真空預(yù)壓施工工藝工法

1、.真空預(yù)壓施工工藝工法（QB/ZTYJGYGF-LJLM-0110-2011）第四工程有限公司 戴書軍1.前言1.1工藝工法概況真空預(yù)壓法早在上世紀50年代初由瑞典人提出并應(yīng)用，但在我國直至70年代末期一直末能得到廣泛應(yīng)用，1980年，交通部第一航務(wù)工程局科研所在天津新港開展現(xiàn)場試驗研究，解決了實用密封薄膜、抽真空裝置等關(guān)鍵施工工藝，使該法達到實用階段。真空作用下土體的固結(jié)過程，是在總應(yīng)力基本不變的情況下，孔隙水壓力降低、有效應(yīng)力增長的過程。因此，在經(jīng)過真空預(yù)壓加固后的地基上施加建筑物荷載時，既不會發(fā)生地基失穩(wěn)問題，又不會產(chǎn)生有害的殘余沉降與差異沉降。目前，真空預(yù)壓法已在港口工程、化工、建筑、

2、公用事業(yè)和機場等工程中得到實際應(yīng)用，加固面積已超過150萬平方米，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效果。1.2工藝原理真空預(yù)壓法的過程是在地基表面鋪設(shè)密封膜，通過真空設(shè)備抽真空，使密封膜下砂墊層內(nèi)和土體中垂直排水通道內(nèi)形成負壓，使土體與排水通道、墊層之間形成壓差，在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，孔隙水壓力隨之降低、有效應(yīng)力增長，加速孔隙水排出，從而使土體固結(jié)、強度提高的軟土地基加固法，以達到最終加固地基的目的。2.工藝工法特點2.1 加固過程中土體除產(chǎn)生豎向壓縮外，還伴隨側(cè)向收縮，不會造成側(cè)向擠出，不會引起地基失穩(wěn)，特別適于超軟土地基加固，因而施工時無須控制加荷速率，荷載可一次快速施加，

3、加固速度快，工期短。2.2 施工機具和設(shè)備簡單，便于操作；施工方便，作業(yè)效率高，加固費用低。2.3 施工中無噪音，無振動，不污染環(huán)境。3.適用范圍適用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土和其他能夠排水固結(jié)而且能形成負超靜水壓力邊界條件的軟粘土地區(qū)地基加固。4.主要引用標準公路工程質(zhì)量檢驗評定標準JTGF801；公路路基施工技術(shù)規(guī)范JTG_F10；鐵路路基施工規(guī)范TB10202；真空預(yù)壓法加固軟土地基施工技術(shù)規(guī)程HG/T 20578。5.施工方法在基底表面鋪設(shè)密封膜，通過真空射流泵將密封膜下面的加固范圍土體抽真空，施工過程主要包括：鋪設(shè)砂墊層、設(shè)置塑料排水板、安裝抽真空系統(tǒng)、鋪設(shè)密封膜、抽真空。 圖1 真空預(yù)壓

4、施工示意圖6.工藝流程及操作要點6.1施工工藝流程真空預(yù)壓施工工藝流程見圖2。圖2 真空預(yù)壓施工工藝流程圖6.2操作要點6.2.1 鋪設(shè)砂墊層 采用中粗砂作為濾水層，其厚度一般為400mm，要求表面平整，厚度均勻，其誤差不大于±20mm，原地勢高低起伏太大時應(yīng)設(shè)法調(diào)整。6.2.2插打塑料排水帶插板機是利用沿豎直軌道上下運動的震動錘將穿有塑料排水帶的鋼套管插入地下，當套管向上拔起時，位于鋼管下端的樁靴把排水帶留滯在地下，在土體內(nèi)形成豎向排水通道。樁靴是保證塑料板埋置深度的關(guān)鍵，對于不同的土體，可以采用不同的樁靴。圖3中A所示的角鋼樁靴用于穿透土層中有礫石或硬層的地基，圖3中B所示的鋼筋

5、樁靴在穿透較軟土壤時使用。角鋼樁靴使用時需用縫合釘按圖3中A所示方法縫合，以防排水帶從樁靴上拔脫，角鋼樁靴的長度應(yīng)比樁管直徑大1020mm，以便讓淤泥掛住樁靴把水帶留在樁孔內(nèi)。圖3 樁靴示意圖排水帶的平面位置和埋置深度應(yīng)嚴格控制，水平間距允許誤差不大于±100mm，埋置深度允許誤差不大于±300mm。為了防止埋置深度不夠，除了要根據(jù)土質(zhì)條件選擇合適的樁靴外，操作時應(yīng)讓樁管插夠深度后緩緩向上拔管，待確認排水帶下端錨固好后再加快拔管速度。6.2.3設(shè)備安裝 設(shè)備安裝包括安裝濾水管網(wǎng)、真空泵、真空表，挖壓膜溝，鋪塑料密封膜及填筑擋水墻等工序。1 鋪設(shè)濾水管濾水管采用ø1

6、00mmPVC管材制作，在管壁上按每60mm鉆一圈ø10小孔，然后在管表面纏裹兩層加厚無紡?fù)凉げ迹⒂?6#鉛絲按每100mm一道綁扎牢，管接頭可用配套的塑管接頭，也可用膠管接頭。安裝和綁扎時都應(yīng)注意把綁扎鉛絲一順向下，以防朝上時扎破密封膜。濾水管應(yīng)埋在濾水層的中間，上下厚度要均勻。濾水管網(wǎng)的布置有3種方法，見圖4。濾水管的間距不大于8m，外側(cè)管距膜溝中心線距離不大于4m。 圖4 濾水管布置意圖2 真空泵 射流式真空泵性必須完全滿足使用要求。3 加固單元劃分和工藝系統(tǒng)設(shè)計在一張完整的密封膜復(fù)蓋下的加固地塊為一個單元。一般情況下，加固單元的面積不大于10000m2，不小于 2000m2

7、，過大會增加施工難度，過小則對工程成本不利。此外還應(yīng)根據(jù)地形和地勢條件靈活掌握，劃分加固單元的技術(shù)條件有： （1）地塊的長邊和短邊之比不大于3:2。 （2）地塊的地勢要平坦，相對高差不大于0.3m。工藝設(shè)計包括管網(wǎng)平面布置、泵及電器線路布置、真空度探頭位置確定、沉降觀測點布置以及設(shè)計有特殊要求的其它設(shè)施的布置和配備。4 密封膜鋪設(shè) 根據(jù)所需真空度，一般密封膜應(yīng)鋪設(shè)34層，鋪膜前應(yīng)先將壓膜溝挖好。鋪膜應(yīng)選擇無風的好天氣，鋪膜工作應(yīng)在白天一次完成，鋪膜要集中人力，并要準備足夠數(shù)量的氯丁膠和一臺高頻熱合機及部分備用的整卷塑料膜。施工人員必須穿無釘軟底鞋，在統(tǒng)一組織指揮下進行鋪膜作業(yè)。鋪膜沿著長邊的一

8、側(cè)開始，認真檢查塑料膜有無開焊、破孔，并及時修補。相鄰兩層密封膜的接縫必須錯開500mm以上，嚴禁焊縫重疊。大片撕裂處要用熱合機縫合。鋪膜后應(yīng)立即填壓膜溝，以防遇大風將密封膜掀壞。壓膜前保持壓膜溝里有200300mm深的水，先把膜浸入水底，再在膜上壓一層粘土，當泥浸透后要求由人工將粘泥踩成泥漿，然后再在溝里填粘土，并分層輕輕夯實。膜溝填實后再做擋水埝，埝高600800mm，同一地塊的埝頂要在同一平面上，高差不大于100mm。 抽氣管需穿過密封膜，膜和鋼管的接口處需采取特殊的密封措施，其目的既要把接口處壓密實，又要防止抽氣時將密封膜拉裂。 6.2.4 真空預(yù)壓 1 試抽氣階段 抽氣開始時，將所有

9、抽氣泵同時開啟，認真觀察真空度的變化，正常情況下，開泵后24h，泵口處的真空度就能達到20kPa，此階段要多安排人員在地塊內(nèi)和膜溝附近認真查找漏氣部位，發(fā)現(xiàn)一批停泵修理一批，反復(fù)尋找，反復(fù)修理，直至無漏氣點為止。當膜內(nèi)真空度達到40kPa時應(yīng)停泵，進行一次全面檢修，檢修內(nèi)容包括： 1）擋水埝和膜內(nèi)外側(cè)的地面有無裂焊、塌陷，并查明原因進行加固處理。 2）預(yù)壓區(qū)內(nèi)有無過大的不均勻沉降，如沉降呈塌陷形時要剪開密封膜用砂填平。 3）電器、機械是否完好，真空表靈敏度是否正常。 2 抽真空經(jīng)過檢查、修理，再抽氣時真空度會提高很快，此時更應(yīng)注意觀察整個預(yù)壓區(qū)內(nèi)有無異常，因為隨著真空度的提高.一旦發(fā)生故障情況

10、比較突然，會造成較大的損壞，而且不易修復(fù)。經(jīng)過24h抽氣，如情況正常，便可向埝內(nèi)灌水。覆水有兩個作用，一是覆水后可以在三層膜間形成很薄的夾水層，增加膜的密封性能；二是防止直接暴曬塑料膜，減緩膜的老化。6.2.5監(jiān)測與檢測驗收1 監(jiān)測項目及頻率監(jiān)測儀器應(yīng)在打設(shè)塑料排水板后，鋪設(shè)密封膜前布設(shè),其數(shù)量及布設(shè)應(yīng)滿足設(shè)計要求。施工過程中應(yīng)對地表沉降、膜下真空壓力、孔隙水壓力、側(cè)向位移、深層分層沉降、地下水位等項目進行監(jiān)測由于檢測設(shè)備與技術(shù)限制，施工單位一般只進行地表沉降監(jiān)測，其余項目均由第三方專業(yè)檢測單位實施。各監(jiān)控項目的觀測頻率應(yīng)滿足下列要求:1)膜下真空壓力每24h觀測1次。2)孔隙水壓力、地表沉降

11、和塑料排水板內(nèi)部真空壓力在加載初期每天1次，中后期24d觀測1次。3)其余監(jiān)控項目在加載初期每12d觀測1次，中后期35d觀測1次。4)加固區(qū)周圍有建筑物和地下管線或采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓時對側(cè)向位移加密觀測。2 驗收真空預(yù)壓抽真空持續(xù)時間應(yīng)符合設(shè)計要求，設(shè)計無要求時應(yīng)持續(xù)25個月。真空壓力每4h觀測一次，衡量是否達到預(yù)壓要求，是以膜內(nèi)真空度的最低值不小于80kPa，并且保持穩(wěn)定。地基表面沉降量控制采用雙控，即累計沉降量達到設(shè)計要求；且在確保真空度不低于80kPa時，連續(xù)5d的日平均沉降量不大于0.5mm，地基固結(jié)度已經(jīng)達到設(shè)計要求的80%時，經(jīng)有關(guān)各方驗收，即可終止抽真空。施工結(jié)束后應(yīng)鉆探取土

12、進行土工試驗以及現(xiàn)場檢查地基土十字板剪切強度，靜力觸探值及要求達到的其它物理力學性能。6.2.6設(shè)備拆除與清理所有的設(shè)備、管網(wǎng)都應(yīng)進行保護性拆除，濾水管網(wǎng)起出后，應(yīng)將管內(nèi)的泥土用水沖洗干凈，晾干后集中堆放以備再用。射流泵和清水泵都應(yīng)檢修保養(yǎng)，真空表應(yīng)進行校驗。塑料薄膜也應(yīng)清理干凈，擋水埝應(yīng)就地平整。7.勞動力組織真空預(yù)壓施工每10000工程量的勞動力計劃見表1，具體可根據(jù)工程規(guī)模等情況進行調(diào)整，以滿足施工略有富余為原則。表1 施工作業(yè)勞動力配備序號項目工種人數(shù)備注1鋪筑砂墊層普工20人工配合小型機具2插板作業(yè)機械操作工2按1臺樁機1個作業(yè)班配備指揮1普工63挖膜溝、筑埝普工10以每10000m

13、2臨時配備4鋪膜普工10以每10000m2臨時配備5設(shè)備安裝電工4以每10000m2配備鉗工4普工106抽氣運行電工2按三班制運行，每班正常人員配備（白班進行修補，增加普工34人）鉗工1測量工2運行工3普工48.主要機具設(shè)備真空預(yù)壓工程主要施工機械設(shè)備見表2，具體數(shù)量和機械型號等根據(jù)工程規(guī)模、特點等進行調(diào)整配備，以滿足施工略有富余為原則。 表2 每10000m2所需主要機具數(shù)量序號名稱單位數(shù)量備注1真空射流泵臺682濾水管m140016003塑料薄膜m235000380004真空表塊12165沉降觀測標尺件206自動控制記錄儀套1273HA-9型離心式水泵臺358IJB-16型履帶式插帶機臺1

14、9.質(zhì)量控制9.1易出現(xiàn)的質(zhì)量問題9.1.1有砂墊層中夾雜石塊等雜物刺破密封膜；9.2.2塑料排水板打設(shè)時排水板扭結(jié)、斷裂或淤泥進入帶芯堵塞輸水孔，影響到塑料排水帶的排水效果。 9.2保證措施9.2.1整平加固區(qū)場地，清除雜物，并鋪設(shè)砂墊層。為避免塑料密封破損，砂墊層表面不得存留石塊及其他尖利雜物。9.2.2 濾管周圍須用砂填定，并用磁盤埋好，埋砂厚度以5cm左右為宜。砂料中的石塊、瓦礫等尖利雜物必須清除干凈，以免扎破密封膜。9.2.3 鋪膜挖溝時挖出的土堆在溝邊平地上，不得堆在砂墊層上。還應(yīng)避免砂?；霚现小１∧?yīng)事先仔細檢查，鋪設(shè)時四周應(yīng)放到溝底，但不要拉得過緊，溝中回填的粘土要密實且不夾

15、雜砂石。9.2.4 塑料排水帶濾水膜在轉(zhuǎn)盤和打設(shè)過程中應(yīng)避免損壞，防止淤泥進入帶芯堵塞輸水孔，影響到塑料排水帶的排水效果。9.2.5 打設(shè)塑料排水帶時嚴禁出現(xiàn)扭結(jié)斷裂和撕破濾膜等現(xiàn)象。10.安全措施101主要安全風險分析主要安全風險包括施工現(xiàn)場用電安全、機械傷害等方面。102保證措施10.2.1無論是電工或運行工，上崗值班必須兩人同崗，嚴禁單人上崗。必須堅持定期安全檢查制度。強風、暴雨后應(yīng)立即進行線路和用電設(shè)備檢查。 10.2.2 插樁作業(yè)如遇雷雨天，必須停止作業(yè)，并把樁管插入地里。 10.2.3 機械作業(yè)插板機卷揚機鋼絲繩必須經(jīng)常檢查，及時更換。震動錘的所有緊固件必須有防振自鎖裝置，并要經(jīng)常

16、檢查、緊固。 10.2.4 插板作業(yè)必須專人指揮，特別是穿樁靴的人員必須動作協(xié)調(diào)，嚴防人身傷害。11.環(huán)保措施11.1 加強對施工燃料、工程材料、設(shè)備、廢水、生產(chǎn)生活垃圾的控制和治理，對產(chǎn)生的廢棄物集中存放，集中處置。11.2 對施工現(xiàn)場、運輸便道等易產(chǎn)生粉塵的地段定時進行灑水降塵，勤洗施工機械車輛，使產(chǎn)生的粉塵污染程度減至最小。12.應(yīng)用實例12.1工程簡介廣州大學城市政道路工程一標段工程，我公司承建管段全長6.75km，其中軟基處理主要工程數(shù)量有：真空預(yù)壓15000，水泥攪拌樁25.23萬m，塑料排水板93.08萬m。12.2施工情況標段地層全部為軟土地基，地層自上而下依次為第四系人工填雜土、淤泥及風化變質(zhì)巖，軟土含水量大，強度低，不適宜直接填筑路基。其中真空預(yù)壓處理部分