10真空预压施工工艺工法

1、真空预压施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-LJLM-0110-2011)第四工程有限公司 戴书军1. 前言1.1 工艺工法概况真空预压法早在上世纪 50年代初由瑞典人提出并应用，但在我国直至 70 年 代末期一直末能得到广泛应用， 1980 年，交通部第一航务工程局科研所在天津新 港开展现场试验研究，解决了实用密封薄膜、抽真空装置等关键施工工艺，使该 法达到实用阶段。真空作用下土体的固结过程，是在总应力基本不变的情况下，孔隙水压力降 低、有效应力增长的过程。因此，在经过真空预压加固后的地基上施加建筑物荷 载时，既不会发生地基失稳问题，又不会产生有害的残余沉降与差异沉降。目前， 真空预压法已在

2、港口工程、化工、建筑、公用事业和机场等工程中得到实际应用， 加固面积已超过 150 万平方米，取得了良好的技术经济效果。1.2 工艺原理 真空预压法的过程是在地基表面铺设密封膜，通过真空设备抽真空，使密封 膜下砂垫层内和土体中垂直排水通道内形成负压，使土体与排水通道、垫层之间 形成压差，在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，孔隙水压力 随之降低、有效应力增长，加速孔隙水排出，从而使土体固结、强度提高的软土 地基加固法，以达到最终加固地基的目的。2. 工艺工法特点2.1 加固过程中土体除产生竖向压缩外，还伴随侧向收缩，不会造成侧向挤 出，不会引起地基失稳，特别适于超软土地基加固，因而

3、施工时无须控制加荷速 率，荷载可一次快速施加，加固速度快，工期短。2.2 施工机具和设备简单，便于操作；施工方便，作业效率高，加固费用低。2.3 施工中无噪音，无振动，不污染环境。3. 适用范围 适用于加固淤泥、淤泥质土和其他能够排水固结而且能形成负超静水压力边界条件的软粘土地区地基加固4. 主要引用标准公路工程质量检验评定标准JTGF801公路路基施工技术规范JTG_F10铁路路基施工规范TB10202真空预压法加固软土地基施工技术规程HG/T 20578。5. 施工方法在基底表面铺设密封膜，通过真空射流泵将密封膜下面的加固范围土体抽真 空，施工过程主要包括：铺设砂垫层、设置塑料排水板、安装

4、抽真空系统、铺设 密封膜、抽真空。盛帥 SHEICZHOUIET.COH密般图1真空预压施工示意图126. 工艺流程及操作要点6.1施工工艺流程真空预压施工工艺流程见图2。图2真空预压施工工艺流程图6.2操作要点6.2.1铺设砂垫层采用中粗砂作为滤水层，其厚度一般为 400mm要求表面平整，厚度均匀，其 误差不大于土 20mm原地势高低起伏太大时应设法调整。6.2.2插打塑料排水带插板机是利用沿竖直轨道上下运动的震动锤将穿有塑料排水带的钢套管插入 地下，当套管向上拔起时，位于钢管下端的桩靴把排水带留滞在地下，在土体内 形成竖向排水通道。桩靴是保证塑料板埋置深度的关键，对于不同的土体，可以 采用

5、不同的桩靴。图3中A所示的角钢桩靴用于穿透土层中有砾石或硬层的地基， 图3中B所示的钢筋桩靴在穿透较软土壤时使用。角钢桩靴使用时需用缝合钉按 图3中A所示方法缝合，以防排水带从桩靴上拔脱，角钢桩靴的长度应比桩管直 径大1020mm以便让淤泥挂住桩靴把水带留在桩孔内。MB-1图3桩靴示意图排水带的平面位置和埋置深度应严格控制，水平间距允许误差不大于土100mm埋置深度允许误差不大于土 300mm为了防止埋置深度不够，除了要根据 土质条件选择合适的桩靴外，操作时应让桩管插够深度后缓缓向上拔管，待确认 排水带下端锚固好后再加快拔管速度。6.2.3设备安装设备安装包括安装滤水管网、真空泵、真空表，挖压

6、膜沟，铺塑料密封膜及 填筑挡水墙等工序。1铺设滤水管滤水管采用？100mmPV管材制作，在管壁上按每60mn钻占一圈？10小孔，然后 在管表面缠裹两层加厚无纺土工布， 并用16#铅丝按每100mm-道绑扎牢，管接头 可用配套的塑管接头，也可用胶管接头。安装和绑扎时都应注意把绑扎铅丝一顺向下，以防朝上时扎破密封膜。滤水管应埋在滤水层的中间，上下厚度要均匀。滤水管网的布置有3种方法，见图4。滤水管的间距不大于8m外侧管距膜沟中 心线距离不大于4m图4滤水管布置意图2真空泵射流式真空泵性必须完全满足使用要求。3加固单元划分和工艺系统设计在一张完整的密封膜复盖下的加固地块为一个单元。一般情况下，加固单

7、元 的面积不大于10000吊，不小于2000m2,过大会增加施工难度，过小则对工程成本 不利。此外还应根据地形和地势条件灵活掌握，划分加固单元的技术条件有：（1 ）地块的长边和短边之比不大于 3:2。（2）地块的地势要平坦，相对高差不大于 0.3m。工艺设计包括管网平面布置、泵及电器线路布置、真空度探头位置确定、沉 降观测点布置以及设计有特殊要求的其它设施的布置和配备。4密封膜铺设根据所需真空度，一般密封膜应铺设 34层，铺膜前应先将压膜沟挖好。铺 膜应选择无风的好天气，铺膜工作应在白天一次完成，铺膜要集中人力，并要准 备足够数量的氯丁胶和一台高频热合机及部分备用的整卷塑料膜。施工人员必须 穿

8、无钉软底鞋，在统一组织指挥下进行铺膜作业。铺膜沿着长边的一侧开始，认 真检查塑料膜有无开焊、破孔，并及时修补。相邻两层密封膜的接缝必须错开 500mm以上，严禁焊缝重叠。大片撕裂处要 用热合机缝合。铺膜后应立即填压膜沟，以防遇大风将密封膜掀坏。压膜前保持压膜沟里有200300mn深的水，先把膜浸入水底，再在膜上压一 层粘土，当泥浸透后要求由人工将粘泥踩成泥浆，然后再在沟里填粘土，并分层 轻轻夯实。膜沟填实后再做挡水埝，埝高600800mm同一地块的埝顶要在同一 平面上，高差不大于 100mm。抽气管需穿过密封膜，膜和钢管的接口处需采取特殊的密封措施，其目的既 要把接口处压密实，又要防止抽气时将

9、密封膜拉裂。6.2.4 真空预压1 试抽气阶段 抽气开始时，将所有抽气泵同时开启，认真观察真空度的变化，正常情况下， 开泵后24h，泵口处的真空度就能达到20kPa,此阶段要多安排人员在地块内和 膜沟附近认真查找漏气部位，发现一批停泵修理一批，反复寻找，反复修理，直 至无漏气点为止。当膜内真空度达到 40kPa 时应停泵，进行一次全面检修，检修 内容包括：1 ）挡水埝和膜内外侧的地面有无裂焊、塌陷，并查明原因进行加固处理。2 ）预压区内有无过大的不均匀沉降，如沉降呈塌陷形时要剪开密封膜用砂填 平。3 ）电器、机械是否完好，真空表灵敏度是否正常。2 抽真空 经过检查、修理，再抽气时真空度会提高很

10、快，此时更应注意观察整个预压 区内有无异常，因为随着真空度的提高 .一旦发生故障情况比较突然，会造成较大 的损坏，而且不易修复。经过 24h 抽气，如情况正常，便可向埝内灌水。覆水有两个作用，一是覆水后可以在三层膜间形成很薄的夹水层，增加膜的 密封性能；二是防止直接暴晒塑料膜，减缓膜的老化。6.2.5 监测与检测验收1 监测项目及频率 监测仪器应在打设塑料排水板后，铺设密封膜前布设 , 其数量及布设应满足设 计要求。施工过程中应对地表沉降、膜下真空压力、孔隙水压力、侧向位移、深 层分层沉降、地下水位等项目进行监测由于检测设备与技术限制，施工单位一般 只进行地表沉降监测，其余项目均由第三方专业检

11、测单位实施。各监控项目的观 测频率应满足下列要求 :1）膜下真空压力每24h观测1次。2）孔隙水压力、地表沉降和塑料排水板内部真空压力在加载初期每天1 次，中后期 24d 观测 1 次。3）其余监控项目在加载初期每12d观测1次，中后期35d观测1次。4）加固区周围有建筑物和地下管线或采用真空联合堆载预压时对侧向位移加 密观测。2验收真空预压抽真空持续时间应符合设计要求，设计无要求时应持续25个月。真空压力每4h观测一次，衡量是否达到预压要求，是以膜内真空度的最低值不小 于80kPa,并且保持稳定。地基表面沉降量控制采用双控，即累计沉降量达到设计 要求；且在确保真空度不低于 80kPa时，连续

12、5d的日平均沉降量不大于0.5mm 地基固结度已经达到设计要求的 80%寸，经有关各方验收，即可终止抽真空。施工结束后应钻探取土进行土工试验以及现场检查地基土十字板剪切强度， 静力触探值及要求达到的其它物理力学性能。6.2.6设备拆除与清理所有的设备、管网都应进行保护性拆除，滤水管网起出后，应将管内的泥土 用水冲洗干净，晾干后集中堆放以备再用。射流泵和清水泵都应检修保养，真空 表应进行校验。塑料薄膜也应清理干净，挡水埝应就地平整。7. 劳动力组织真空预压施工每10000卅工程量的劳动力计划见表1,具体可根据工程规模等 情况进行调整，以满足施工略有富余为原则。表1施工作业劳动力配备序号项目工种人

13、数备注1铺筑砂垫层普工20人工配合小型机具2插板作业机械操作工2按1台桩机1个作业班配备指挥1普工63挖膜沟、筑埝普工10以每10000卅临时配备4铺膜普工10以每10000m2临时配备5设备安装电工4以每10000m2配备钳工4普工106抽气运行电工2按三班制运行，每班正常人员 配备（白班进行修补，增加普工34人）钳工1测量工2运行工3普工48. 主要机具设备真空预压工程主要施工机械设备见表2，具体数量和机械型号等根据工程规模、特点等进行调整配备，以满足施工略有富余为原则。表2每10000m2所需主要机具数量序号名称单位数量备注1真空射流泵台682滤水管m140016003塑料薄膜2 m35

14、000380004真空表块12 165沉降观测标尺件206自动控制记录仪套1273HA-9型离心式水泵台358IJB-16型履带式插带机台19. 质量控制9.1易出现的质量问题9.1.1有砂垫层中夹杂石块等杂物刺破密封膜；9.2.2塑料排水板打设时排水板扭结、断裂或淤泥进入带芯堵塞输水孔，影响 到塑料排水带的排水效果。9.2保证措施9.2.1整平加固区场地，清除杂物，并铺设砂垫层。为避免塑料密封破损，砂 垫层表面不得存留石块及其他尖利杂物。9.2.2滤管周围须用砂填定，并用磁盘埋好，埋砂厚度以5cm左右为宜。砂料中的石块、瓦砾等尖利杂物必须清除干净，以免扎破密封膜。9.2.3铺膜挖沟时挖出的土

15、堆在沟边平地上，不得堆在砂垫层上。还应避免 砂粒滑入沟中。薄膜应事先仔细检查，铺设时四周应放到沟底，但不要拉得过紧， 沟中回填的粘土要密实且不夹杂砂石。9.2.4塑料排水带滤水膜在转盘和打设过程中应避免损坏，防止淤泥进入带 芯堵塞输水孔，影响到塑料排水带的排水效果。9.2.5打设塑料排水带时严禁出现扭结断裂和撕破滤膜等现象。10. 安全措施10. 1主要安全风险分析主要安全风险包括施工现场用电安全、机械伤害等方面。102 保证措施10.2.1 无论是电工或运行工，上岗值班必须两人同岗，严禁单人上岗。必须 坚持定期安全检查制度。强风、暴雨后应立即进行线路和用电设备检查。10.2.2 插桩作业如遇

16、雷雨天，必须停止作业，并把桩管插入地里。10.2.3 机械作业插板机卷扬机钢丝绳必须经常检查，及时更换。震动锤的所 有紧固件必须有防振自锁装置，并要经常检查、紧固。10.2.4 插板作业必须专人指挥，特别是穿桩靴的人员必须动作协调，严防人 身伤害。11. 环保措施11.1 加强对施工燃料、 工程材料、 设备、废水、生产生活垃圾的控制和治理， 对产生的废弃物集中存放，集中处置。11.2 对施工现场、运输便道等易产生粉尘的地段定时进行洒水降尘，勤洗施 工机械车辆，使产生的粉尘污染程度减至最小。12. 应用实例12.1 工程简介广州大学城市政道路工程一标段工程，我公司承建管段全长 6.75km，其中软 基处理主要工程数量有：真空预压15000叭水泥搅拌桩25.23万m塑料排水板 93.08 万 m。12.2 施工情况标段地层全部为软土地基，地层自上而下依次为第四系人工填杂土、淤泥及 风化变质岩，软土含水量大，强度低，不适宜直接填筑路基。其中真空预压处理 部分