真空预压法加固软基施工技术研究|真空预压的加固范围

　　摘要：真空预压属于排水固结法的一种，真空预压法加固地基最早由瑞典皇家地质学院杰尔曼教授于1952年提出。我国在20世纪50年代末和60年代初开始对这一方法进行研究。本文现就真空预压法加固软基施工技术做浅要研究。
　　关键词：真空预压 软基 施工
　　一、概述
　　真空预压系统由抽真空系统和排水排气系统两部分组成，施工时首先在原地基表面铺垫一定厚度（通常为400～500mm）的砂垫层，再在土体中打入砂井、袋装砂井或塑料排水板作为竖直排水体，将不透气的薄膜铺设在砂垫层顶面上 ，薄膜四周埋入不透水土中，借埋设与砂垫层中的管道，将薄膜下砂垫层中的空气抽出，使其形成相对负压，由于砂井渗透性较大，该负压能够快速传递到砂井深部，从而再砂井和砂井周围土体之间形成孔压差，使土体中的空隙水流入砂井并被排出，已达到固结的目的。
　　真空预压法适用于饱和均值黏性土及含薄层砂夹层的黏性土，特别适用于新吹填土、超软地基的加固，但不适用于在加固范围内有足够水源补给的透水土层，以及无法堆载的清晰而地面和施工场地狭窄等场合。
　　真空预压法的主要特点如下：
　　1、不需堆载，节省费用。
　　省去了加载和卸载工序，节省大量堆载材料、能源和运输费用，同时也缩短了加固施工工期。
　　2、固结时间短，加固效果好。
　　真空法所产生的负压使地基土的孔隙水加速排出，可缩短固结时间；同时由于空隙水排出，渗流速度增大，地下水位降低，有渗流力和降低水位引起的附加应力也随之增大，提高了加固效果。
　　3、孔隙神流水流向。
　　孔隙神流水流向及渗流力引起的附加应力均指向被加固土体，土体在加固过程中的侧向变形很小，真空预压可一次加足，地基不会发生剪切破坏而引起地基失稳，可有效缩短总的排水固结时间。
　　4、土质越软，加固效果逾明显。
　　真空预压法适用于超软黏性土地基、边坡、码头岸坡等地基稳定性要求较高的工程地基加固，土质逾软，加固效果逾明显。
　　5、所用设备和施工工艺比较简单。
　　真空预压法无需大量的大型设备，便于大面积使用。
　　6、做到文明施工。真空预压法无噪声、无振动、无污染。
　　二、真空预压法的设计计算
　　真空预压法加固软土地基符合有效应力原理。真空预压的设计内容主要包括密封膜内的真空度、加固土层平均固结度、竖向排水体的尺寸、加固后的沉降和工艺设计等。
　　1、膜内真空度。
　　空预压效果和密封膜内真空度大小有关。根据工程经验，当采用合理的工艺和设备时，膜内最低设计真空度不应低于650mmHg。
　　2、加固土层平均固结度。
　　设计要求达到的平均固结度一般不低于80%，若工期允许，可适当提高、
　　3、竖向排水体。
　　真空预压法的竖向排水系统可采用普通砂井、袋装砂井或塑料排水板。袋装砂井直径为70～120mm，井距一般为砂井直径的15～30倍。设计时，可先假定井距，再计算地基固结度，若不能满足要求，则可缩小井距或延长工期。砂井深度主要根据土层的分布、地基中附加应力大小、施工期限和条件及地基稳定性等因素确定，一般为10～25m。
　　4、真空预压的面积。
　　真空预压的效果与良好的气密性有关，预压面积越大，预压面积与周边长度之比也越大，气密性就越好，真空度就越高。真空预压的面积不得小于基础外缘所包围的面积，一般真空的边缘应比建筑基础外缘超出不小于3m。
　　三、施工预压区划分
　　每块真空预压面积越大越好，但如果受施工能力或场地条件限制，需要把场地划分为几个预压区域，分期预压时，施工预压区划分应考虑一下因素：
　　1、应确保每个建筑物位于一块预压区内，建筑边线距预压区有效边线可取2～4m或更大些。应避免两块预压区的分界线横过建筑物，避免两块预压区分界区域的加固效果差异而导致建筑物发生不均匀沉陷。
　　2、应满足建筑工程施工工期要求，一般加固面积以6 000～100 000㎡为宜。
　　3、高风压区应适当减小预压区面积。
　　4、预压区之间的距离应尽量减小或者共用一条封闭沟。
　　5、预压区大小满足施工设备施工能力。
　　四、施工机具设备和材料要求
　　真空预压设备由真空泵和配套设备组成。真空泵一般宜用射流真空泵，真空泵的设置应根据预压面积大小、真空泵效率以及工程经验确定。一套抽真空装置在施工初期可负担1 000～1 200㎡的加固面积，后期可负担1 500～2 000㎡的加固面积。真空装置数量应以始终保持密封膜内高真空度为原则，且每块预压区宜设不少于两台真空泵。配套设备有集水罐、真空滤水管、真空管、止回阀、阀门、真空表、密封薄膜等。
　　真空滤水管采用钢管或塑料管材，应能承受足够的径向压力而不变形。滤水管上梅花形布置滤水孔，孔径一般为8～10mm，孔间距50mm；管上缠绕直径为3mm的铁丝，外包尼龙窗纱布一层，最外面再包一层渗透性好的编织布或土工纤维或棕皮。
　　密封膜应采用抗老性能好、韧性好、抗穿刺能力强的不透气材料。常用聚氯乙烯薄膜作为密封膜。密封膜热合时宜用两条热合缝的平搭接，搭接长度应大于1.5mm。密封膜面积要大于预压场地面积，一般要求每边大于预压区相应边2～4m。为了保证整个预压过程中的密实性，塑料模一般宜铺设2～3层，每层模铺好后应检查和粘补漏处。
　　五、施工工艺
　　1、施工流程。
　　真空预压法的工艺流程为：地质调查→排水设计→施工准备→排水砂垫层施工→打设竖向排水体→埋设真空分布管→铺设密封膜→安装真空泵、连接管路→抽真空→观测→卸载。
　　2、主要工艺。
　　铺设密封模。
　　在砂垫层上铺设密封薄膜，为确保薄膜的密封性，一般采用3层聚氯乙烯薄膜，按先后顺序同时铺设，并将模的四周密封。模的四周密封方法一般是在离基坑线外沿2m开挖深0.8～0.9m的沟槽，将薄膜的周边放入沟槽内，用黏土或粉质黏土回填压实要求气密性好，密封不漏气，或采用板桩覆水密封。经验证明，膜上全面覆水较好，既保证薄膜的密封性又减缓薄膜的老化。膜上沟内同时覆水、封闭式板桩墙内覆水，一般适用于密封膜和密封沟发生漏气现象时，作为辅助密封措施采用。
　　3、注意事项。
　　（1）当处理区内有充足水源补给的透水层时，应采取封闭式板桩墙加沟内覆水或其他密封措施隔断透水层。
　　（2）当面积较大时，宜分区预压，区与区间隔距离2～6m为佳。
　　（3）应做好真空度、地面沉降量、水平位移、空隙水压力和地下水位的现场测试工作，掌握变化情况，作为检验和评价预压效果的依据。并随时分析，若发现异常，应及时采取措施，以免影响最终加固效果。
　　（4）真空预压结束后，应清除砂槽和腐植土层，避免在地基内形成水平渗水通道。
　　（5）冬季施工时，应对薄膜、管道、谁笨、阀门及真空表等采取常规保温措施。冬季抽气，应避免过长时间停泵，否则膜内、外管路会发生冰冻而堵塞。
　　六、结束语
　　当今建筑工程施工中的地基加固方法多种多样，对于各种类型的土层，无论是加固方法还是采用的机械、材料等都已日益丰富，随着建筑领域新技术的不断改进，真空预压法加固软土地基的施工技术，也将愈发完善。