真空預壓法在天津濱海新區某項吹填土加固工程中的應用

1.工程概況

天津地區位于渤海灣，地質構造復雜，大部分被新生代沉積物覆蓋。而作為一個國際都市，由于經濟的發展，使得土地資源日趨緊缺，利用海底積泥進行吹填造陸，具有重要現實意義。但是對于新造的陸地，要想在其上進行工程建設，需要進行一系列的工程處理。其中的地基處理非常重要，利用真空預壓法進行地基加固處理，是一種經濟有效的方法。

真空預壓法是在軟粘土中設置豎向塑料排水帶或砂井，上鋪砂層，再覆蓋薄膜封閉，抽氣使膜內排水帶、砂層等處于部分真空狀態，排除土中的水分，使土預先固結以減少地基后期沉降的一種地基處理方法。而堆載預壓法是在建筑物施工前，在地基表面分級堆土或其他荷載，使地籍圖壓實、沉降、固結，從而提供地基強度和減少建筑物建成后沉降量。達到預定標準后再卸載，建造建（構）筑物。，由于新吹填土含水量太大，承載力太低，不能采用堆載預壓法進行加固處理。

本文基于天津某港區的工程情況，對真空預壓法進行簡要闡述。
2.基本原理

真空預壓法的原理是通過覆蓋于地面的密封膜下抽真空，使膜內外形成氣壓差，使粘土層產生固結壓力，即是在總應力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應力的方法。真空預壓和降水預壓是在負超靜水壓力下排水固結，稱為負壓固結。真空預壓的原理主要反映在以下幾個方面：

(1)薄膜上面承受等于薄膜內外壓差的荷載；

(2)地下水位降低，相應增加附加應力；

(3)封閉氣泡排出，土的滲透性加大。

本工程采用真空預壓法，在進行真空預壓的同時進行抽水、降水預壓（如圖1）。 

圖1 現場真空預壓抽水

3.施工過程

     真空預壓法的施工步驟主要有：鋪設荊笆、土工布、竹笆、竹排、修筑擋埝、吹填粉砂、鋪設砂墊層、打設塑料排水板、真空預壓等。

     其中，真空預壓區在原狀泥面上鋪設竹笆、竹排土工布等后吹填粉砂約至6.5m作為持力層（原設計為7.2m，剩余工程量轉至膜上），再鋪設40cm中粗砂墊層，打設塑料排水板至-14.5m，進行真空預壓加固，恒載穩定15天后。進行膜上粉細砂吹填施工；施工通道區為在原狀泥面上鋪設荊笆、土工布軟體排后進行厚度約2.5m的大型充填袋施工，頂部再鋪設厚度為1m的山皮土，以保證施工期間的車輛通行；原吹填擋埝區域（換填區）先進行袋裝土填筑加高，再吹填粉砂至6.5m，鋪設砂墊層40cm后打設塑料排水板，真空預壓區域卸載后進行山皮土換填處理，平均換填深度在2.5m左右。

根據設計要求：真空預壓的時間為110天，膜下真空度要求保持在650mmHg以上，按實測沉降曲線推測的固結度≥85%，連續5天實測的地表沉降速率不大于3mm/d。

4.施工難點及解決措施

    （1）部分原狀泥面積水較多

本工程南側區域泥面大面積積水，地面承載力不足以承載人工施工，對持力層施工和后期吹填砂施工造成很大困難。

措施：首先進行小范圍試鋪施工，試鋪時多人同時施工，小卷多次，避免土工布卷席水厚過沉無法施工。但在第一層長絲土工布的鋪設過程中，由于積水過多無法施工，故依據設計圖紙及招標文件的相關說明，在施工過程中持力層的鋪設可根據現場實際情況做出調整，經過監理、代建、設計等單位批準后，將第一層300g/m²長絲土工布調整為150g/m²的編織布，為后繼持力層的鋪設即粉細砂的吹填創造了便利條件，保證其過程質量，在吹填粉砂施工區域無翻漿等承載力不足現象。

圖2 原泥面鋪設持力層

    （2）吹砂管線布設難度較大

吹砂船計劃駐位于16#-20#泊位，管線進入施工區域許穿越當時在建的一條道路預留過路管涵，吹砂管線經半圓體、路臨時路進入預埋管涵，預埋管涵深度均超過5m，此工程吹砂管彎折角度較大，且與施工區域對應的過路管涵僅為三處，使吹砂管線布置較為集中，給吹填工程造成較大困難。

措施：統一安排調度，做到每條吹砂管線都有其指定的吹砂范圍，相鄰區域的管線一同布設，避免多次重復穿越過路預埋管涵，且為便于施工，在該條道路下自行拉管三處。

圖3 吹填管線布設

（3）施工期間排水

     本工程在施工期間需進行大量排水，尤其是在吹填粉細砂、排水板打設、膜上吹填粉細砂、卸載后場地清理期間排水任務較為繁重，且排水通道僅為區域南側道路兩處預埋過路管涵，中間需穿越鐵路車場工程施工區域。

措施：制定較為詳細的排水計劃，各工序在施工同時在區域內預留排水溝，積極與鐵路車場施工單位聯系溝通，保證區域南側排水通道順暢，在吹填粉細砂、排水板打設、卸載后壓膜溝排水均采取了強排措施。

圖4 施工期間排水措施

5.結束語

     在工程設計和施工過程中，要嚴格進行全面控制，確保設計合理、施工便利、安全作業，保證施工質量，堅持質量第一。

（1）在設計前，充分與建設單位進行溝通交流，了解和掌握業主的意圖，并在設計文件中予以體現。

（2）在設計過程中嚴格把設計輸入關，保證設計基礎資料的準確性。

（3）對工程所在位置的地形、土體特征等基本情況進行充分了解，并對工程附近已建項目進行詳細了解分析，使設計能夠能好的滿足使用要求，同時也為優化設計奠定基礎。本工程設計范圍內地質條件復雜，土質較軟，且邊界條件復雜，需要進行大量的調研和資料收集，多次去現場查看，進行大量分析研究工作，根據不同地塊的不同情況，分區域采用不同的加固方案。

（4）在工程設計和工程施工過程中，以多種方式了解工程進展，隨時掌握現場施工情況，很好的配合建設單位的現場工作，保證了工程的順利進行。

（5）本工程在施工過程中，進行了實時現場監測，主要是進行地下水位監測、地表沉降監測、水平位移監測等，這樣就可以依據監測結果，判定地基變形的未來發展，預測未來的變形發展情況。