10真空预压加固软土地基施工工艺

真空预压法适用于加固淤泥、淤泥质土和其他能够排水固结而且能形成负超静水压力边界条件的软粘土，并已在港口工程、石油、化工、建筑、公用事业、高速公路和机场等工程中得到广泛应用。

1 工艺特点

（1）加固过程中土体除产生竖向压缩外，还伴随侧向收缩，不会造成侧向挤出，特别适于超软土地基加固。

（2）真空预压荷载不会引起地基失稳，因而施工时无须控制加荷速率，荷载可一次快速施加，加固速度快，工期短。

（3）施工机具和设备简单，便于操作；施工方便，作业效率高，加固费用低，适于大规模地基加固，易于推广应用。

（4）不需要大量堆载材料，可避免因材料周转干扰施工。 （5）施工中无噪音，无振动，不污染环境。

2 适用范围

（1）适用于均质粘性土及含薄粉砂夹层粘性土等地基的加固，尤其适用于新填土地基的加固；加固深度在10m以内。

（2）适用于含水量高、孔隙比大、强度低、渗透系数和固结系数小的粘性土。 （3）适用于堆载预压、碎石桩联合加固地基。

3 工艺原理及设计要求

真空预压法是在地基表面铺设密封膜，通过特制的真空设备抽真空，使密封膜下砂垫层内和土体中垂直排水通道内形成负压，加速孔隙水排出，从而使土体固结、强度提高的软土地基加固法。

真空作用下土体的固结过程，是在总应力基本不变的情况下，孔隙水压力降低、有效应力增长的过程。

抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体与排水通道、垫层之间形成压差；在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，孔隙水压力随之降低、有效应力增长，从而使土体固结压密。这样，地基沉降在预压加固阶段基本完成，并获得足够的强度。因此，在经过真空预压加固后的地基上施加建筑物荷载时，既不会发生地基失稳问题，又不会产生有害的残余沉降与差异沉降。

4 工艺流程

真空预压加固软土地基工艺流程见图1。

5 操作要点

5.1 施工准备

（1）编制施工工艺设计、作业指导书等，进行技术交底、技术培训。

（2）真空预压设备进场后，应及时进行检查验收，进行现场工艺试验并会同监理单位进行验收，确保施工工艺参数。

（3）施工前应按施工图要求设置观测点、观测断面，每一断面上的观测点布置数量、观测频次和观测精度应符合施工图要求。观测基桩必须置于不受施工干扰的稳定地基内，并定期复核校正。

（4）铺设水平排水体。

（5）连结各系统进行抽真空试验，检查密封性。 （6）在加固范围内应按施工图要求设置沉降观测点。

5.2 施工工艺

（1）检查竖向排水体是否露出地面并符合要求。

（2）铺设水平排水垫层。施工中应避免对软土表层的过大扰动和隆起，以免造成砂垫层与软土混合，影响垫层的排水效果。

（3）埋设排水滤管。滤水管可采用钢管或塑料管，外包尼龙纱或土工织物等滤水材料。三通、弯管等管材采用钢管，滤管与钢管间胶管接头并用铅丝绑牢。

（4）挖封闭沟。密封膜周边的密封可采用挖沟埋膜，密封沟的截面尺寸应视具体情况而定，以保证周边密封膜上有足够的覆土厚度和压力。

（5）铺设密封膜。膜四周密封处，膜与软土接触要有足够的长度，保证有足够长的渗径；膜四周密封处应有一定期压力，保证膜与软土紧密接触，使膜周边有良好的气密性。

（6）预压过程中，应对加固范围的地基稳定安全、固结度、垂直变形、侧向变形控制和加固效果实时监控，监测被加固体内不同部位的负压时状况。

6 主要机具设备

6.1 塑料排水板打设机

可采用履带式或轨道式等轻型设备，其接地压力应与加固地基相适应；当地基十分软弱，地基承载力偏低时，往往需要对地基表层临时处理，以适应打设机对地基承载力的要求。

打设方式可用振动锤打入，亦可用静压压入。

采用目前常用塑料排水板打设机打设长度为20m左右的塑料排水板时，打设效率一般可达到1000~1500m/台班。

6.2 真空设备及自控装置

6.2.1 真空设备

φ48型射流泵、3HA—9型离心式水泵。 6.2.2 自控装置

自动控制仪表、记录仪。

7 劳动力组织

真空预压班劳动力组织见表1。

表1 劳动力组织表（仅为真空预压班） 序号 1 2 3 4 合计 工种 工班长 测量工 技术工人 操作工 人数 1 1 3 2~4 7~9 负责全面工作 负责测量工作 负责真空装置操作及电线、管道管理工作 负责协调量测、安装密封系统、排水系统、真空装置等 工作内容

8 质量要求及质量控制措施

8.1 质量要求

（1）真空预压期间，泵上真空度应大于700mmHg，膜下真空度应大于600mmHg。 （2）采用以下方法检验真空预压加固效果： 1）钻探取土进行室内土工试验。 2）现场十字板、静力触探等试验。 3）必要时进行载荷板试验。

8.2 质量控制措施

（1）在真空预压加固过程中，加固区周围将产生向加固区内的水平变形，加固区边线以外约10m附近常发生裂缝。因此，在建筑物附近施工时应注意抽真空期间地基水平变形对原有建筑物所产生的影响。

（2）整平加固区场地，清除杂物，并铺设砂垫层。为避免塑料密封破损，砂垫层表面不得存留石块及其他尖利杂物。

（3）塑料排水板打设完毕并验收合格后，应及时仔细地用砂垫层砂料把打设时在每根塑料排水板周围形成的孔洞回填好，否则，抽真空时这些孔洞附近的密封薄膜很容易破损，造成漏气，从而难以达到和维持要求的真空度。

（4）埋设膜下滤管时，绑扎过滤层的铅丝头均应朝向两侧，切忌朝上。滤管周围须用砂填定，埋砂厚度以5cm左右为宜。砂料中的石块、瓦砾等尖利杂物必须清除干净，以免扎破密封膜。

（5）铺膜时须挖沟，挖出的土堆在沟边平地上，不得堆在砂垫层上。还应避免砂粒滑入沟中。薄膜应事先仔细检查，铺设时四周应放到沟底，但不要拉得过紧。沟中回填的粘土要密实且不夹杂砂石。

（6）管道出膜处应与出膜装置妥善连接，以保证密封性。膜外水平管道上应接有阀门。每台射流和阀门外侧均应装有真空表，使用前应进行试抽检查。

（7）整个真空系统安装完毕后，记录各观测仪器的读数，然后试运转一次。发现漏气等问题时应及时采取措施补救。

（8）抽真空期间必须保证电力连续供应，不得中途断电，以使真空度在最短时间内达到并长期维持设计值。

9 安全及环保措施

9.1 施工安全

（1）操作人员必须持证上岗。主要设备的操作人员应具有熟练的操作技能并了解施工的全过程。

（2）机械、电气设备必须达到防护标准，施工中若发现设备运转异常，应立即关闭电源，进行检修。

（3）机电设备厂应固定就位，不可随意搬运，电动部分应设置网罩，电箱电线悬挂。 （4）施工安全防护、机械操作及用电要严格执行国家、行业的有关规定。

9.2 环境保护

（1）地基固结溢水，不得随意排放，应设排水通道到指定区域。

（2）真空预压排水过程中，应注意加强对周围环境的监测（如建筑物、道路、管线等）的监测，发现异常时应及时采取补救措施。

（3）现场内的废弃砂石料、生产及生活垃圾等必须及时清理。不得随处抛撒。 （4）尽量采用低噪声施工机具，避免影响周边居民。

10 工程实例

目前国内真空预压法加固软基已经得到普遍应用，很大程度上节约工程投资。 天津新港东突堤真空预压加固工程为天津新港新建突堤码头后方堆场加固处理工程，总加固面积48万平方米。被加固土为在原软粘土地基上新近吹填的超软粘土地基，土质为淤泥、淤泥质粘土及淤泥质亚粘土，含小量大、压缩性高、强度低。

该工程加固面积大，工期要求紧，且缺乏堆载材料，所以普通堆载预压不但造价高，而且无法按预定工期要求完成。设计采用真空预压法施工，并自1987年6月至19年11月仅用29个月就完成了全部加固工程，比原定工期提前两个月。

该加固工程采用塑料排水板作水竖向排水通道，板距1.3m，正方形布置，板长20m（部分长板达24.5m）。

整个加固工程分为72个区段逐块进行，平均每个加固单元面积为6700m2，最大加固单元2.25万平方米。

每块加固单元抽气10d~20d膜下真空度均能达到600mmHg以上，预压120d~150d总沉降量达1.7m。加固后土体固结度大于90%，强度、残余沉降量均满足设计要求。

该堆场现已投产使用近十年，使用情况良好，未发生过大沉降与差异沉降。