真空和堆载联合预压地基处理设计及施工注意事项

刘青松

摘 要：某滨海地区围海造地，对吹填的海底淤泥质土进行处理，采用真空和堆载联合预压地基处理，根据竣工后勘察和检测，分析失败原因，总结施工质量控制的关键节点。

关键词：吹填淤泥质土;真空预压;排水通道;覆土顺序

某码头围海造地采用吹填的淤泥质土，边界线设立隔堤，隔堤顶宽8.0m，采用山皮石（土）陆推，中间区域为绞吸挖泥船直接吹填施工。设计采用真空和堆载联合预压进行地基处理，以满足后续场地使用要求。本工程吹填厚度约8～11m，吹填顶标高为+2.0m。根据建设单位要求，本工程地基处理后要满足机械设备及人员等后续进场施工条件，最终交地顶标高为+3.5m，地基承载力≥80kpa。

一、场地工程地质条件及评价

本次勘察区地貌为海岸花岗岩剥蚀台地，向海域微倾变为滨海相沉积。吹填区泥面标高约+2.0m，地形南高北低，起伏不大，吹填区泥面较平坦，大部分吹填区表面处于正在晾晒状态，局部区域有大面积水覆盖。根据本工程岩土勘察报告，拟建场地15m深度范围内的吹填区土质评价如下：

（一）吹填土（Q4ml）：灰色，主要为流泥，大部分为流动状态，局部经晾晒，大部分无强度，高压缩性，土质较均匀，切面较光滑，夹杂少量碎贝壳及有机质，土质极软，钻具自沉，摇振略具反应，干强度高，韧性高。该层主要为吹填形成，在拟建场地分布广泛，一般直接出露于表部，层厚一般为0.3～12.0m。静力触探比贯入阻力Ps加权平均值为0.118MPa，十字板不排水抗剪强度统计值为2.27kPa。本层高含水量、高压缩性、低强度的灵敏软土，工程性质差，不宜作为天然地基持力层，不能满足简易施工机械设备进场条件。

（二）吹填土（Q4ml）：灰色或灰黄色，饱和，松散～稍密。主要为粉土，其中夹杂粉砂、卵石、碎石等颗粒，颗粒不均匀，含云母、贝壳碎片，局部夹淤泥薄层，为混合物。吹填粉土区普遍分布，厚度一般为0.3～11.0m，吹填淤泥区厚度较薄。静力触探比贯入阻力Ps加权平均值为1.925MPa。

（三）淤泥质粉质粘土（Q4m）： 灰色～灰黑色，流塑～软塑，表层灵敏度高，干强度低，切面细腻光滑，有淤泥质臭味，含碎贝壳。层顶标高-5.37～-15.60m，厚度0.60～5.20m。静力触探比贯入阻力Ps加权平均值为1.285MPa。灰色淤泥质粉质粘土层在拟建场区普遍分布，相对较软弱，且累加厚度较大，为影响远期沉降的主要地基土层。

二、设计要求

首先在吹填泥面上铺设一层编织布（200g/m2）、一层无纺布（300g/m2），然后插设塑料排水板，排水板采用正方形布置，间距0.8m，插设深度为4.0m，外露0.6m。排水板插设完成后铺设一层土工格栅（≥15KN）、一层膜下无纺布（200g/m2）和密封膜开始真空预压，真空预压时间约110（试抽气时，要求先分3批循环开启真空泵，每批只开启1/3的泵数量，每批持续时间为6天，再开启全部真空泵，真空度达到80kPa后开始计时，真空预压区的抽真空有效时间为90天）。真空预压达到卸载标准后即停止抽真空进行卸载，然后堆载3.4m厚的山皮土（考虑沉降量1.9m），堆载时间3个月，根据各部位沉降不同，整平碾压至标高3.5m。

为抽真空区域膜下存在不透水层会大大降低膜下真空度，对真空预压的效果影响极大。一般在靠近临时道路区域结合实际情况打设粘土密封墙。确保真空预压的效果，在隔堤及东围堤内侧设置粘土密封墙进行密封，密封墙长度约2295m，采用双轴Φ700的粘土搅拌桩，搭接宽度不小于200mm，桩长10m（原泥面平均标高为-8.0m，吹填顶标高为+2.0m，净差为10m，粘土桩打设至原泥面）。粘土密封墙平面位置见平面图（即MQ1～MQ8段）。粘土密封墙拌合后墙体的粘粒含量应大于15%，渗透系数不大于1×10-5cm/s。

真空及堆载联合预压法施工工艺：

测量定位→铺设编织布、无纺布→人工插设塑料排水板→排水板与滤管→连接 铺设土工格栅、无纺布→铺设密封膜→安装射流装置→抽气至恒载→真空恒载抽气→真空卸载→堆载山皮土

三、 效果检验及原因分析

本工程按设计进行真空预压3个月后，又堆载1.5米厚山皮土并进行碾压，6个月后对处理后场地进行载荷板试验、标准贯入试验和十字板剪切试验。根据现场布置的十字板剪切试验孔和动力触探孔验证，整个场区的地层出现不均匀分层现象，原设计淤泥质填土经真空预压后标高在1.5米左右，上覆填土至标高3.5米，上覆填土的厚度应为2米，实际检验发现上覆填土由北向南逐渐增厚，局部达5米深，孔深范围内基本为人工堆填的山皮土，而场地北侧上覆土层有个别点不到0.5米，导致钻机等实验设备无法进入场地。淤泥质冲填土层统计的原状土抗剪强度标准值为4.3kPa，抗剪强度较低，差异性大，灵敏度变化大。重型圆锥动力触探试验显示土层差异性较大，场地不均匀性明显。浅层平板载荷试验仅能在填土厚的区域做，北侧部分区域表层土质较软，静载设备无法进入场地测试。

根据施工记录，真空预压期间排水通畅，沉降均匀，处理效果明显，主要原因为堆载时施工方案不合理。堆载时由于土層较软，施工单位没有分层回填，也没有控制堆载速率，采用大型机械设备从场地一侧向另一侧堆填山皮土导致真空预压后的黏性土被山皮土挤压，向北侧滑动导致。

四、工程施工注意事项

材料的检测报验，性能和指标达到设计要求，严禁使用再生塑料;滤管连接后应进行过程中检验与报验;铺设密封膜之前应埋设监测设备;铺设完后布设沉降标，并进行初始读数测量;应同时满足一下3点时真空预压卸载：1、抽真空3个月后，实测地面沉降速率连续5d平均沉降量小于或等于2.5mm/d;2、土层十字板抗剪强度Cu≥20kpa;3、固结度大于80%。

真空预压在施工中的监测内容：真空度、地表沉降、分层沉降、孔隙水压力、地下水位监测。监测频次：加载期、压载期前30天内：1次/天;压载期前30天后至卸载：1次/3天。

真空预压应采取有效措施隔断透气层或透水层，本工程采用黏土墙分区隔离，抽真空排水效果较好。

堆载预压应分级加载，第一级应选用透水性强的材料，人工加载，加载过程中要进行土体位移监测，如果位移达到报警值应停止加载。前一级荷载下地基的承载力满足下一级荷载下地基的稳定性要求时方能增加堆载，并逐级加载至设计值。

五、结语

随着建筑业的发展，越来越多的淤泥质土地区需要治理利用，在处理中一定要充分了解淤泥土的特性，预压时间长，高灵敏度，固结后避免扰动，制定合理的施工方案。

参考文献：

[1]《水运工程塑料排水板应用技术规程》（JTS206-1-2009）

[2]《真空预压加固软土地基技术规程》（JTS147-2-2009）

[3]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

[4]《港口工程荷载规范》（JTS144-1-2010）;

[5]《港口工程地基规范》（JTS147-1-2010）;

[6]《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008）;

[7]其它水运工程现行规范。