徐東陽 中交廣州航道局有限公司

1.概述

1.1 工程概況

翔安南部蓮河片區(qū)（東園地塊）造地二期項(xiàng)目（下稱東園造地二期項(xiàng)目）位于福建省廈門市翔安區(qū)新店鎮(zhèn)，蓮河片區(qū)位于翔安區(qū)東南沿海前沿，西側(cè)隔潯江港水道與廈門島相距14.7km，南側(cè)緊鄰大嶝大橋，與大嶝島一橋之隔。距離大嶝島約1km。施工內(nèi)容為對(duì)東園一期陸域形成區(qū)域進(jìn)行地基處理，地基處理方式主要為道路居民用地區(qū)域采用真空預(yù)壓（個(gè)別特殊區(qū)塊采用表層碾壓或淺層換填砂），公園綠地區(qū)采用表層回填?？偟鼗幚砻娣e約263萬m2，真空預(yù)壓處理面積166.96萬m2，施工面積大、地質(zhì)情況復(fù)雜。

1.2 地質(zhì)條件

吹填區(qū)范圍內(nèi)，根據(jù)其構(gòu)成成分不同，可分為以下五個(gè)亞層：

（1）素填土①：褐紅、褐黃色，干燥-稍濕，稍密。

（2）吹填淤泥②a：灰黑色，飽和，流塑，成分主要由粘、粉粒構(gòu)成，含少量貝殼等有機(jī)質(zhì)[1]。

（3）吹填砂②b：灰黃色，中濕～飽和，稍密，主要由石英中細(xì)砂吹填而成。

（4）吹填淤泥混砂②c：灰黑色，飽和，流塑～軟塑，成分主要由粘、粉粒近期吹填而成，含10%～25%中細(xì)砂，含少量貝殼等有機(jī)質(zhì)。

（5）吹填砂混淤泥②d：灰黑色，飽水，松散狀，主要由中顆粒石英砂近期吹填而成，泥質(zhì)含量約占15%～25%。

1.3 施工要求

（1）抽真空恒載時(shí)間按3個(gè)月控制，具體時(shí)間按固結(jié)度和工后沉降確定；

（2）預(yù)測(cè)工后沉降≤50cm；

（3）固結(jié)度一般達(dá)到85%以上；

（4）沉降速率連續(xù)5d＜3mm/d。

2.生產(chǎn)效率提升方法及質(zhì)量管理要點(diǎn)

真空預(yù)壓加固軟基技術(shù)是一種快速、簡(jiǎn)潔、便宜、無污染的軟基加固方法。經(jīng)過我國(guó)科技工作者多年的努力，該項(xiàng)技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，為廣大的沿海軟土地區(qū)的工程建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn)。截止2015年我國(guó)用該法成功處理了6000多平方公里的軟基，創(chuàng)造了相當(dāng)大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

真空預(yù)壓加固效果的好壞主要取決于排水系統(tǒng)、密封系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)。隨著真空預(yù)壓技術(shù)在軟基加固中的大量應(yīng)用，真空預(yù)壓的工藝技術(shù)水平不斷得到提高，真空預(yù)壓處理軟基的深度和處理面積逐步增大，真空預(yù)壓的工程應(yīng)用單位已從港口、進(jìn)場(chǎng)、公路領(lǐng)域發(fā)展到市政、建筑和水利等領(lǐng)域。

真空預(yù)壓軟基處理工作原理為將加固土體密封，使用真空設(shè)備在土體內(nèi)形成負(fù)壓，通過壓強(qiáng)差將水和氣沿著排水通道排出，快速降低孔隙水壓力，使土體達(dá)到排水固結(jié)。此項(xiàng)工藝要求加固土體周圍密封性良好，在施工中常采用泥漿攪拌墻、密封膜進(jìn)行密封處理；加壓抽真空設(shè)備一般采用射流泵或水氣分離系統(tǒng)，要求設(shè)備能提供足夠的真空壓力；當(dāng)水體和氣體排出時(shí)，需要順暢的排水通道，不能堵塞，否則將加大排水壓力，達(dá)不到地基處理效果。本工程真空預(yù)壓處理區(qū)域面積為166.96萬m2，工程量占比大，并且關(guān)鍵工序施工質(zhì)量差的話難以補(bǔ)救，因此真空預(yù)壓的施工關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目成敗。提高真空預(yù)壓地基處理效果，縮短真空預(yù)壓施工周期，對(duì)于工程整體施工質(zhì)量控制及降低施工成本方面影響頗大。

2.1 影響生產(chǎn)效率及質(zhì)量因素

結(jié)合本工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)現(xiàn)階段完成抽真空作業(yè)的6個(gè)區(qū)域施工關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

恒載抽真空時(shí)間過長(zhǎng)，其中部分區(qū)域恒載時(shí)間為138d，超過設(shè)計(jì)要求的3個(gè)月。詳見圖1。

圖1 恒載時(shí)間統(tǒng)計(jì)圖

6個(gè)區(qū)域在恒載抽真空期間，膜下真空度多次異常波動(dòng)，導(dǎo)致暫停滿載計(jì)時(shí)，同時(shí)部分區(qū)域異常率（異常天數(shù)/恒載天數(shù)）為21.43%，這意味著有將近五分之一的施工時(shí)間被浪費(fèi)，雖然最終固結(jié)度及沉降速率能都滿足設(shè)計(jì)卸載要求，但是實(shí)際抽真空天數(shù)大于計(jì)劃真空預(yù)壓周期天數(shù)十幾天甚至更長(zhǎng)，會(huì)極大地影響工期并增加成本。可通過從真空預(yù)壓排水、加壓、密封三個(gè)系統(tǒng)各個(gè)工序的施工工藝改進(jìn)著手，結(jié)合人、機(jī)、法、環(huán)綜合分析影響因素，查找真空預(yù)壓區(qū)膜下真空度異常、滿載時(shí)間偏長(zhǎng)的原因，原因分析如表1所示。

表1 原因分析表

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析后，發(fā)現(xiàn)5項(xiàng)代表性問題：①抽真空期間密封膜破損情況嚴(yán)重。②泥漿攪拌池泥漿攪拌不均。③監(jiān)測(cè)用真空表存在失靈情況。④出膜口接頭漏氣情況嚴(yán)重。⑤部分區(qū)域塑料排水板、泥漿攪拌墻打設(shè)時(shí)遇阻，地質(zhì)情況不明。

2.2 影響因素處理方法

針對(duì)出現(xiàn)問題，具體應(yīng)對(duì)措施為：

（1）制定真空預(yù)壓異常處理機(jī)制：根據(jù)真空預(yù)壓相關(guān)管理流程，制定真空預(yù)壓監(jiān)控——巡查制度，成立真空預(yù)壓管理小組，負(fù)責(zé)真空預(yù)壓區(qū)抽真空管理工作。

（2）成立真空預(yù)壓現(xiàn)場(chǎng)巡查小組：根據(jù)人員配備情況及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工作業(yè)情況，成立巡查小組，進(jìn)行真空預(yù)壓區(qū)每日日常巡查，巡查中發(fā)現(xiàn)密封膜破損、停泵、線纜落水等現(xiàn)象及時(shí)處理。每周組織2次膜下真空度比對(duì)。

（3）更新真空表及真空導(dǎo)管等設(shè)備：組織人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)老舊設(shè)備使用情況進(jìn)行比對(duì)檢查，對(duì)老舊破損設(shè)備進(jìn)行退場(chǎng)處理，更換全新設(shè)備，并安排項(xiàng)目部專業(yè)電工進(jìn)行檢查處理。

（4）引入自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)：可結(jié)合傳感技術(shù)等信息化手段，引入自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，圍繞軟基處理施工過程監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，建立具備數(shù)據(jù)采集、預(yù)警等功能監(jiān)測(cè)及管理平臺(tái)。相較于傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)方法，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)可節(jié)省人力、數(shù)據(jù)采集時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)施工全過程監(jiān)測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)形成成果極快，并且數(shù)據(jù)精度不受觀測(cè)優(yōu)化真空度監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。

（5）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)真空度監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行增設(shè)：①分別在水汽分離罐體進(jìn)水口、頂部增設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，用以實(shí)時(shí)監(jiān)控罐體真空壓力；②泥漿攪拌墻墻體內(nèi)每隔1m深縱向埋設(shè)測(cè)頭，用以監(jiān)測(cè)泥漿攪拌墻的密封性；③在出膜口、水汽分離罐進(jìn)水口及兩者之間的進(jìn)水管道上增設(shè)測(cè)頭，用以比對(duì)真空壓力的傳遞效果。

（6）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查：指派專人每天查看膜下真空度情況。對(duì)于異常區(qū)域異常測(cè)點(diǎn)，通知真空預(yù)壓現(xiàn)場(chǎng)巡查小組進(jìn)行異常問題排查處理。每天下午對(duì)異常處理情況進(jìn)行核查，查看膜下真空度數(shù)據(jù)變化情況，若真空度異常情況未改變，再次組織人員排查直至排除異常。

（7）地質(zhì)情況多變：通過對(duì)泥漿攪拌墻軸線范圍進(jìn)行補(bǔ)勘，確保地質(zhì)情況真實(shí)準(zhǔn)確，對(duì)于特殊地質(zhì)情況進(jìn)行特殊處理。在泥漿攪拌墻附近補(bǔ)勘，發(fā)現(xiàn)夾砂層或硬土層進(jìn)行多次補(bǔ)打、補(bǔ)漿，保證密封墻的密封性。

2.3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）采用運(yùn)輸車直接運(yùn)送至施工區(qū)進(jìn)行攤鋪，如泥層比較厚，地基承載力比較差，會(huì)造成部分小區(qū)域有淤泥拱起現(xiàn)象?？衫眠\(yùn)輸車運(yùn)砂至倒砂點(diǎn)，通過小裝載車倒運(yùn)砂進(jìn)行攤鋪，確保了砂墊層施工平整度。

（2）抽真空過程中，特別是在前期半個(gè)月時(shí)間（真空膜貼合砂墊層過程），由于砂墊層存在較多貝殼碎片、粗砂顆粒等尖銳物，在較大負(fù)壓下尖銳物經(jīng)常性頂破密封膜，造成多處漏氣。

需安排工人24h值班巡視，發(fā)現(xiàn)漏氣孔及時(shí)修補(bǔ)。主要方法是待水面平靜下來后，開始進(jìn)行觀察，若發(fā)現(xiàn)水面有氣泡浮出或形成小漩渦，且單位時(shí)間內(nèi)水位下降，則可確定該嫌疑區(qū)有密封膜破損點(diǎn)，破損位置為氣泡浮出或形成小漩渦的部位。

3.施工工藝優(yōu)化

3.1 密封膜鋪設(shè)工藝改進(jìn)

施工過程中發(fā)現(xiàn)密封膜破損嚴(yán)重，并且修補(bǔ)后效果不佳，出現(xiàn)二次破損情況，經(jīng)過進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，砂墊層中貝殼等尖銳物含量過多，大面積刺破密封膜導(dǎo)致漏氣，對(duì)其他正在鋪設(shè)砂墊層的區(qū)域進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)各區(qū)均存在貝殼過多的情況。針對(duì)此類情況，經(jīng)調(diào)查砂墊層砂源的砂質(zhì)情況，確認(rèn)是取砂區(qū)自身砂質(zhì)問題，因此在砂質(zhì)情況無法改善的情況下，雖然在鋪膜前已對(duì)砂墊層進(jìn)行整平及表面尖銳物清理，但在真空加壓過程中，貝殼等尖銳物還是會(huì)露出砂墊層頂破密封膜。影響抽真空質(zhì)量的同時(shí)，加重工人的工作負(fù)擔(dān)，進(jìn)而影響到工作積極性。

為防止砂墊層中粗顆粒、貝殼等尖銳物在抽氣加載過程中刺破密封膜影響真空預(yù)壓效果，可對(duì)真空預(yù)壓施工工藝中三層密封膜進(jìn)行改進(jìn)。將部分貝殼等尖銳物含量較多的真空預(yù)壓區(qū)底層密封膜替換為200g/m2無紡布，即一層無紡?fù)凉げ?二層密封膜。利用無紡?fù)凉げ驾^為堅(jiān)韌的材質(zhì)將砂墊層與密封膜分隔開，避免其直接接觸，降低密封膜破損情況發(fā)生[2]。

3.2 出膜裝置改進(jìn)

出膜裝置安裝時(shí)，需將安裝位置處的密封膜開口后進(jìn)行安裝，破壞密封膜的整體性。可通過優(yōu)化裝置的出膜管和連接彎管，可實(shí)現(xiàn)無須提前將密封膜開口后再連接出膜裝置，而后對(duì)出膜口進(jìn)行密封處理，避免了煩瑣的出膜施工，有效地提高了真空預(yù)壓抽氣排水過程中的密封性。

3.3 泥漿攪拌墻施工工藝改進(jìn)

泥漿攪拌墻因自身施工原因?qū)е碌穆馇闆r進(jìn)行分析調(diào)查，一般有以下四種情況，但是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量管控情況來說，以前兩種情況為主：①泥漿攪拌墻完工時(shí)間較長(zhǎng)，外部出現(xiàn)干裂，從而影響密封性[3]；②泥漿攪拌墻打設(shè)過程中，泥漿比重控制不達(dá)標(biāo)，影響墻體滲透系數(shù)；③泥漿攪拌墻打設(shè)深度不足，未打入下臥不透氣土層；④泥漿攪拌墻軸線附近塑料排水板垂直度控制不合格，導(dǎo)致排水板打入泥漿墻。

解決措施為：①使用泥漿比重計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泥漿攪拌池內(nèi)的泥漿濃度[4]，確保泥漿比重達(dá)標(biāo)。②對(duì)于出現(xiàn)干裂情況的區(qū)段，需及時(shí)覆水養(yǎng)護(hù)。針對(duì)部分干裂情況嚴(yán)重的，可使用注漿管路對(duì)泥漿墻進(jìn)行補(bǔ)注漿。泥漿制備時(shí)加大膨潤(rùn)土摻入量，利用加壓設(shè)備將泥漿注入漏氣段泥漿墻中。根據(jù)施工實(shí)例，漏氣區(qū)域補(bǔ)漿后膜下真空度有一定提升。③泥漿攪拌墻打設(shè)完畢后，可取樣送檢，檢測(cè)墻體滲透系數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)，確保密閉效果。④組織專業(yè)鉆孔隊(duì)在泥漿攪拌墻打設(shè)困難區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)勘，確保地勘資料詳細(xì)準(zhǔn)確。當(dāng)補(bǔ)勘后發(fā)現(xiàn)地層中存在較深較厚砂層或建筑石塊時(shí)，需針對(duì)不同情況進(jìn)行最優(yōu)處理，確保后續(xù)真空預(yù)壓作業(yè)的密封性。具體處理措施可根據(jù)砂層厚度及范圍進(jìn)行靈活處理。若砂層范圍較小，可根據(jù)地質(zhì)補(bǔ)勘資料繞過砂層范圍，對(duì)泥漿攪拌墻進(jìn)行“改道”。若砂層范圍大，避免不了時(shí)，可調(diào)整技術(shù)參數(shù)，加大泥漿注入量，增加噴攪次數(shù)進(jìn)行施工，以成本與時(shí)間換質(zhì)量，確保密封效果。在真空預(yù)壓過程中泥漿墻可能會(huì)因?yàn)橄屡P砂層產(chǎn)生較大沉降，使密封膜與泥漿攪拌墻脫離。日常巡查時(shí)，發(fā)現(xiàn)此類情況，應(yīng)立即回填黏土或進(jìn)行補(bǔ)漿處理，重新踩膜保證密封性。

在泥漿攪拌墻打設(shè)完畢后，為了檢測(cè)墻體滲透系數(shù)等各項(xiàng)指標(biāo)，確保密閉效果，需對(duì)其進(jìn)行取樣送檢，但是此類超軟土的取樣工作存在諸多困難，對(duì)精確地在某一深度取出相應(yīng)的土樣時(shí)最為關(guān)鍵。

4.結(jié)語

通過加強(qiáng)真空預(yù)壓巡查管理、改進(jìn)施工工藝、更新監(jiān)測(cè)設(shè)備、引入自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)等多個(gè)方面措施，由內(nèi)到外，加強(qiáng)管控。可做到降低膜下真空度異常率，保證真空預(yù)壓地基處理效果，真空預(yù)壓恒載時(shí)間控制在合理范圍內(nèi)。整體真空預(yù)壓地基處理效果得到一定提升，同時(shí)可以減少施工工期，節(jié)約機(jī)械、人力等成本，降低真空預(yù)壓異常情況發(fā)生頻率，保證地基處理質(zhì)量，避免了返工等情況發(fā)生，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。