任泓帆、杨兴、李锋、冯强
中国建筑第八工程局有限公司上海分公司，上海200000
摘要：随着真空预压技术的不断发展，该项技术逐渐广泛应用到了现代工程施工中。对该项技术加大研究以及应用力度，有利于强化工程项目的建设质量。本文结合实际的工程项目为例，就真空预压法加固软土地基施工技术展开探讨，并在工程实例的基础上，通过综合运用浅层沉降监测、分层沉降监测、孔隙水压力监测、深层水平位移监测等手段对真空预压进行了分析。以期为相关工作起到参考作用。
关键词：真空预压法；软土地基；施工技术；监测
1.工程概况
本工程项目为温州奥林匹克体育中心主体育场二期建设工程，本工程比赛场地为软土地基，故而采用插塑排水板结合真空预压法对淤泥质土层进行加固处理，减少后期的工后不均匀沉降。此工程自表层土开始分别为杂填土、粘土、淤泥、淤泥质粘土，其中淤泥层厚度二十~三十米。淤泥层具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、灵敏度高、渗透性低、承载能力差、流塑性强等特点，为主要变形压缩层。根据设计要求：排水板采用整体式塑料排水板，梅花形布置，真空管与排水板连接要求铺设主、支密闭式真空管及密闭式接头，先将接头与排水板连接，并用木工枪钉固定；然后铺设主、支真空管，主管和支管采用变径三通、四通连接，最后将接头与支管连接，并用木工枪钉固定；真空管连接完成后铺设一层土工织物，并在土工织物上铺设三层密封膜，膜应在四周埋入密封沟内；真空系统运行时，逐步提高真空度至0.087MPa以上持续时间不小于160天。
2.真空预压法加固软土地基的基本原理
真空预压法是在被加固软土地表铺设加固材料，埋设垂直排水管道，用密封膜使铺设的加固层处于真空状态再进行埋压处理，利用吸水管道和真空泵使得软地基和加固层实现膜下负压而达到土体排水固结、强度增强的效果。因为土体的总应力是变化的，通过施加的大气荷载，在土体中产生超静空隙水压应力，通过空隙孔隙水排出，土体压实，软土有效应力增加。总的来说，真空预压法是在需处理区域范围四周施工黏土为幕墙，形成封闭区域，在软粘土中均匀打入塑料排水板，上铺砂层，再覆盖2层土工布，上铺3层密封薄膜封闭，黏土为幕墙、密封膜形成密闭空间，通过真空棒抽气使膜内排水带、砂层等处于部分真空状态，排除土中的水分，使土预先固结以减少地基沉降的一种地基处理方法。其主要原理反映在三个方面：一是薄膜内外荷载存在差值，二是地下水位对附加应力的作用，三是水气排出使土体固结。
3.真空预压法加固软土地基施工流程及质量控制要点
3.1做好施工准备工作
做好施工图纸的设计、审核和复合，确保施工人员准确理解设计图纸的相关要求和技术参数，做好安全技术交底，保证规范施工。做好铺设材料的检查，砂石的含泥量、透水率，保证砂石铺设前质量过关，检验密封膜的密封性、厚度、材质是否达标，严格密封膜的供应商资质，要通过正规渠道采购，做好塑料排水板、真空管网的质量抽检，确保其符合设计规定的材质和尺寸，保证质量合格。对真空预压的相关机械设备进行检查和调试，按照工程预压要求，将其调试到合适的参数和最佳性能。在做好准备工作就绪后方可进行施工。做好软土地基的地表处理，对不能上机械的软土要进行回填，可以采用铺荆笆、土工布等加固措施，回填料不能夹杂大块石头，避免排水板无法插入。
3.2做好下层砂垫层施工要点
在规定厚度和位置埋设好排水板和测试地下水位、压实度的相关设备，再进行中层砂垫层的施工，铺设真空网，密封沟施工、回填等流程结束后，铺设预先检验过的密封膜，安装好抽真空设备，进行试抽真空，最后铺设好上层土工布和砂垫层，正式抽取真空，经过检测合格后结束操作。在此过程中，要确保按照环节施工。
3.3插打塑料排水板要点
（1）严把排水板材料进货质量关，不合格的排水板不得进场用于施工，对要进场的排水板按规定的批次和检测频率抽样送检，待抽检合格后才可用于施工；（2）做好排水板材料的运输和储存工作，防止在排水板搬运过程中对滤膜的损坏。严禁露天堆存，室外堆放应进行表面覆盖。防止排水板芯及滤膜老化。（3）施插前对板位的准确性进行复核，保证其定位误差控制在100mm以内。（4）施工过程严格控制机架的垂直度、倾斜度不得大于±1.5%，施工操作人员根据装在插板机上的金属活动指针及刻度盘，控制导管下沉时的垂直度。（5）选定合适本工程插打塑料排水板深度为21m的机架，打设过程中，尽量控制搭接延续塑料排水板，以保证塑料排水板打设后的排水性能。（6）杜绝施工过程中的回带、跟带现象，若回带长度超过500mm，则在板位旁450mm范围内补插一根，且要严格控制回带的排水板数量。
3.4中砂铺设的施工要点
（1）施工前用木桩、标尺等作为分层填筑高程的标志，便于控制砂层厚度。（2）按设计要求铺筑砂垫层，采用机械倒退方法配以挖机，轻型推土机、小型翻斗车进行砂垫层回填和人工平整。（4）砂垫层铺设后，人工用木板刮平砂面，如砂中混有尖石、铁器等物，应及时清除，以免将来刺破密封膜。
3.5密封沟施工要点
（1）区块周边密封沟机械开挖有条件的密封沟尽量采用机械开挖，保证密封沟的深度，密封膜可以随挖随放，也可以挖好后一次性进行密封处理；挖密封沟时如遇到塑料排水板，应沿沟边向上插入砂垫层中，不能剪断；（2）密封沟开挖后应清除沟内的砂土、石块和其它杂物，铺设密封膜后用素粘土将沟回填。（3）真空预压一段时间后应定期对密封沟膜进行检查，每隔10天左右应对全部密封沟进行检查，如发现膜深度埋设太浅则要重新踩膜，踩不下去的部位可考虑放水湿润并用铁锹开挖至一定深度，将真空膜翻起后重新埋膜；（4）真空预压避免沉降过大时密封沟变宽而导致压膜淤泥变浅；对密封沟四周存在裂缝的地方除重新踩膜外可考虑用泥浆泵打泥浆或回填粘土进密封沟以保证密封；（5）真空预压施工区块密封沟处可在地基处理完毕后将表层泥浆挖除，用塘渣进行回填并预压；（6）在真空预压抽真空过程中，应保证密封沟常维持30cm左右深度的水，以保证密封沟粘土湿润，防止密封沟开裂漏气。
3.6真空预压施工要点
（1）抽真空，调整各种仪器的初读数，进行开泵试抽真空，检查膜上是否有漏洞，如有，要及时修补好，继续抽真空，当膜下真空度稳定在0.087MPa以上，荷载达到后，及时报监理工程师验收并开始恒载计时。在抽真空过程中，采取连续补水措施，保持射流箱水满，温度正常。并要认真观测泵、真空管、膜内真空度的变化情况，发现异常，及时采取解决办法。（2）抽真空过程中对真空预压沉降及真空度等进行观测，每天进行记录。对真空泵出水等情况进行观察，已确认是否为循环水或是否漏气，发现漏气应及时修补。根据经验对出水及沉降等关系，判断系统是否正常。（3）施工记录，每天按要求时间，对真空度予以记录，对于设备运转情况，供电情况及其它与真空预压有关的施工情况均要进行详细记录，真空度记录要求及时准确。（4）抽真空时保持膜内真空度不小于0.087MPa，如发现密封出现问题，应及时查找原因，并进行处理。（5）在真空加载过程中注意保护监测设施和仪器，防止破坏。在施工过程中及时掌握监测信息，对影响加固效果的因素及时采取措施。（6）当各项监测数据、指标经分析符合设计要求后，进行卸载，卸载过程中要将膜上覆水排净并采取其它有效措施，以保证处理过的地基不受水浸泡。
4.监测方法
为保证比赛场地地基稳定，同时为指导施工速度，保证施工质量，评价软基处理的效果，为以后的工程实践提供有益的参数，本工程对温州奥林匹克体育中心主体育场二期建设工程比赛场地区域进行了表层沉降、分层沉降、淤泥层孔隙水压力的消散情况及土体深层水平位移的监测。
表层沉降、分层沉降、淤泥层孔隙水压力的消散情况监测结果如下：
1) 表层沉降监测
结果表明：沉降变化速率整体上呈现减缓的趋势，最大沉降速率达到82mm/d。前期沉降速率变化较大，后期沉降速率变化较小，整体上表现为不均匀沉降。真空预压开始时，各监测孔沉降速率普遍较高，随着时间的推移，土体中的水逐渐排出，沉降速率渐渐减缓，沉降曲线也趋于平缓稳定，整体沉降速率在5mm/d以内。
2) 分层沉降监测
结果表明 :
为了保证分层沉降观测的准确性，沉降孔的钻孔尽量垂直，减少沉降管弯曲造成的磁环沉降；沉降管底端超过软土层，达到较硬土层1m以上，防止沉降管过大的刺入沉降引起磁环的被动沉降；每次测试时，均应测试管口高程。真空预压下，磁环的累计沉降量随着磁环深度的增加而减少。本工程软基处理影响深度，主要发生在地面以下15.0m范围内，而且上层土的压缩速率较快，上层土的沉降量约占总沉降量的 70 %。通过对沉降数据的分析计算，可得到不同深度内软土的压缩量。
3 ) 孔隙水压力监测结果（前期部分数据）表明：在比赛场地真空预压施工开始后，孔隙水压力消散明显且速度剧增，随着时间推移，消散速度日渐降低，并趋于稳定。上层软土层孔隙水压力消散明显较快，这说明塑料排水板排水路径良好，真空预压效果明显。一般在一周以后消散速率明显降低，呈缓慢消散趋势，到30d左右时孔隙水压力已基本趋于稳定，这说明此时软土层已基本完成沉降固结。真空预压卸载后，孔隙水压力消散曲线反弹明显，孔隙水压力有所增加，说明真空预压处理软土地基取得了良好效果。
结语
真空预压法加固软土地基的施工处理技术及沉降监测是影响工程的质量的关键性因素，要直面技术上存在的问题，不断总结经验，提升其施工的规范性，严格控制施工的关键技术控制点，相信在以后的施工中能够高标准完成各种地质各项不同工程的软土地基处理。
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