劉宏偉，解林博，張健

（1.天津臨港工業(yè)區(qū)建設(shè)開發(fā)有限責任公司，天津 300452；2.中交天津港灣工程研究院有限公司，港口巖土工程技術(shù)交通行業(yè)重點試驗室，天津市港口巖土工程技術(shù)重點試驗室，天津 300222）

真空預(yù)壓法自上世紀80年代初引入我國并試驗成功后，設(shè)計、施工水平取得了長足的發(fā)展，是目前軟土地基加固的一種較成熟方法[1-2]。在具體施工中，會因現(xiàn)場條件的差別發(fā)生各種問題，但發(fā)生海水倒灌的情況較少。在真空預(yù)壓滿載一段時間后，如果發(fā)生大面積的地表水倒灌，對加固地基會產(chǎn)生怎樣的影響，本文將結(jié)合工程實例進行探討。

1 工程背景

黃驊港綜合港區(qū)起步工程W3-W5后方地基處理真空預(yù)壓加固區(qū)位于黃驊港綜合港區(qū)建材碼頭和多用途碼頭南側(cè)[3]，見圖1。其天然地基為第四紀沉積土層，具有滲透系數(shù)小、沉積歷史短的特點，地基土在自重作用下未達到完全固結(jié)，原泥面標高-1.2～-1.5m；天然泥面以上采用吹填方式形成陸域，吹填土主要為淤泥和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，含水率高、天然孔隙比大、強度低。吹填至標高3.5m，土性指標見表1。由于吹填土沒有達到預(yù)定標高，在搭設(shè)工作墊層后再吹填黑砂至6.0m。工作墊層由1層編織布、2層荊笆、1層竹排、1層竹笆和1層土工布組成。

圖1 本工程平面位置圖

本工程分東、西兩個加固區(qū)，東側(cè)加固區(qū)于2009年5月開始施工，7月4日已全部正式抽氣；西側(cè)加固區(qū)于7月15日開始施工，8月31日已全部正式抽氣。

由于真空預(yù)壓施工區(qū)的南面正在吹填，在12月20日真空預(yù)壓施工臨近卸載時，在大風與大潮的綜合影響下，西側(cè)真空區(qū)發(fā)生了倒灌事故。擋水土埝被南側(cè)吹填池子中的海水沖垮，海水連同表層的浮泥一同涌入真空預(yù)壓區(qū)，造成了真空預(yù)壓施工區(qū)的發(fā)電機及配電柜短路，5個真空區(qū)內(nèi)的射流泵停止工作。海水順著射流泵通道侵入膜下，造成了倒灌。隨后監(jiān)測到的孔隙水壓力大幅反彈，而由于真空預(yù)壓區(qū)完全被海水淹沒，沉降盤和測斜管無法進行測量。

表1 各土層主要物理力學(xué)指標

2 倒灌過程機理分析

真空預(yù)壓加固軟土地基的原理是利用密封膜將膜下軟土與大氣隔離開來，使用真空泵對膜下進行抽真空，使得密封膜上下形成一個壓力差，軟土中的孔隙水會在壓力作用下順著提前打設(shè)的塑料排水板和砂墊層排出土體，從而使軟土的含水率減少，固結(jié)度和強度得到提高。一旦在施工過程中發(fā)生倒灌，那么軟土中打設(shè)的塑料排水板就會反過來成為進水通道，由于密封膜上下的壓力差，形成虹吸作用，將膜上水迅速地吸入土體中，造成土體強度的降低。

土體內(nèi)孔隙水壓力的反彈是由于膜下真空度下降所致。隨著地表水的涌入，真空膜下的氣壓會迅速升高，真空度下降，并順著塑料排水板傳遞到土體深處，從而導(dǎo)致孔隙水壓力的大幅反彈。

3 現(xiàn)場十字板試驗

由于當時擋水土埝已經(jīng)被沖垮，真空區(qū)與吹填區(qū)連成一片，要進行復(fù)工非常困難，加上真空預(yù)壓區(qū)已經(jīng)臨近卸載，針對土體強度實際降低多少，還能否滿足使用要求，后續(xù)方案如何處理等問題，對真空預(yù)壓區(qū)土體進行了十字板試驗（見表2）[4]，并推算地基的承載力。

表2 十字板抗剪強度試驗結(jié)果對比

從加固前后現(xiàn)場十字板試驗結(jié)果可以看出：

1）加固后十字板強度比加固前均有大幅度提高，離真空膜越近，加固效果越明顯；

2）受到海水倒灌影響的西側(cè)真空預(yù)壓施工區(qū)，在土體表層標高-3m以上，加固后強度比東側(cè)真空區(qū)略微低些，其下的土體強度基本相同。

4 試驗結(jié)果分析

1）由于真空預(yù)壓區(qū)內(nèi)的土體基本為軟土，尤其是吹填土與原狀的①、②層土，透水性很差。在經(jīng)過近4個月的加固后，土體已經(jīng)有了一定程度的固結(jié)，發(fā)生倒灌后，海水會順著排水通道回到土體內(nèi)，但是由于土體的結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生變化，土相顆粒排列更加密實；軟土透水性較差，在短時間內(nèi)，海水基本只在排水通道附近形成小范圍滲入，而很難進入到土體深處。

2）停氣后，真空膜上下的壓力迅速恢復(fù)平衡，壓力差很快消失，虹吸效果只是短期內(nèi)存在。

3）真空預(yù)壓區(qū)內(nèi)土體地下水位很高，土體越深，靜水壓力越大，虹吸效果就越小，因此，倒灌的海水只是短期內(nèi)在土體表層形成浸泡。

4）砂墊層是通鋪在土體表面的，砂墊層內(nèi)埋有網(wǎng)狀濾管，濾管與真空泵相連，倒灌發(fā)生時，海水會迅速充滿濾管并向砂墊層滲透，砂墊層飽和后，海水在膜上壓力作用下通過砂墊層向表層土體呈“面式”滲透，而深層土體只是受到來自排水板的“線式”滲透，因此，表層的土體強度受影響更大。

5 結(jié)論

真空預(yù)壓加固后，地表水倒灌對于土體強度的影響主要集中在土體表層，而深層土體強度基本不受影響。因此，地表水倒灌對于黏性土土體的整體強度影響不大。

[1] 葉國良，張敬，郭述軍.真空預(yù)壓法加固軟土地基的幾點新認識[J].水運工程，2004，10（10）：97-100.

[2] 鄧明.真空預(yù)壓加固地基效果的影響因素[J].中國港灣建設(shè)，2006（2）：11-13.

[3] 岳鵬坡.黃驊港綜合港區(qū)起步工程勘察（W2～W3和W3～W5吹填圍堰部分）地質(zhì)勘查報告[R].天津：中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，2010.

[4] 張健，邢宇.黃驊港綜合港區(qū)起步工程W3-W5后方地基處理監(jiān)測（檢測）報告[R].天津：天津港灣工程質(zhì)量檢測中心有限公司，2010.