真空预压法在市政工程软土地基处理中的应用研究

真空预压法在市政工程软土地基处理中的应用研究

刘伯平

岳阳市公路桥梁基建总公司湖南省岳阳市413000

摘要：在市政工程施工中，软土地基是一种常见现象，含水量高，土壤孔隙大，增加施工难度，影响工程质量。而真空预压法的应用，能够加固软土地基，预防结构失稳现象的发生。基于此，文章结合岳阳某市政工程实例，就真空预压法在处理市政工程软土地基时的应用情况进行了简要的分析，效果良好，以供借鉴。

关键词：真空预压法；市政工程；软土地基

0前言

真空预压是软土地基处理中的常用技术，经过多年的应用和发展，已成为一种相对成熟的工艺。相较于堆载预压法，其具有加荷速度快、设备简单等优势，能够提高地基的稳定性，缩短工期，减少成本。笔者基于自身经验，简要的阐述软土地基处理中真空预压法的应用情况，希望能为相关工程提供帮助。

1、软土的特性

软土在有水的环境下形成，包括静水、流速慢的水环境，其颗粒由粉颗粒、粘土颗粒组成，其中粘土颗粒占比50%。而且，软土中也有矿物成分，比如方解石、石英、云母等原生矿物，高岭石、伊利石等次生矿物，由于矿物成分的不同，软土的性质也不同。一般来讲，软土的成分、颗粒大小，并不是其性质形成的原因，微观结构的组成严重影响着软土性质，能够在电子显微镜下观察粘土矿物的形式。由于软土结构由团粒、单粒子组成，因此颗粒表面积大，孔隙含水量大，加之其具有亲水性，导致在离子交换作用下，形成细胞状、絮状结构，随着时间的沉淀，逐渐形成软土结构[1]。

2、真空预压法的概述

2.1加固原理

真空预压法，是指将砂井、排水井放在软粘土上，在土层覆盖塑料薄膜或砂层，用抽气设备抽取薄膜内的空气，使排水带、砂层处于真空状态，从而排出软粘土的水分，实现加固地基的目标。分析得知，真空预压法的加固原理为：在抽取空气前，密封膜内外部受大气压的严重影响。真空抽取后，全部抽取水体中的气体，保证密封沟、密封膜很好的隔离。随着密封膜压力的减小，会在外部形成压力差，也就是真空度，内部空气多由排水通道排出，降低孔隙水的压力。此过程中，由于孔隙水压力小于原本压力，会形成良好的水力梯度，促使土体水、空气由排水通道排出，最后再由水泵抽出，提升加固效果。

2.2特点

从真空预压法的特点上看，主要包括这样几点：（1）软土地基固结速度快，工期短。受真空预压影响，地基只会压缩变形，很少剪切变形，减少了地基失稳的发生；（2）施工流程简单，不必使用大量的机械设备，对周围的影响也比较小，降低了施工事故的发生几率；（3）节约预压材料，减少施工成本，提高加固效果[2]。

2.3技术指标

真空预压法的使用，应满足以下指标：（1）抽气后保证真空度大于80kPa；（2）对范围内的软土固结度应大于85%；（3）在排水系统周围铺设透水材料；（4）对于抽真空设备数量的选择，以每台1000-1500m2计算；（5）施工结束后，沉降应满足要求。

3、真空预压法在软土地基处理中的应用

3.1工程案例

岳阳某道路工程长1600m，宽40m，地基基层分布复杂。受淤泥影响，路基下方出现了软土层，含水率高、空隙大，为了预防地基沉陷，要求对软土地基进行处理。由于工程周期长，为缩短施工时间，决定使用真空预压法。在本工程中，土层分布为：杂填土，由粘土、碎石、砖块组成，厚0.6-2.8m；粘土为黄灰色，厚0.3-2.5m；淤泥的性质为亚粘土，颜色为灰色，可塑性差。

3.2真空预压法的施工工艺

3.2.1竖向排水体施工

在市政工程地基施工中，需要打设竖向的排水体，真空度可以通过该水体传递。当前，常见的竖向排水体形式为袋装砂井、普通砂井、塑料排水板。由于本工程的特点，使用袋装砂井形式。在成孔施工中，多使用振动沉管法，也就是将带有活瓣管尖的套管，放在预定的深度，然后于管内放置袋装砂井，将套管拔出后就形成了砂井。要求砂袋内的砂为干砂，并密实的灌制。砂袋的长度应长度砂井孔，一般为50cm，确保其入井孔后露出地面。袋装砂井施工期间，所用钢管内径应大于砂井直径，但不能过大，便于减少对地基的干扰[3]。

3.2.2水平排水体施工

垫层材料应选用透水性比较好的砂料，一般是级配好的中粗砂，含泥量应少于3%。具体施工中，应格外注意这样几点：（1）垫层面的厚度、尺寸符合要求，厚度误差±h10，每1002挖坑检验一次。由于本工程的水平垫层铺设了塑料膜、土工布，所以垫层厚度为30cm；（2）和竖向排水通道牢固连接，禁止杂物隔断或堵塞连接的部位。对于砂料，应在施工期间仔细筛分。（3）尽量不影响天然的地基，不能将杂物混入垫层，预防滤管堵塞；（4）对于真空预压垫层，不可在4cm的厚度内使用有棱角的硬物。

3.2.3水平滤管布置

水平滤管由支管、主管组成，管材为PVC管、钢管，本工程主要使用PVC管。水平滤管的布置方式多，包括鱼刺形、抱条形等，要想使真空复压尽快传至地基，应结合施工情况，遵循因地制宜的原则，科学布设水平滤管[4]。同时，适当增加支管的数量，确保地基真空度达到最佳状态。在滤管布置结束后，用密封膜进行密封，使用韧性、密封效果都比较好的密封膜，其指标见下表。

表1密封膜的参考指标

在密封膜进场后，严格要标准抽样检查，检验合格后才能使用。密封膜的铺设应在风力小或无风的天气，保证各地区的密封膜松紧度均匀，禁止过度拉扯造成破损。铺设结束后，用压边条压住四周。检查密封膜是否漏气，用聚乙烯胶水粘接漏气的位置。检查搅拌器密封膜的深度，至少应1m，保证密封性能良好。对于出膜口的位置，进行包扎、粘接处理，用黏土覆盖和压实。根据软土地基的具体情况，在对应位置铺设无纺土工布，进一步增强密封性能。

3.2.4铺设塑料土工布和膜

软土地基处理过程中，所用密封膜的面积应大于场地面积，一般要求比场地面积大4-5m。对于土工布，应使用无纺土工布。为来保证真空预压的封闭性，应先铺1层土工布，再铺2层密封膜，当所有材料都铺设结束后，认真检查铺设结果，对于出现漏洞的地方，及时进行粘补处理。另外，还要在加固区周围，为密封膜预留4-5m的余量，为土工布预留2-3m的余量。

为了保证密封效果，应根据实际情况开挖和回填密封沟，使用机械、人工挖掘的方式开挖，如果需要开挖至淤泥层，应在密封膜铺设后进行。用粘土回填密封沟，并用挖掘机前斗夯实[5]。

3.2.5真空泵安装和试抽真空

按要求验收止回阀、水箱等设备，所用真空表应有合格证，在使用前进行检验，真空泵额定功率>7.5kW，真空压力为96kPa。对于真空泵的安装，应按照顺序安装电机、水泵、水箱等设备，在设备间使用橡胶垫，增强封闭性能。同时，还要将出膜口、进水口控制在相同的平面，便于膜下水排出，发挥真空泵的效果。真空泵系统安装完成后，对其进行调试，当真空度达96kPa后，进行试抽。为了减少对周围土体的影响，应严格把控开泵速度，一旦真空度在40kPa左右，立即检查是否有漏洞。

3.2.6真空预压恒载施工

真空预压恒载的时间为85d，在此期间所有真空泵都不能停止运行。在真空预压恒载施工中，应做好电量监测、真空度巡视、填写日志、真空度监测等工作。根据施工情况，配备真空流设泵，便于故障后及时替代。密封膜下的真空度应为85kPa，当不足85kPa时，除了当天不能计时外，还要顺延恒载时间[6]。核对各区的用电量和电表读数，详细记录真空度，重点分析观测结果，通过对水位变化、孔隙水压力等数据进行分析，及时发现和处理薄弱环节。

4结束语

综上所述，真空预压法施工速度快，无需在地基堆载材料，也不会影响地基结构的稳定性。具体施工中，应加强对排水体、土工布、水平滤管等施工流程的管控和监测，合理选择施工时间，保证工程建设正常进行，从而提升地基的承载能力，减少工程的施工成本。

参考文献

[1]付青梅.真空预压法在市政工程软土地基处理中的应用[J].建筑工程技术与设计,2018,10(32):2304.

[2]武小刚.市政工程软土地基处理应用中的真空预压法[J].消费导刊,2018,26(40):37,72.

[3]顾志丰,郭炳坤,孟海宁,等.市政工程中真空预压法加固软基施工技术探讨[J].建筑工程技术与设计,2016,33(17):1743.

[4]何杰.试述市政工程施工建设中软土地基施工技术的应用探究[J].建材发展导向（下）,2018,16(11):156-157.

[5]周俊辉,董淑海,金晖,等.不同真空预压工艺处理软土地基效果分析[J].中国港湾建设,2018,38(9):46-49,61.

[6]陈坤辉.真空预压法对软土地基的加固效果分析[J].江西建材,2017,48(18):111,114.

作者简介

刘伯平，1972年11月生，大学本科学历，主要从事高速公路，市政工程施工和管理工作。