大面积陆域形成后的真空预压典型施工要点分析

陈广清

（福建省交通建设工程监理咨询有限公司，福建福州 350001）

0 引言

对于码头工程陆域和吹填造地等大面积陆域形成后的软基处理，由于各种项目土质不同、施工工况不同、采用的施工工艺不同，因此软基处理具有形式多样性和不确定性的特点。在大面积开展真空预压前需要进行典型施工，在典型施工中确定真空预压所使用的设备和工艺的可行性，明确各项施工参数，验证施工方法和质量安全保障措施，确保在大面积施工时不会出现异常情况，实现预期的地基处理效果。由此可见，真空预压典型施工作为普遍采用的方法，具有较突出的研究价值。

1 工程概述

1.1 工程概况

某码头后方工程陆域形成后采用真空预压形式进行软基处理，陆域疏浚土来自基槽与港池开挖的淤泥，开挖土质以粉质黏土和硬黏土为主，为加快工程施工进度，不设置落淤晾晒阶段，吹填后直接进行软基处理施工，浅层抽真空后，再进行回填砂作业，回填砂采用振动碾压方式整平密实，最后整平至交地标高，交地标高为+4.15m。

1.2 地基处理要求及卸载标准

第一，吹填疏浚土区域地基处理深度范围为4～5m（不落淤高度），表层地基承载力特征值不小于50kPa。第二，按实测沉降曲线推算的固结度大于80%，连续10d 实测沉降速率不大于1.5mm/d，方可停泵卸载。

2 真空预压施工流程

铺设砂垫层—打设塑料排水板或者砂井—铺设排水管系、安装射流泵及出膜装置—挖密封沟—铺膜、覆水—抽气—卸载—验收。

3 典型施工目的

为了应付不同的土质和工况，在大面积开展真空预压施工前开展典型施工，对采用的施工设备、材料、工艺、方法及辅助措施等能否满足地基处理要求、实现真空预压指标进行验证。

由于该项目吹填土质变化大，局部填土含有较高的砂土、黏土，且原滩涂泥面上存在较多海蛎石等杂物，因此现场施工结合吹填土质及场地实际情况，对黏土搅拌密封墙闭气措施等进行调整。

为了验证调整和优化后的施工工艺及参数对地基处理的有效性，用以指导大面积施工，确保该工程软基处理施工质量和安全，在大面积施工前，选取具有代表性的区域开展典型施工，通过该次典型施工预期达到如下目的。

第一，验证导管高压注浆密封墙的闭气效果。

第二，针对实际吹填的土质，验证确定最优的排水板插板工艺，确保工程质量。

第三，根据典型施工效果，调整施工工艺和明确施工参数[1]。

4 典型施工区域选择

典型施工区域的选择必须具备足够的代表性，同时应兼顾施工便捷性和方便开展实时施工记录。

该项目根据现场实际情况，划定基本涵盖了该工程地基处理的所有情况且具有代表性的区域开展典型施工，选定后明确典型区域施工面积、塑料排水板打设总长度、典型施工区域坐标，并在施工图上明确标注。

5 典型施工区域施工机械设备的选择及材料要求

5.1 施工机械设备选用

典型施工区域施工设备的选择必须与正式大面积施工的设备保持一致，若有设备组合时，应组合使用，充分检验各型设备的可靠性和施工效果，所有设备进场后应进行检查和验收，合格后才能投入使用。

该项目典型施工的关键设备是真空泵，由于真空预压工艺需要抽取地基中的水和气体，同时也带出少量土颗粒，如果不采取分离措施，水泵循环时抽取的空气过多必然会影响设备的效率和寿命，施工过程根据设计要求选用水汽分离式真空预压泵ZKJ98/BV-7.5，叶轮采用不锈钢材质[2]。

具体参数：抽气量达到45m3/h；真空度为0.096MPa；总功率为13kW。

5.2 材料要求

典型施工所用材料应严格根据设计要求进行选择，且必须经过进场抽样检验，合格后才能投入使用。

该项目主要材料的要求如下：第一，无纺土工布，密封膜的保护层，采用300g/m2的短纤针刺非织造土工布。第二，密封膜采用聚氯乙烯薄膜，其技术指标如表1所示。

表1 密封膜技术指标表

6 典型施工要点

6.1 真空预压典型施工流程图

典型施工准备—测量控制—施工通道架设—铺设编织土工布—打设排水通道—密封墙施工—滤管的安装—埋设膜下测头—铺设密封膜保护土工布—压膜密封沟施工—铺设密封膜—踩膜密封—埋设沉降盘及压力监测设备等—安装水气分离罐—布设电网—真空预压抽气—抽真空维护—监测与记录—验收与总结。

6.2 测量控制

应准确测量典型施工的范围、高程，现场应根据要求设置测量控制点，并按要求进行复核，要求便于日常高程测量。

6.3 施工通道架设

真空预压软基处理多为淤泥质土质，人员和设备难以直接在其上通行，应设置合理的便捷通道，该通道后续也将大范围应用于软基处理场地内，典型施工应着重验证通道的可行性和便捷性。

6.4 铺设编织土工布

典型施工铺设的编织土工布规格应与后续大规模使用的一致，并符合设计要求。铺设第一层土工布的作用是为了给后续人工作业提供工作面，同时，把水平的排水管路及外露的排水通道和表层泥浆隔离，确保不污染管路和排水板，并防止堵塞连接部位。典型施工中应对铺设位置、铺设顺序和铺设搭接等进行检验，确保各项施工符合要求，并设置合理的加宽段[3]。

6.5 打设排水通道

排水通道的材质和施工工艺是否符合大规模施工要求，是典型施工需要重点验证的项目。典型施工的排水通道材质及打设工艺应与大规模使用的一致或在典型施工过程中进行优化，使用的施打设备也应一致或在典型施工过程中进行优化，施打深度必须穿透软基加固层，并做好记录。

6.6 密封墙施工

密封墙作为真空预压施工成败的关键结构，其材质、工艺和施工措施是否能够达到密封要求，是典型施工需要重点验证的项目，应严格按设计或已经审批的方案实施，可在典型施工过程中进行优化，确保密封墙的密封性满足要求。

6.7 滤管安装

典型施工滤管材料选择应符合设计要求并与后续大面积施工使用的一致，主管和支管的搭接形式应在典型施工中进行验证。

6.8 埋设膜下测头

膜下测头即膜下真空度测量采气端，典型施工使用的材料和连接工艺应符合设计要求并与大面积施工使用的一致或在典型施工过程中进行优化。典型施工中应对测头的外包形式是否有效进行验证，并按要求确保膜下真空测头与滤管和主管分开，布设的数量和分布位置应严格按设计或批准的方案实施，真空测头和真空表的连接方式及出膜方式也应在典型施工中验证，确保真空表能准确反映膜下真空度[4]。

6.9 铺设密封膜保护土工布

典型施工中铺设土工布的主要作用是，在抽真空过程中，防止管路或排水板在真空压力下顶破或刺破密封膜，确保真空预压加固效果。土工布材质应符合设计要求并经检验合格，同时应在典型施工中验证铺设方式是否适宜大面积展开施工，尤其是应根据地形和各种管路埋设的情况全面验证并确定适宜的铺设方向、一次铺设的面积、铺设的搭接方式、铺设过程中出现刺破或者撕裂的修补方式等，铺设完成后的外延预留长度和固定方式也应在典型施工中明确。

6.10 压膜密封沟施工

压膜密封沟是在典型施工中应着重验证效果的工序，施工过程应严格按设计或已经批复的施工方案实施，可以在典型施工过程中进行优化。压膜沟应深入不透水土层，且厚度不小于0.5m；挖沟时如遇到塑料排水板，应将排水板沿沟边向上插入砂垫层中，不能剪断；开挖完成后应清除沟内的杂物。

6.11 铺设密封膜

典型施工所用密封膜材料应符合设计要求，产品送检合格后才可投入使用。膜不宜拉得太紧，各处膜的松紧保持大致均匀。典型施工过程中应验证铺设工艺是否符合大面积展开施工的要求。铺设的摆放位置、铺设方向、使用工具、一次投入人力等都要在典型施工中进行验证。铺膜时的防护措施也是验证的重点，铺设完成后应仔细检查，确保密封膜完好无损，若有破裂情况，应及时修补。

6.12 踩膜密封

典型施工时应验证踩膜密封工艺是否符合大面积展开施工的要求，典型施工的踩膜顺序必须严格按要求落实，踩膜过程必须分层踩膜固定，应在第一层的踩入深度符合要求后，再踩第二层，同时每层应从密封膜黏合处开始踩入，防止黏合处在踩膜过程中撕裂，踩膜完成后应全面检查。

6.13 埋设沉降盘及压力监测设备等

典型施工中监测设备的埋设应着重验证埋设的方式和外设保护方式，确保监测设备根据设计要求埋设到位，便于后续采集监测数据以及维护。

6.14 安装水气分离罐

典型施工中选用的水气分离罐材质和规格应与大规模使用的一致，并验证其功能是否符合要求，同时，应按要求确保水气分离罐安装准确，进水和出膜口在一个平面，使得真空泵能发挥最大效率。

6.15 布设电网

典型施工中应着重考虑电网布设的安全性和科学性，便于后续大规模展开施工。施工前应有专业电力工程师进行全面规划和验算，并制定方案，典型施工区域内的用电布设应按方案执行，并对方案进行检验，在确保用电安全的同时也应着重考虑优化用电设备投入，避免浪费，同时，典型施工也应检验用电设备及电缆脚架等包裹措施，避免施工中破坏密封膜。

6.16 真空预压抽气

典型施工真空预压抽气过程是对整个系统的全面检验，当水气分离罐的真空度达到设计要求后，开始试抽真空，同时全面检查密封膜和密封墙是否存在漏气现象。典型施工中必须严格控制抽真空的速率，避免对加固区周围土体造成瞬间破坏。可根据验算先开启部分水气分离罐泵，随后逐步增加工作台数；当真空度达到60kPa 时，进行全面检查，确认无漏气现象后，全部开启抽真空设备，将膜下真空度提高到设计值。

6.17 抽真空维护

典型施工在抽真空维护期间应着重验证密封膜和出膜装置的保护措施是否有效、真空泵维护措施是否可行，检验所有设备是否能全天候运行，保障抽真空的效率，发现问题应及时分析原因，并提出优化方案。

6.18 监测与记录

典型施工期间应严格根据设计要求开展监测，也可加密监测频率，每天按规定的时间，对真空度、设备运转情况、供电情况及其他与真空预压有关的施工情况均进行详细记录，其中抽真空开始时间、膜下压力达到设计要求值所需时间等重要节点时间应如实详细记录，并做好台账[5]。

6.19 验收与总结

当膜下真空度稳定在80kPa 以上后，根据监测报告计算真空预压卸载时间。同时应对密封膜是否存在破损、排水滤管能否适应地基变形、监测设备的运行情况等进行全面检查，形成总结报告，明确大规模施工的工艺、方法和质量安全保障措施。

7 结语

真空预压作为排水固结的常见施工方法，在水运工程行业多用于码头后方陆域工程和吹填造地等项目的软基处理，在大面积开展真空预压前需要进行典型施工，典型施工中要注重施工准备、测量控制、施工通道架设、铺设编织土工布、打设排水通道、密封墙施工、滤管安装、埋设膜下测头、铺设密封膜保护土工布、压膜密封沟施工、铺设密封膜、踩膜密封、埋设沉降盘及压力监测设备等、安装水气分离罐、布设电网、真空预压抽气、抽真空维护、监测与记录、验收与总结等要点，以保障实现预期的地基处理效果，提升水运工程施工水平，进而为我国水运工程行业的发展提供助力。