真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法

真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法由中交第一航務工程局有限公司完成的工法01形成原因操作原理質(zhì)量控制工法特點材料設(shè)備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應用實例效益分析榮譽表彰目錄0908010基本信息《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》是中交第一航務工程局有限公司完成的工程建設(shè)類施工工法；主要完成人分別是楊京方、劉愛民、梁萌、喻志發(fā)和諸葛愛軍。該工法適用范圍主要是水運工程、石油、化工、建筑、公用事業(yè)和機場等工程領(lǐng)域，堆載材料缺乏或堆載材料價格較高，且電力供應充足的地區(qū)；新吹填的超軟土地基；碼頭岸坡或者臨近危險邊坡的區(qū)域等?！墩婵疹A壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》主要特點是：真空預壓加固區(qū)范圍內(nèi)，由于真空度分布是均勻的，所以真空預壓法的加固效果比同等條件下堆載預壓法要好；加固過程中土體除產(chǎn)生豎向壓縮外，還伴隨側(cè)向收縮，不會造成土體側(cè)向擠出，特別適于超軟土地基加固；真空預壓法在施工時荷載無須分級施加，可以一次性快速施加到80千帕以上而不會引起地基的失穩(wěn)破壞，與堆載預壓相比加載較快，可明顯縮短工期；同時在卸載時只要停止抽氣就可以了，因而施工起來簡單、容易；該工法不需要大量堆載材料，可避免堆載材料運入、運出的施工通道建設(shè)和對周邊道路造成的運輸緊張，減少施工干擾；施工中無噪聲，無振動，不污染環(huán)境；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，適于大規(guī)模地基加固，易于推廣應用；該工法還適于狹窄地段、邊坡附近的地基加固。2011年9月30日，《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部評定為國家二級工法。形成原因形成原因真空預壓法是在地基表面鋪設(shè)密封膜，通過特制的真空設(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，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。真空預壓法適用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土和其他能夠排水固結(jié)而且能形成負壓邊界條件的軟黏土。該方法在20世紀50年代初就已由瑞典的杰爾曼（AN）提出，但直至20世紀70年代末期一直末能得到廣泛應用。1980年，中交第一航務工程局有限公司（原交通部第一航務工程局）在天津新港開展現(xiàn)場試驗研究，解決了實用密封薄膜、抽真空裝置及關(guān)鍵施工工藝，使該法達到實用階段，并于1982年末成功地應用于天津新港軟基加固工程中。經(jīng)過工程實踐，真空預壓法已在水運工程、石油、化工、建筑、公用事業(yè)和機場等工程中得到廣泛應用。在港口建設(shè)行業(yè)，真空預壓法使用最為廣泛。以天津港為例，真空預壓已成為該地區(qū)首選的地基處理方法，加固軟土地基面積加固面積已超過100千平方米，取得了社會效益和經(jīng)濟效益。中交第一航務工程局有限公司在多項工程實踐基礎(chǔ)上，總結(jié)經(jīng)驗完成了《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》

。工法特點工法特點《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》在實際工程運用中顯示如下特點：1、真空預壓加固區(qū)范圍內(nèi)，由于真空度分布是均勻的，所以真空預壓法的加固效果比同等條件下堆載預壓法要好。2、加固過程中土體除產(chǎn)生豎向壓縮外，還伴隨側(cè)向收縮，不會造成土體側(cè)向擠出，特別適于超軟土地基加固。3、真空預壓法在施工時荷載無須分級施加，可以一次性快速施加到80k帕以上而不會引起地基的失穩(wěn)破壞，與堆載預壓相比加載較快，可明顯縮短工期。同時在卸載時只要停止抽氣就可以了，因而施工起來簡單、容易。4、不需要大量堆載材料，可避免堆載材料運入、運出的施工通道建設(shè)和對周邊道路造成的運輸緊張，減少施工干擾；施工中無噪聲，無振動，不污染環(huán)境。5、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，適于大規(guī)模地基加固，易于推廣應用。6、適于狹窄地段、邊坡附近的地基加固

。操作原理適用范圍工藝原理工藝流程操作要點操作原理適用范圍《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》在水運工程、石油、化工、建筑、公用事業(yè)和機場等工程中都得到應用，其適用范圍如下：1、堆載材料缺乏或堆載材料價格較高，且電力供應充足的地區(qū)。2、新吹填的超軟土地基。3、碼頭岸坡或者臨近危險邊坡的區(qū)域

。工藝原理《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》實施中，在真空作用下土體的固結(jié)過程，是在總應力不變的情況下，孔隙水壓力降低、有效應力增長的過程。真空預壓法如下圖所示：真空預壓法施工工藝示意圖

首先，需要在加固的地基上鋪設(shè)中粗砂水平排水墊層和打設(shè)塑料排水板垂直排水通道。在砂墊層上鋪設(shè)塑料密封膜并使其四周埋設(shè)于不透氣層頂面以下50厘米，使之與大氣隔離。然后采用抽真空裝置（射流泵）降低被加固地基內(nèi)的孔隙水壓力，使其有效應力增加，從而使土體得到加固。由于塑料密封膜使被加固土體得到密封并與大氣壓隔離，當采用抽真空設(shè)備抽真空時，砂墊層和垂直排水通道內(nèi)的孔隙水壓力迅速降低，與土體中的孔隙水壓力形成壓力差，在該壓力差的作用下，土體中的孔隙水壓力逐漸降低。根據(jù)太沙基有效應力原理，當總應力不變時，孔隙水壓力的降低值全部轉(zhuǎn)化為有效應力增加值。如下圖所示，孔隙水壓力從圖中原孔隙水壓力線變?yōu)槌檎婵蘸蠼档偷目紫端畨毫€，其孔隙水壓力的降低量全都轉(zhuǎn)化為有效應力的增加值。真空預壓法加固原理示意圖

所以，地基土體在新增加的有效應力作用下，促使土體排水固結(jié)，從而達到加固地基的目的。因抽真空設(shè)備理論上最大只能降低一個大氣壓（絕對壓力零點），所以真空預壓工程上的等效預壓荷載理論極限值為Pa=100千帕，當前的工藝水平一般能達到80~90千帕。工藝流程《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》的施工流程見下圖：真空預壓施工流程圖

操作要點施工單位采用《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》的操作要點為：一、場地整平施工前對預加固場地先進行場地整平，并對原地面進行方格網(wǎng)測量，準確確定場地標高。二、鋪設(shè)砂墊層砂墊層采用透水性好的中粗砂，可采用機械施工或人力鋪設(shè)，在一些地基強度極低的地基上進行砂墊層的鋪設(shè)施工，應采用人工作業(yè)，并采取相應的施工措施。如鋪設(shè)荊芭或土工織物，提高原地基的承載力。砂料進場前，須根據(jù)規(guī)范要求抽取砂樣送至具備質(zhì)量檢測資格的檢測單位檢驗。只有經(jīng)檢驗合格的砂料才允許使用。三、打設(shè)塑料排水板塑料排水板可采用常用的門架式打板機進行打設(shè)，見下圖。塑料排水板打設(shè)四、抽真空前準備1、布設(shè)濾管材料設(shè)備材料設(shè)備一、材料1、作為砂墊層使用的砂一般選用中砂或粗砂，其含泥量應不大于5%，滲透系數(shù)不宜小于5x10-3厘米/秒。2、塑料排水板的芯板材料宜選用原生料，其主要指標應滿足下表的要求。3、濾管可采用直徑為63毫米的打孔PVC硬式濾管或軟式濾管，濾管外包裹濾布。當采用軟式濾管時應滿足下表的要求：4、密封膜宜采用2~3層聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，單層密封膜的技術(shù)要求應符合下表的規(guī)定。二、主要施工機械1、塑料排水板打設(shè)機一般采用常用的門架式打板機，行走靠鋪設(shè)的軌道，也有單管和雙管之分。天津、江蘇、浙江等地都有制造生產(chǎn)單位，最大打設(shè)深度在30米左右。2、抽真空設(shè)備主要由潛水泵、射流器和射流箱組成，潛水泵的功率為7.5千瓦。射流箱平臥在密封膜上，水泵在泵箱內(nèi)采用直放自穩(wěn)式安裝方式。抽真空設(shè)備具有結(jié)構(gòu)更簡單合理，安裝更方便，穩(wěn)定性更強，維修更簡單方便，運輸更便利等優(yōu)點。質(zhì)量控制質(zhì)量控制施工單位采用《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》施工，除滿足國家行業(yè)相關(guān)設(shè)計與施工規(guī)范的質(zhì)量要求外，還要具體工程特點制定質(zhì)量要求：一、鋪設(shè)砂墊層質(zhì)量控制1、嚴格把好砂料材料關(guān)，每批材料必須抽樣檢驗，不合格材料不得使用。2、砂墊層厚度要滿足設(shè)計要求，可采用針探法、挖坑法檢測砂墊層厚度。3、砂墊層中無淤泥包和泥砂混合現(xiàn)象，無尖石、鐵器等有棱角的或尖銳的硬物。二、打設(shè)塑料排水板質(zhì)量控制1、塑料排水板按照規(guī)定進行抽檢，檢驗不合格不得使用。2、塑料排水板在打設(shè)過程中嚴禁出現(xiàn)扭結(jié)、斷裂和濾膜破損等現(xiàn)象。3、每根塑料排水板不得多于1個接頭，且有接頭的塑料排水板根數(shù)不應超過總打設(shè)根數(shù)的10%，相鄰的塑料排水板不得同時出現(xiàn)接頭。4、塑料排水板打設(shè)時回帶長度不得超過500毫米，且回帶的根數(shù)不宜超過總根數(shù)的5%。安全措施安全措施施工單位采用《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》施工時，除應執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應遵守注意下列事項：1、建立完善的施工安全保證體系，加強施工過程中的安全檢查，確保作業(yè)標準化、規(guī)范化。2、編制專項安全施工組織設(shè)計，并在施工過程中認真執(zhí)行。3、對參加施工的全體人員進行安全教育，貫徹安全第一的思想，不盲目追求施工進度。4、專職安全員定期對安全設(shè)施進行檢查、維護。5、對各種施工機具定期進行檢查和維修保養(yǎng)，以保證使用的安全。6、組織夜間施工時，現(xiàn)場的燈光布置一定要清晰明亮，要能達到一定的能見度方可施工。在施工過程中要相互配合、相互照應

。環(huán)保措施環(huán)保措施施工單位采用《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》的環(huán)保措施如下：1、對施工人員進行環(huán)保教育，不得隨意亂扔生產(chǎn)和生活垃圾，以保護自然與景觀不受破壞。2、施工現(xiàn)場和運輸?shù)缆芬?jīng)常灑水，減少灰塵對人的危害和環(huán)境的污染。3、施工中產(chǎn)生的塑料排水板廢料和包裝袋等雜物及時清理出現(xiàn)場，運到指定的區(qū)域。4、保持施工現(xiàn)場整潔

。效益分析效益分析施工單位采用《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》在水運工程、石油、化工、建筑、公用事業(yè)和機場等工程中得到應用。在港口建設(shè)行業(yè)，真空預壓法使用更多。以天津港為例，《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》已成為該地區(qū)首選的地基處理方法，加固軟土地基面積加固面積已超過100千平方米以上，取得社會效益和經(jīng)濟效益，與同等堆載預壓相比，一般可降低造價1/3、縮短工期1/3

。應用實例應用實例中交第一航務工程局有限公司已在多個工程項目中應用《真空預壓加固軟土地基技術(shù)施工工法》，取得社會效益和經(jīng)濟效益，其中3個應用實例分別為：1、天津港東疆港區(qū)東海岸一期軟基加固工程該工程位于天津港東疆港區(qū)。該工程2007年7月10日開工，2008年4月30日竣工，共加固地基面積約140萬平方米，工程驗收合格。2、天津東疆保稅港區(qū)（二期）用地地基加固工程該工程位于天津港東疆港區(qū)，該工程2009年10月22日開工，2010年7月31日竣工，共加固地基面積約200萬平方米工程驗收合格。3、天津港東疆港區(qū)中部主要道路工程該工程位于天津港東疆港區(qū)，該工程2010年5月26日開工，2010