摘 要：對(duì)珠海市烽火科技項(xiàng)目用地基礎(chǔ)處理工程采用新型直排式無砂墊層節(jié)能真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固技術(shù)進(jìn)行軟基處理施工進(jìn)行了論述，再分析軟基處理區(qū)域沉降、孔隙水壓力、真空度、十字板剪切強(qiáng)度、鉆孔取芯及地基承載力試驗(yàn)等監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)果都達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)值，證明新型直排式無砂墊層節(jié)能真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固技術(shù)可靠、有效，并能夠取得理想的加固效果和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：新工藝；真空聯(lián)合堆載預(yù)壓；高效節(jié)能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.079

1 引言

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固技術(shù)[1]作為一種近年來興起的軟基處理手段，已成為排水固結(jié)法中的重要組成，其適用范圍日益擴(kuò)大，并由此產(chǎn)生了直排式真空預(yù)壓法、無砂墊層真空預(yù)壓法、真空聯(lián)合堆載等各種技術(shù)方法。

新型直排式無砂墊層節(jié)能真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固技術(shù)無需膜下砂墊層，將相鄰兩個(gè)塑料排水板端頭采用定制的蝶形接頭連接，再將蝶形接頭用真空支管串聯(lián)接入真空主、干管形成暢通的水平和垂直排水管網(wǎng)，不使用傳統(tǒng)的真空射流泵，采用節(jié)能抽真空系統(tǒng)將排水管網(wǎng)中的水排出來的施工技術(shù)。既節(jié)約資源、能源又保護(hù)了環(huán)境，同時(shí)順利的完成施工任務(wù)，達(dá)到設(shè)計(jì)加固效果，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益，具有極大的推廣意義。

2 工程概況

2.1 工程背景

珠海市烽火科技項(xiàng)目用地基礎(chǔ)處理工程位于珠海市高欄港經(jīng)濟(jì)區(qū)，施工場地表層主要為人工吹填的淤泥，平均標(biāo)高約2.50m，采用新型直排式無砂墊層節(jié)能真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固技術(shù)進(jìn)行加固處理。本文所研究的工程實(shí)例為A區(qū)（1A、2A區(qū)）和B區(qū)（1B、2B區(qū)），真空堆載預(yù)壓處理面積共計(jì)15.7014萬m2。

2.2 設(shè)計(jì)主要軟基加固技術(shù)指標(biāo)

（1）塑料排水板（SPB-C型）打設(shè)深度為18-21m。

（2）膜下真空壓力值不小于80KPa，抽真空時(shí)間不少于4個(gè)月。

（3）采用沉降曲線推算的固結(jié)度不小于90%，沉降速率最后10天，不大于2mm/d，工后沉降不大于20cm作為真空卸載標(biāo)準(zhǔn)。

（4）鉆孔取樣處理后的含水量平均值不大于55%。

（5）十字板原狀土抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不低于25kPa。

（6）地基處理1A、1B區(qū)地基承載力特征值不小于80kPa，地基處理2A、2B區(qū)地基承載力特征值不小于120kPa。

3 施工工藝及技術(shù)措施

3.1 施工工藝

主要施工工藝包括：施工前準(zhǔn)備→塑料排水板施工→蝶形接頭安裝及布設(shè)真空管→鋪設(shè)二層土工布→鋪設(shè)真空膜三層及壓膜→真空管路系統(tǒng)與節(jié)能型抽真空泵連接→抽真空及堆載。

3.2 關(guān)鍵施工階段及技術(shù)措施

相比《真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程》的常規(guī)真空堆載預(yù)壓，新型直排式無砂墊層節(jié)能真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固技術(shù)需要從以下幾個(gè)施工階段進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的控制。

3.2.1 施工前準(zhǔn)備

首先進(jìn)行場地的清表，排除積水，測量人員進(jìn)行放線，按照審批過的施工組織設(shè)計(jì)及施工方案做好施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。

3.2.2 塑料排水板施工

①施工機(jī)械采用履帶式插板機(jī)，同時(shí)配備一臺(tái)挖機(jī)鋪墊鋼板輔助施工。

②排水板采用正方形布置，板中心距均為0.9m。

③排水板施工平面位置偏差不大于±10cm，施工垂直度偏差不大于±1.5%。

④排水板外露長度不小于60cm，相臨兩根塑料排水板采用蝶形接頭連接。排水板控制回帶長度不得超過50cm。

3.2.3 蝶形接頭安裝及布設(shè)真空管

①將相臨兩根塑料排水板采用定制的十字形蝶形接頭連接并用不銹鋼螺絲釘固定，另外連接真空支管的兩側(cè)用不銹鋼絲綁扎牢固，排水板內(nèi)部與真空支管內(nèi)部形成暢通的排水通路。

②蝶型接頭與鋼絲軟管支管接好后，采用三通、四通將φ25mm支管與φ32mm干管進(jìn)行連接，干管沿場地短向布設(shè)，沿長向間距約30米左右布設(shè)一條干管，鋼絲軟管與三通、四通連接時(shí)需用不銹鋼鐵絲扎緊，多余鐵絲頭需剪除并打平以不掛手為準(zhǔn)。

③鋼絲軟管支管、干管與鋼絲軟管主管連接。鋼絲軟管干管按照每1000m2連接一條主管（出膜管），φ32mm鋼絲軟管干管與φ50mm鋼絲軟管主管（出膜管）通過三通管接頭進(jìn)行連接。

④鋼絲軟管主管（出膜管）按約1000m2一個(gè)進(jìn)行布置，出膜裝置通過φ50mmPVC管連接至水氣分離罐，水氣分離罐與節(jié)能真空泵相連，按約10000m2一個(gè)水氣分離罐，每80000～120000m2一個(gè)節(jié)能真空泵進(jìn)行布置。

⑤出膜鋼絲軟管主管（出膜管）、水氣分離罐、真空泵的連接。將10條φ50mm鋼絲軟管主管在膜下引致壓膜溝邊緣位置后與水氣分離罐連接，每個(gè)水氣分離罐罐頂通過φ100mm的PVC管與真空泵相連接。在φ50mm的出膜鋼絲軟管主管（出膜管）上設(shè)置出膜裝置，尤其注意出膜管與密封膜的綁扎要牢固，避免出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。

3.2.4 鋪設(shè)二層土工布

①采用不少于300g/m2的土工布，材料規(guī)格及性能滿足設(shè)計(jì)要求；

②土工布采用手提縫紉機(jī)縫接，縫接寬度不小于5cm；

③鋪設(shè)密封膜上下層土工布時(shí)應(yīng)拉直平順，緊貼密封膜，不得出現(xiàn)扭曲、褶皺或重疊。

3.2.5 鋪設(shè)密封膜及壓膜

① 抽真空密封膜采用聚氯乙稀薄膜，鋪設(shè)三層，單層薄膜厚度為≥0.14mm，其技術(shù)參數(shù)需滿足如下要求：

抗拉強(qiáng)度：橫向≥16.0MPa，縱向≥18.0MPa

直角撕裂強(qiáng)度：≥60（kN/m）；斷裂伸長率：≥220%

② 真空膜應(yīng)選在無風(fēng)或風(fēng)力較小的天氣時(shí)鋪設(shè)，各預(yù)壓分區(qū)單元實(shí)際鋪設(shè)長度應(yīng)每邊增加約3m，考慮實(shí)際施工情況，現(xiàn)場由4塊密封膜拼接而成，搭接的5米區(qū)域用強(qiáng)力膠水粘接牢固。endprint

③ 真空膜在各預(yù)壓分區(qū)單元邊界應(yīng)壓入密封溝內(nèi)，采用素粘土，分層回填，表層覆水養(yǎng)護(hù)防止粘土密封墻開裂。

3.2.6 真空管路系統(tǒng)與節(jié)能型抽真空系統(tǒng)連接

①本工程A區(qū)、B區(qū)相對(duì)獨(dú)立抽真空，各采用1臺(tái)真空泵（55kW/臺(tái)），8個(gè)水氣分離罐，按約10000m2布置一個(gè)水氣分離罐[2]，每個(gè)水氣分離灌連接10個(gè)出膜管裝置。A區(qū)真空泵及真空管連接圖見圖1 ，B區(qū)同樣按照A區(qū)布置。

3.2.7 抽真空及堆載

①真空泵空載抽真空壓力不小于85～90kPa，真空預(yù)壓荷載為80kPa，一次加載到位。

②因沒有膜下砂墊層，在進(jìn)行第一層膜上中粗砂施工時(shí)難以控制抽真空質(zhì)量，采用傳統(tǒng)的汽車運(yùn)輸及裝載車傾倒等方式易造成砂堆荷載集中，對(duì)密封膜及真空管路系統(tǒng)造成剪切破壞，針對(duì)此情況，新型直排式無砂墊層節(jié)能真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固技術(shù)采取吹填膜上中粗砂施工的工藝，有效避免了直排式無砂墊層真空堆載預(yù)壓施工時(shí)進(jìn)行膜上中粗砂施工損壞真空系統(tǒng)的情況。

③真空預(yù)壓滿載30天后，膜上砂及上層土方堆載施工按照設(shè)計(jì)圖紙要求分級(jí)、分層進(jìn)行，填土（包括膜上砂層）總厚度約3.0m。

④本工程A區(qū)抽真空時(shí)間從2016年6月25日開始正式抽真空，持續(xù)抽真空189天，B區(qū)抽真空時(shí)間從2016年7月5日開始正式抽真空，持續(xù)抽真空241天，抽真空過程中膜下真空壓力值均在80KPa以上，即使后因設(shè)計(jì)變更A、B區(qū)在滿載后延長了恒載抽真空時(shí)間90天，兩臺(tái)真空泵的真空壓力值及膜下真空壓力值仍然持續(xù)穩(wěn)定。

4 施工過程監(jiān)測及加固效果分析

4.1 施工過程監(jiān)測及檢測

監(jiān)測主要包括地表沉降監(jiān)測、真空度及孔隙水壓力監(jiān)測，檢測為鉆孔取芯、十字板剪切強(qiáng)度試驗(yàn)及地基承載力檢測。

地表沉降監(jiān)測在真空預(yù)壓區(qū)域按照設(shè)計(jì)布置16個(gè)沉降標(biāo)，鉆孔取芯及十字板剪切試驗(yàn)各取9點(diǎn)進(jìn)行檢測，選取載荷試驗(yàn)點(diǎn)12個(gè)，真空測頭在真空膜下布置16個(gè)，分別在分區(qū)的角點(diǎn)附近和中心點(diǎn)附近布置。

4.2 典型區(qū)監(jiān)測及加固效果分析

本工程A區(qū)、B區(qū)中間設(shè)置一道壓膜溝，抽真空系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，兩個(gè)場地采用同種技術(shù)施工，故選取A區(qū)抽真空區(qū)域?yàn)槔龑?duì)其監(jiān)測情況及加固效果進(jìn)行分析[3]。

4.2.1 真空度觀測

A區(qū)（含1A、2A）77359m2采用1臺(tái)真空泵，8塊膜下真空壓力表，8塊水氣分離罐真空壓力表，于2016年6月25日開始正式抽真空，直到2016年12月30日真空卸載，持續(xù)抽真空189天，以8塊膜下真空壓力表的平均值和8塊水氣分離罐真空壓力表讀數(shù)的平均值繪制真空度曲線為例，如圖2，可以看出水氣分離罐和膜下真空壓力表保持的真空壓力值分別在85KPa及80KPa以上，符合設(shè)計(jì)要求，B區(qū)也能滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2.2 沉降觀測

A區(qū)、B區(qū)現(xiàn)場各布置了8個(gè)沉降標(biāo)，A、B區(qū)測點(diǎn)平均沉降量隨時(shí)間及填土的厚度增加而加大。根據(jù)第三方監(jiān)測機(jī)構(gòu)出具的卸載報(bào)告得知，A區(qū)共填土厚度3.087m，累計(jì)沉降量為1.943m。B區(qū)共填土厚度3.016m，累計(jì)沉降量為2.013m。A區(qū)、B區(qū)采用沉降曲線推算的固結(jié)度為91.3%～93.2%，大于設(shè)計(jì)要求的90%，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2.3 十字板剪切試驗(yàn)

十字板剪切試驗(yàn)是采用電阻應(yīng)變式十字板頭，利用靜力觸探儀貫入裝置將十字板頭壓入到不同的試驗(yàn)深度，借助齒輪扭力裝置旋轉(zhuǎn)十字板頭，用LMC-D310型靜探微機(jī)量測土的抵抗力矩，從而計(jì)算出土的抗剪強(qiáng)度值，數(shù)值越大反應(yīng)土體強(qiáng)度越高。

根據(jù)第三方檢測機(jī)構(gòu)出具的實(shí)驗(yàn)報(bào)告得知，共進(jìn)行了113次/9孔十字板剪切試驗(yàn)，按豎向每1m間距進(jìn)行讀數(shù)取值，試驗(yàn)結(jié)果表明A、B區(qū)十字板原狀土抗剪強(qiáng)度范圍值28.30～90.80KPa，標(biāo)準(zhǔn)值Cu值為41.87KPa，，其經(jīng)過處理后場地抗剪強(qiáng)度數(shù)值滿足設(shè)計(jì)要求，抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值Cu值大于原設(shè)計(jì)的25KPa。

4.2.4 地基承載力試驗(yàn)

由于場地內(nèi)2A、2B區(qū)域規(guī)劃是一條道路，設(shè)計(jì)要求軟土處理后對(duì)場地軟地基處理1A、1B區(qū)分層碾壓后填土的平板載荷試驗(yàn)的地基承載力特征值不小于80kPa，2A、2B區(qū)分層碾壓后填土的平板載荷試驗(yàn)的地基承載力特征值不小于120kPa。施工時(shí)對(duì)不同區(qū)域采用了不同的施工機(jī)械碾壓措施，根據(jù)珠海市金灣質(zhì)檢站的地基承載力檢測報(bào)告所示，1A、1B區(qū)0-1.5m地基承載力特征值為92kPa，2A、2B區(qū)0-1.5m地基承載力特征值為128kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2.5 鉆孔取樣試驗(yàn)

軟土處理后對(duì)場地軟土層進(jìn)行了鉆孔取樣試驗(yàn)，取樣鉆孔按每2m間距取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，觀察處理后軟土的物理力學(xué)參數(shù)和含水率。根據(jù)試驗(yàn)報(bào)告得知，共進(jìn)行了9孔累計(jì)鉆探220米的鉆孔試驗(yàn)，共采取了72件原狀土試樣，按照《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）進(jìn)行了土樣的室內(nèi)試驗(yàn)，處理層含水率低于設(shè)計(jì)值55%，滿足設(shè)計(jì)要求。見表1。

5 結(jié)論

（1）從第三方監(jiān)測（檢測）機(jī)構(gòu)的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，采用新型直排式無砂墊層節(jié)能真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固技術(shù)進(jìn)行軟基處理后，淤泥層土的含水率、十字板剪切強(qiáng)度值以及表層地基承載力特征值均滿足原設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)，加固效果明顯。

（2）該技術(shù)取消了膜下砂墊層，可以減少中粗砂的使用，避免因大量采集中粗砂而破壞江、河及海水底下的生態(tài)環(huán)境，而傳統(tǒng)做法是鋪0.6米厚中粗砂，面積16萬m2，約9.6萬立方米，無砂墊層可保護(hù)生態(tài)環(huán)境、節(jié)約工程造價(jià)。

（3）塑料排水板的連接采用新工藝，采用定制的蝶形接頭將相臨的兩根塑料排水板連接起來，安裝螺絲釘固定，再通過真空支管、三通管、四通管拼連起來接入真空干管，采用直排式工藝真空負(fù)壓傳遞效果要優(yōu)于傳統(tǒng)的做法，從而保證真空堆載預(yù)壓加固的效果，而該應(yīng)用項(xiàng)目塑料排水板最深達(dá)21米，加固效果仍然明顯。

（4）由于采用無砂墊層，早期場地承載力極弱，采取吹填膜上中粗砂的施工工藝，有效避免了無砂墊層真空堆載預(yù)壓在進(jìn)行膜上中粗砂施工過程中損壞真空系統(tǒng)的情況，施工質(zhì)量可控，而且吹填施工受天氣情況影響小。

（5）采用了節(jié)能泵抽真空系統(tǒng)，共采用了兩臺(tái)55kW的真空泵，外加16個(gè)水氣分離罐上安裝的7.5Kw的抽水泵，總功率230kW，而按照《真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程JTS147-2-2009》傳統(tǒng)的做法平均1000m2/臺(tái)泵[4]，需要布置160臺(tái)7.5kW的真空射流泵，總功率達(dá)到1200kW，僅A區(qū)189天24h不間斷抽真空采用節(jié)能型真空泵經(jīng)濟(jì)上可以節(jié)約電4399920KW.h。B區(qū)241天24h不間斷抽真空采用節(jié)能型真空泵經(jīng)濟(jì)上可以節(jié)約電4981920KW.h。

（6）綜上所述，新型直排式無砂墊層節(jié)能真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固技術(shù)是一種基于真空堆載預(yù)壓技術(shù)原理，采用直排式與無砂墊層技術(shù)、節(jié)能真空泵于一體的真空堆載預(yù)壓技術(shù)，具備綠色環(huán)保、縮短工期并達(dá)到節(jié)約工程造價(jià)的目的，該應(yīng)用實(shí)例取得了理想的技術(shù)加固效果和良好的經(jīng)濟(jì)效益，證明了此技術(shù)的可行性和可推廣性。

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[2]陳云，李強(qiáng)，張亮.新型節(jié)能高效抽真空設(shè)備在軟基加固工程中的應(yīng)用[A].中國水運(yùn)，2015，15（05）：335-336.

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[4]真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程（JTS147-2-2009）[S].

作者簡介：龍輝（1988-），男，湖南衡陽人，學(xué)士，助理工程師，研究方向：地基與基礎(chǔ)。endprint