭带、撕裂等。这些对工程质量均有一定影响，尤其是关键部位起着决定性的作用。
5）材料质量不合格。
地基处理过程中使用的关键材料对真空预压质量的好坏有至关重要的影响。例如，排水板的纵向通水量、滤膜的抗拉强度，滤管的环刚度、滤布透水性等等将直接决定排水效果。
6）地基处理区面积较大。
平均每个处理区域面积约2×104m2，大面积内进行真空预压有一定的难度。
7）施工人员技术水平低、素质差。
地基处理施工人员多为农民工，文化程度低，不懂专业技术，缺乏施工经验，应在施工开始前，由专业施工技术人员进行详细的技术交底并进行安全教育。3.2
对策
1）对策1：合理选择地基处理方案。
工程原设计方案采用1层编织布和土工格栅，但考虑到施工区域内软基淤泥覆盖层厚、含水率高等特点，而且土工格栅刚度较差，机械设备作业较为困难，场区内部需要人工上砂，这将直接导致工期滞后及施工成本的增加。因此，变更原
图1施工工艺
垫层。塑料排水板采用正方形布置，间距1.0m，排水板插穿淤泥，插入黏土层0.5m深。3
影响固结度要因分析及对策
针对影响固结度的主要问题用关联图找出7条末梢原因[1-3]，见图2。
3.1要因分析
图2影响固结度的主要问题因果
1）淤泥土的特性造成施工难，此方面施工经验不丰富。
本试验区淤泥覆盖层厚，一般在10m以上，最厚达18m；并且淤泥颗粒细，含水率高。基于淤泥特性，在施工区域无论上人或是机械设备作业均是困难重重，铺设砂垫层、插排水板作业难度都很大。
2）不能确保真空度达到80kPa。
真空预压施工每一道工序都要精心组织，按
第8期李赟，等：真空预压中影响固结度的因素
··129
施工方案，用铺设竹格网来代替土工格栅。采用上下双层编织布夹50cm×50cm的竹格网，形成承载力较高的工作层，提高了整体刚性，能有效地分散上砂机械及打板机的集中荷，保证机械上砂及排水板打设效率，大大降低了施工成本。
2）对策2：加强现场测量，及时追踪现有施工效果。
加强施工中的观测工作，对现有施工工艺进行跟踪。在完成真空膜铺设后，在场区内埋设沉降盘、分层沉降仪、测斜仪等，并对试验区进行表层沉降监测、加固前后取原状土检验、加固前后十字板强度检验、加固后载荷试验、孔隙水压力监测、磁性分层沉降监测、深层水平位移监测，及时跟踪记录相关监（检）测数据，指导施工。
3）对策3：为确保膜下真空度达到80kPa，制定3项保证措施。
①密封膜：密封膜的质量是保证真空预压成功的关键，采用厚度≥0.12mm的吹塑聚氯乙烯密封膜，根据场区大小在工厂一次性热粘合成型。工程实践证明，该密封膜质量稳定，表面沙眼少，强度高，粘缝质量可靠，可以很好的保证真空预压的密封。
②真空泵：采用新型7.5kW的IS型单体潜水泵，该泵体质轻、传送过程损耗少、效率高、拆装方便，空载时泵上真空度能够达到或接近100kPa。试验区工程实践证明其膜下真空度可达90kPa以上。
③砂垫层：砂垫层是真空预压的水平排水层，必须保证畅通，所以要求砂垫层的含泥量不大于3%，粒径为中粗砂。为了保证质量，应了解掌握周边地区砂源情况，并在施工过程中对砂垫层进行抽检，每个施工小区抽检2组，确保不合格的砂不进场。
4）对策4：安排专人记录施工情况，发现问题及时改正。
施工中不可避免会发生常规差错，为了将负面影响降到最小，应安排专人记录相应的施工情况，发现问题及时解决。在本次施工中遇到了如下问题，均得到了及时的修正：①密封膜损坏，在抽气
过程中会发出鸣叫声，寻声找到漏气处进行修补。如密封膜面有许多细微孔眼，可划出范围用胶水和同类型的膜粘补或在该范围的密封膜上覆盖一层淤泥进行密封。②射流泵功效不足，检查水泵叶轮是否有杂物堵塞，射流腔及喷嘴有无损坏，并保持射流腔和出膜口保持同一平面。③出膜口漏气，采用塑料薄膜重新包扎，并用黏土覆盖。④覆水后发现密封膜破损漏气，在漏气处铺设1块较大塑料薄膜用淤泥盖住，并加压砂包袋压实。4
结论
1）在大面积吹填淤泥质土成陆后进行地基处理，很有必要铺设加筋土工布，本工程采用竹格网代替刚性较差的土工格栅，大大提高了软土层承载能力，并为后续机械施工提供了有利条件。
2）为了保证沉降量与抽真空时间推算的准确性，应加强现场沉降观测，并对孔隙水消散等做及时分析，对施工工艺进行及时追踪。
3）厚度大于0.12mm的吹塑真空膜，质量稳定，表面沙眼少，强度高，对真空预压的密封有很好的保证，铺设3层真空膜使漏气对其影响降到最低。
4）新型7.5kW的IS型单体潜水泵，传送过程中损耗少、效率高，空载时泵上真空度能够达到100kPa，工程实践证明其膜下真空度可达到90kPa以上，能够有效保证设计要求的真空度。
5）砂垫层厚度的确定应综合考虑软基处理、道路堆场等分项施工的需求，并且需严控砂的质量，以保证水平排水层的畅通。
6）真空预压方案对于连云港地区这种含水率较高的淤泥质软土地基效果较好，处理工期短、成本低，值得在该地区进一步推广应用。参考文献：
[1]龚晓南.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,
2008.
[2]JTS147-2—2009真空预压加固软土地基技术规程[S].[3]赵维炳.排水固结加固软土地基技术指南[M].北京:人
民交通出版社,2005.
（本文编辑郭雪珍）
