雷澤明

福建建工集團(tuán)有限責(zé)任公司

1 引言

軟土地基基礎(chǔ)工程是在軟土區(qū)域內(nèi)進(jìn)行建筑物建設(shè)工程,其特殊性在于以軟土施工處理為前提。由于軟土地基的特性,如果對軟土地基的施工處理沒有達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)需求,沒有有效地技術(shù)措施,軟土地基將極易發(fā)生變形且導(dǎo)致流土、管漏、液化等問題,從而造成整體建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生大幅度沉降或其局部沉陷,致使建筑結(jié)構(gòu)遭受嚴(yán)重地?fù)p壞,嚴(yán)重影響建筑物的使用性能,更為嚴(yán)重地還可能存在安全隱患。而低位預(yù)壓、高真空擊密施工技術(shù)在軟土地基處理中的應(yīng)用具有十分理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，對提升軟土地基的施工效益具有重要作用，需予以充分地重視。

2 軟土地基的性質(zhì)及低位預(yù)壓、高真空擊密施工技術(shù)概述

2.1 軟土地基的基本性質(zhì)

從廣義上來說,軟土是指具有空隙比大、壓縮系數(shù)高、天然含水量大,抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高,且固結(jié)時間長,土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點的土質(zhì)區(qū)域；從狹義上來說,它包括淤泥、淤泥質(zhì)土、充填土、雜填土、軟黏性土等軟弱性質(zhì)的土地?？傮w來說,軟土地基是由這些軟弱性質(zhì)土層構(gòu)成的一種具有承載能力低、沉降量大,且具有振動液化性、濕陷性、脹縮性等不良工程性質(zhì)的軟弱地基[1]。

由于軟土地基的特性,如果對軟土地基的施工處理沒有達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)需求,沒有有效地技術(shù)措施,軟土地基將極易發(fā)生變形且導(dǎo)致流土、管漏、液化等問題,從而造成工程項目發(fā)生沉降或沉陷等問題,嚴(yán)重影響項目產(chǎn)品的使用性能,更為嚴(yán)重地還可能存在安全隱患。因此,軟土地基是軟土區(qū)域建設(shè)的重中之重,對軟土地基的施工處理研究具有重大的現(xiàn)實意義。

2.2 低位預(yù)壓、高真空擊密施工技術(shù)概述

低位預(yù)壓、高真空擊密施工主要是利用高真空壓差原理來提升土層的密度是。也即是在需要加固的軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層,然后埋設(shè)垂直排水管道,再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕,薄膜四周埋入土中,通過砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道,用真空裝置進(jìn)行抽氣,使其形成真空,增加地基的有效應(yīng)力。

其施工原理主要反映在以下幾個方面。

（1）薄膜上面承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載。在抽氣前,薄膜內(nèi)外都承受一個大氣壓。抽氣后薄膜內(nèi)氣壓逐漸下降,首先砂墊層,其次砂井中的氣壓,故使薄膜緊貼砂墊層。由于土體與砂墊層和砂井間的壓差,發(fā)生滲流,使土中的孔隙水壓力不斷降低,有效應(yīng)力不斷增加,從而促使土體固結(jié)。土體和砂井間的壓差隨著抽氣時間的增長,逐漸變小,最終趨向于零,該時滲流停止,土體固結(jié)完成[2]。

（2）地下水位降低,相應(yīng)增加附加應(yīng)力。抽氣后土體中水位降落,在此水位降落范圍內(nèi)的土體便從浮重度變?yōu)闈裰囟?此時土骨架增加了大約與水位降落距離相當(dāng)?shù)墓探Y(jié)壓力。

（3）封閉氣泡排出,土的滲透性加大。如飽和土體中含有少量封閉氣泡,在正壓作用下,該氣泡堵塞孔隙,使土的滲透降低,固結(jié)過程減慢。但在真空吸力下,封閉氣泡被吸出,從而使土體的滲透性提高,固結(jié)過程加速[3]。

3 工程實例分析

3.1 工程概況

石門澳產(chǎn)業(yè)園道路一期工程項目位于秀嶼沿海地段，東九街北起沁嶠路，南至石門澳路交叉口，沿線上跨東沁滯洪區(qū)。道路全長1.079km，規(guī)劃紅線寬度50m，雙向六車道，道路等級為城市主干道，設(shè)計速度60km/h。場地表層為素填土（淤泥），吹填形成，吹填時間約兩年，含水率很高，壓縮性高，呈流塑狀，強(qiáng)度小，承載力低，土體工程性質(zhì)差，本工程軟基處理采用低位預(yù)壓、高真空擊密施工相結(jié)合。

3.2 施工方法方案選擇

結(jié)合工程施工環(huán)境及工程特點，由于場地內(nèi)管線較多，且多位于人行道下，因此先采用了低位預(yù)壓處理技術(shù)。一方面可以減少管線開挖時支護(hù)措施，具有較好地經(jīng)濟(jì)性；另一方面現(xiàn)場淤泥狀態(tài)差，直接開挖厚度有限，采用低位預(yù)壓處理技術(shù)，有利于后續(xù)開挖。

此外工程場地表層為素填土（淤泥），吹填形成，吹填時間約兩年，含水率很高，壓縮性高，呈流塑狀，強(qiáng)度小，承載力低，土體工程土質(zhì)差，此道路為工業(yè)園區(qū)主要交通道路，道路建成投入使用將承載重交通。因此軟基處理的效果直接影響道路后期的使用功能。低位預(yù)壓、高真空擊密法作為本道路軟基處理的重要工藝，是新技術(shù)新工藝，在施工中控制好其施工質(zhì)量尤為重要。低位預(yù)壓采用高真空排水系統(tǒng)抽水，利用抽出水自重來進(jìn)行預(yù)壓，待固結(jié)度達(dá)到85%后進(jìn)行卸載；高真空擊密在卸載完成后在原場地回填海砂1m，海砂回填到位后，重新安裝抽真空排水系統(tǒng)進(jìn)行抽水，結(jié)合強(qiáng)夯的形式進(jìn)行高真空擊密。本次低位預(yù)壓范圍為道路紅線各外擴(kuò)9m，標(biāo)準(zhǔn)地基處理寬度48m；高真空擊密范圍為處理邊線為道路紅線，標(biāo)準(zhǔn)地基處理寬度30m。

3.3 施工問題分析

項目部質(zhì)檢人員對已經(jīng)完成的低位預(yù)壓抽真空段BK2+143～BK2+880施工質(zhì)量情況根據(jù)設(shè)計文件及上海港灣基礎(chǔ)建設(shè)（集團(tuán)）有限公司提供的專利技術(shù)參數(shù)進(jìn)行抽樣檢查，隨機(jī)抽取180 處共有30 處固結(jié)度不足、軟土壓縮性高、沉降不均勻、地下水位高等超過規(guī)范規(guī)定要求，優(yōu)良率僅為83.3%，做出質(zhì)量問題統(tǒng)計表（見表1）。

表1 質(zhì)量問題統(tǒng)計表

通過對以上問題進(jìn)行分析，并廣泛收集工程技術(shù)負(fù)責(zé)人、質(zhì)檢員、施工員的意見，最終確認(rèn)管靴設(shè)計不合理、砂墊層較軟容易產(chǎn)生計算誤差、機(jī)械沒有移動到位、排水板固定方法不正確、拔管速度控制不當(dāng)?shù)任屙椧蛩貫橘|(zhì)量問題的要因，應(yīng)重點予以解決。

3.4 施工質(zhì)量控制措施

3.4.1 設(shè)計適用的管靴

由于工地需要大量的管靴，外購的管靴不一定適合本工程所選用的機(jī)械，因此通過反復(fù)實驗，施工企業(yè)自主研發(fā)了一種適用的新型管靴。堵板采用0.3mm 的鐵皮制作，由于采用的插板機(jī)的導(dǎo)管外口尺寸為140mm×70mm，因此選擇160mm×90mm 的堵板；由于采用的排水板寬帶為100mm，厚度為4mm，因此堵板縱向中心線處打兩個1.5mm的圓孔，間距105mm，孔內(nèi)穿1.2mm的鐵絲并連接固定，鐵絲和堵板間隙為5mm。

由于堵板能夠完全堵住導(dǎo)管口，施工過程中可阻止泥土向?qū)Ч軆?nèi)滲入，由于鐵絲壓條空隙和排水板尺寸基本一致，可防止排水板的滑動。該工程施工結(jié)束后，沒有出現(xiàn)因管靴造成的排水板回帶等問題，由此可證明設(shè)計的管靴具有適用性。

3.4.2 采取正確的固定方法

為保證排水板能牢固的固定在管靴上，在下插的過程中不出現(xiàn)滑脫的現(xiàn)象，本工程采用了把排水板插入自制管靴的鐵絲和堵板間的空隙后，折回20cm，然后握住所起的部分塞入導(dǎo)管中的方法。由于鐵絲和堵板間的空隙剛好可以穿入排水板，因此有較大的摩擦力，折起的部分塞入導(dǎo)管中，導(dǎo)管對排水板又產(chǎn)生一定的摩阻力，二者共同的作用保證了排水板在下插的過程中，不會產(chǎn)生滑脫的現(xiàn)象。

3.4.3 確定合理地拔管速度

排水板插到設(shè)計高程后，如拔管的速度過快，堵管就可能還沒有被土層壓住而隨導(dǎo)管上升，出現(xiàn)排水板回帶的問題，達(dá)不到設(shè)計的插入深度。因此，本工程采用排水板插入到設(shè)計高程后，先緩慢上拔一下，待土層壓住堵板后再加速上拔。由于堵板和鐵絲壓條夾住，堵板就不會上移；由于排水板被堵板和鐵絲壓條夾住，排水板也不會上移，因此不會出現(xiàn)回帶問題，保證了排水板的插入深度。

3.4.4 確定砂墊層壓后的沉降量

針對砂墊層較軟可能產(chǎn)生計算誤差的要因，本工程通過三個方面進(jìn)行控制。

（1）施工前進(jìn)行試驗：設(shè)計砂墊層的厚度為50cm，插板機(jī)的重量較大，插板機(jī)就位后砂墊層會有一定的下沉量。為此我們在施工前通過試驗確定砂墊層的下沉量。插板機(jī)就位前測量出砂墊層的表面標(biāo)高，就位后再測量出插板機(jī)的底部標(biāo)高，然后計算出砂墊層的下沉量。通過試驗，砂墊層的下沉量約為2.4cm。

（2）施工的計算：根據(jù)砂墊層的下沉量，在測出砂墊層的表面標(biāo)高后減去下沉量即為插板機(jī)的底標(biāo)高，由此再計算出設(shè)計插入的深度。

（3）施工過程的控制：為防止可能出現(xiàn)砂墊層不均勻等問題，在施工的過程中，定期進(jìn)行復(fù)核，保證計算出的插入深度的準(zhǔn)確性。

3.4.5 保證機(jī)械移動到設(shè)計位置

施工前進(jìn)行測量放樣，根據(jù)設(shè)計的板位，采用白灰進(jìn)行放樣。并且在機(jī)械就位的過程中進(jìn)行調(diào)平，防止由于機(jī)械的傾斜產(chǎn)生板位偏差。機(jī)械就位后，使導(dǎo)管和白灰點進(jìn)行對中，對中誤差不超過15mm。

3.5 效果檢查

工程竣工后，項目部在監(jiān)理的見證下抽檢了100處固結(jié)度，結(jié)果僅一處因板深不合格，板位全部合格，一根垂直度不合格，一根外露長度不合格，合格率達(dá)到97%，超過了92%的預(yù)定目標(biāo)。并且通過對施工質(zhì)量的控制，提高了施工效率，節(jié)約工期成本及造價成本，具有較好地經(jīng)濟(jì)效益。軟基處理項目順利完成，也受到了業(yè)主和監(jiān)理單位的好評及一致的肯定，為施工企業(yè)在莆田地區(qū)贏得了良好的聲譽(yù)，具有較好地社會效益。

4 結(jié)語

低位預(yù)壓、高真空擊密施工技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，有效地提升了石澳門路工程質(zhì)量，并且對提升道路各方面的效益也有積極地意義。由此在道路施工中，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)特征、工程特點及施工環(huán)境，選擇合適的施工方法，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)而才能實現(xiàn)工程目標(biāo)，保障工程質(zhì)量。