林海

（珠海電力建設(shè)工程有限公司　廣東　珠海　519000）

真空預(yù)壓在淺層地基加固處理中的研究

林海

（珠海電力建設(shè)工程有限公司廣東珠海519000）

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人們對土地的需求量越來越大，對不良地基也掀起了加固處理的風(fēng)潮。真空預(yù)壓是新發(fā)展起來的一種地基加固處理的行之有效的方法，尤其在變電站的工程建設(shè)地基處理中更能顯現(xiàn)其獨(dú)特優(yōu)勢。珠海市軟土地基分布較廣，但承載力較差，本文主要針對真空預(yù)壓法在淺層地基中加固處理展開淺要分析，以供同行借鑒。

真空預(yù)壓；淺層地基；加固處理

引言

目前，隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，人們對土地需求越來越大，一般工程建設(shè)優(yōu)先選擇地質(zhì)條件良好的地方修建，但有時(shí)為了保護(hù)耕地同時(shí)滿足建設(shè)需求，不得不在一些不良地基上建設(shè)工程，例如淺層地基和軟土地基等。采用地基加固處理可以改善和提高軟弱地基的承載力，保證地基的穩(wěn)定性、提高土的抗剪強(qiáng)度、降低土體的滲透性和改善土體壓縮性。軟土地基處理是變電站項(xiàng)目常見的問題，做好地基處理與變電站項(xiàng)目的生產(chǎn)和安全運(yùn)作息息相關(guān)。

1　地基加固處理

在已有建筑的地基和基礎(chǔ)加固前，應(yīng)先對地基和基礎(chǔ)進(jìn)行鑒定，方可進(jìn)行加固設(shè)計(jì)和施工。既有建筑地基和基礎(chǔ)的鑒定、加固設(shè)計(jì)和施工，應(yīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的單位和有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員承擔(dān)。

地基加固處理即通過物理和化學(xué)的方法使土質(zhì)從松散變?yōu)槊軐?shí)，使土的強(qiáng)度變大，將土壤的含水量降低，從而達(dá)到地基加固的目的。在進(jìn)行地基加固處理時(shí)必須從各方面采用綜合措施，要結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工，以達(dá)到理想的效果。

常見的地基加固處理方法有：①排水固結(jié)法。如：真空預(yù)壓法、井點(diǎn)降水預(yù)壓法和堆載預(yù)壓法等；②密實(shí)法地基處理。如：夯實(shí)法、碾壓法、擠密法等；③換土墊層法。主要適用于淤泥質(zhì)土、淤泥、濕陷性黃土、素填土、雜填土等土質(zhì)，將不符合上部荷載承載力要求的軟土挖去，然后回填強(qiáng)度較大的砂子、碎石或者素土等材料，然后夯實(shí)；④土的膠結(jié)法地基處理。常見的有注漿法、化學(xué)注漿法和水泥土攪拌法。

目前針對填海造陸等淺層地基加固多采用真空預(yù)壓加載的方法來進(jìn)行地基的加固處理。真空預(yù)壓法可以應(yīng)用于狹窄地段和邊坡附近的地基加固，而且施工機(jī)具和設(shè)備比較簡單，易于操作和維修，施工作業(yè)效率高，地基加固費(fèi)用低。真空預(yù)壓對地基加固的過程中土體除了產(chǎn)生豎向的壓縮外還常常伴隨著側(cè)向的收縮，特別有利于不良地基的加固處理。正是因?yàn)檎婵疹A(yù)壓法有上述的優(yōu)點(diǎn)，在我國近幾年來應(yīng)用廣泛，有較大的發(fā)展市場。本文即針對真空預(yù)壓在淺層加固處理中的研究展開論述。

2　真空預(yù)加技術(shù)

真空預(yù)壓法是在軟粘土中設(shè)置豎向塑料排水帶或砂井，上鋪砂層，再覆蓋薄膜封閉，抽氣使膜內(nèi)排水帶、砂層等處于部分真空狀態(tài)，排除土中的水分，使土預(yù)先固結(jié)以減少地基后期沉降的一種地基處理方法。

真空預(yù)壓是通過覆蓋于地面的密封膜下抽真空，使膜內(nèi)外形成氣壓差，使粘土層產(chǎn)生固結(jié)壓力。即是在總應(yīng)力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓和降水預(yù)壓是在負(fù)超靜水壓力下排水固結(jié)，稱為負(fù)壓固結(jié)。真空預(yù)壓基本原理如圖1所示。

圖1　真空預(yù)壓基本原理圖

真空預(yù)壓系統(tǒng)由抽真空系統(tǒng)和排水排氣系統(tǒng)兩部分組成，密封膜上下的壓力差比較大，一般可以維持在610～730mmHg。真空預(yù)壓法處理地基一般先在地基的表面鋪設(shè)大約50cm厚的砂墊層，然后在土體中打入砂井等作為豎向的排水體。砂墊層頂部鋪上不透氣且滲透性較好的薄膜并埋入土中，土體也是不透水的，再借助砂墊層中的管道將薄膜下空氣抽出去，使薄膜上下形成壓力差，薄膜可以較好地使土體中的孔隙水流入排水板并把水排出去從而達(dá)到固結(jié)土體的效果。簡單來說，真空預(yù)壓的原理主要反映在以下幾個(gè)方面：

（1）薄膜上面承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載；

（2）地下水位降低，相應(yīng)增加附加應(yīng)力；

（3）封閉氣泡排出，土的滲透性加大。

3　常見工程概況和地質(zhì)條件

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土地的利用越來越緊張，很多沿海地區(qū)通過填海填河造陸或者對軟土低價(jià)進(jìn)行加固處理來緩解土地壓力。大型的填海填河造陸工程一般采用的方法使吹填淤泥填海、河造陸法，可以將原來的海域、河岸等區(qū)域通過填充夯實(shí)和改造成為適合建筑工程的陸地，不僅可以緩和土地壓力、擴(kuò)大耕地面積，還可以優(yōu)化沿海沿河地區(qū)景觀，發(fā)展經(jīng)濟(jì)。珠海市位于珠江三角洲的南部，層狀地貌比較明顯，其中有50％的面積屬于平原，地面的沉積物大部分是淤泥，軟土地基分布較廣，承載力較差。而且變電站項(xiàng)目一般需填土3～5m左右，一般軟土地基承載力不能滿足變電站的地基承載力要求，需要進(jìn)行地基加固處理，真空預(yù)壓也是一種變電站地基處理的方式。

4　真空預(yù)壓法的施工

在進(jìn)行真空預(yù)壓法對淺層地基加固處理施工前，必須做好充分的準(zhǔn)備工作，制定完善的施工方案。主要的施工步驟有：

4.1測量放線

對工程進(jìn)行測量放線時(shí)必須使用測量儀器精確測量，然后將加固面劃分成若干個(gè)測量單元。常用的有經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和全站儀等。用木棍或者竹竿定點(diǎn)，并用白石灰劃線來放出各個(gè)測量單元邊線的準(zhǔn)確位置和標(biāo)高。

4.2鋪設(shè)排水管道

測量放線后要在地基加固處理面鋪設(shè)排水管道，主要鋪設(shè)的管道是主濾管和支濾管。主濾管一般采用4寸左右的鍍鋅皮鐵管，支濾管一般采用2寸左右的鍍鋅皮鐵管，并在外層布上土工布和濾水網(wǎng)。全部的吸水管道必須埋入砂層中，而且主濾管和支濾管通常采用變徑三通（有時(shí)候采用變徑四通）連接，同等管徑的濾管之間的連接采用絲扣連接，吸水管要和真空泵、出膜器密封連接。

4.3鋪設(shè)上層砂墊層

鋪設(shè)砂墊層一般采用含泥量不大于6％左右的粗砂，按照地基加固單元人工分塊攤鋪，攤鋪高度一般不小于400mm。砂墊層鋪設(shè)完畢后還要進(jìn)行砂面平整。

4.4鋪設(shè)聚氯乙烯薄膜

相鄰兩個(gè)地基加固處理單元間要開悟中空預(yù)壓密封膜溝道，密封膜一般采用聚氯乙烯塑料薄膜，布置好密封膜后還要用淤泥或者黏土把溝道回填。

4.5表面鋪設(shè)密封膜

在整平的砂層表面埋設(shè)真空表測頭和其他測量儀器，然后用專用的密封薄膜分層鋪設(shè)完全覆蓋整個(gè)地基加固處理單元，將密封膜的四邊埋入密封溝道后用黏土或淤泥回填。

4.6安裝真空泵系統(tǒng)

真空泵通過吸水膠管和出膜器與真空主管道可靠連接并密封。

4.7真空預(yù)壓固結(jié)土層

開始抽真空后，單個(gè)的地基加固單元密封膜下部的氣壓由于抽氣泵的作用持續(xù)上升，真空度也上升，當(dāng)膜下的真空度達(dá)到并穩(wěn)定在80kPa及以上時(shí)，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，該狀態(tài)即達(dá)到真空預(yù)壓地基加固處理的正常預(yù)壓階段。

4.8工程質(zhì)量驗(yàn)收及檢測

達(dá)到真空預(yù)壓的正常預(yù)壓階段以后連續(xù)真空泵連續(xù)工作三個(gè)月，或者是地基的固結(jié)度連續(xù)大于等于80％時(shí)，即可以交工驗(yàn)收。

5　真空預(yù)壓技術(shù)研究現(xiàn)狀

我國的真空預(yù)壓技術(shù)在80年代就開始了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并取得了國家的技術(shù)鑒定，適用范圍從北疆開始，逐步擴(kuò)展到全國各地，真空預(yù)壓的加固面積也從最初的十幾萬平方米擴(kuò)展到一百多萬平方米。而且隨著人們對建筑物地基承載力和土體性能的要求的不斷提高，真空預(yù)壓在淺層地基加固處理中的應(yīng)用也越來越完善。根據(jù)近年來，我國在天津、上海、寧波、溫州、珠海、福州等地的工程實(shí)踐表明，對地基進(jìn)行加固處理的費(fèi)用約占整個(gè)工程投資的1/3，昂貴的地基處理費(fèi)用要求對各種地基加固方案進(jìn)行多方面比對，選出最經(jīng)濟(jì)有效的施工方案，真空預(yù)壓技術(shù)加固面積大、設(shè)備簡單、操作方便、能源消耗少、加固質(zhì)量高，得到了大力的推廣。

真空預(yù)壓技術(shù)雖有很多優(yōu)勢，但也會對周圍土體和建筑物產(chǎn)生影響，若設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)可能會使周圍未處理的土體或建筑物發(fā)生較大的變形甚至開裂。如果真空預(yù)壓地基附近有管道、房屋、道路等建筑物或構(gòu)筑物時(shí)，施工不當(dāng)還會引起管道破裂、房屋倒塌、道路損毀等現(xiàn)象，威脅人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。所以，真空預(yù)壓技術(shù)的研究還有很大的發(fā)展空間。

6　真空預(yù)壓的影響

真空預(yù)壓進(jìn)行地基加固對周圍土體是有影響的，根據(jù)幾年工程實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)室成果，真空預(yù)壓的影響規(guī)律如下：

（1）真空預(yù)壓對周圍土體的影響是豎向沉降和側(cè)向位移的共同作用的結(jié)果，側(cè)向位移相對豎向沉降影響較大；

（2）影響周圍土體的豎向沉降和側(cè)向位移從加固區(qū)向周圍是逐漸減小的；

（3）真空預(yù)壓地基加固的土體性質(zhì)、地基的加固面積、膜下真空度、排水管道分布和打設(shè)深度等因素都會對周圍產(chǎn)生影響，其中，排水管道的搭設(shè)深度影響最大。

7　結(jié)束語

本文主要針對真空預(yù)壓技術(shù)在地基加固處理中的應(yīng)用結(jié)合填海填河造陸的工程實(shí)踐展開簡單的論述。在我國現(xiàn)代化發(fā)展的進(jìn)程中，真空預(yù)壓技術(shù)對軟弱地基的改造起了很重要的作用，緩解了我國土地資源短缺和土地需求量越來越大的矛盾，是土體改良的一種有效方式，但目前真空預(yù)壓技術(shù)還不是很完善，雖然應(yīng)用較為廣泛，還有很大的進(jìn)步空間。

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U655.54

A

1673-0038（2015）17-0073-02

2015-4-5

林海（1986-），男，線路結(jié)構(gòu)助理工程師，本科，主要從事變電站土建設(shè)計(jì)工作。