真空预压法在快速加固软基的应用

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 摘要IAbstract.II 引言1 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 一、工程简介2 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 二、真空预压法的概念3 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 三、荆州市危险废物处置中心填埋场工程真空预压法设计要求： 4 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document （一）、设

2、计标准和技术要求4 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document （二）、施工程序及质量要求4 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document （三）、主要材料的性能指标： 6（四）、施工监测和效果检验7四、防渗系统工程施工的要求8 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 五、真空预压法施工方案和方法10 HYPERLINK l bookmark135 o Current Document 六、真空预压法处理软土地基的应用12 HYPERLINK l bookmark138

3、o Current Document （一）加固区面积、形状的设计12 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document （二）砂垫层施工要点12 HYPERLINK l bookmark146 o Current Document （三）竖向排水系统设计与施工13 HYPERLINK l bookmark150 o Current Document （四）水平排水系统13 HYPERLINK l bookmark154 o Current Document （五）抽真空系统的施工工艺14 HYPERLINK l bookmark158 o Current

4、Document （六）密封系统的施工工艺14 HYPERLINK l bookmark162 o Current Document 七、施工技术保证措施16 HYPERLINK l bookmark165 o Current Document 八、施工安全保证措施17 HYPERLINK l bookmark173 o Current Document 结束语18 HYPERLINK l bookmark176 o Current Document 致谢19 HYPERLINK l bookmark179 o Current Document 参考文献20摘要在软土地基处理中，真空预压法的应

5、用日益广泛，取得了很好的工程和经济 效益。论文首先阐述了真空预压法的概念，并结合笔者的实践经验，对真空预压 法在快速加固软基的应用中应该注意的工艺进行了探讨和研究，旨在对今后的真 空预压发快速加固软基提供考。关键词：真空预压，软土地基，加固，竖向排水体AbstractOn soft, the vacuum preloading method is used widely and made good engineering and economic benefits. Paper first describes the concept of the vacuum preloading metho

6、d, combined with the authors practical experience, the vacuum preloading method for the rapid application of Soft should be noted that the process was discussed and research, aims to send the next vacuum preloading reinforced soft ground to provide rapid test.Key words: vacuum preloading, soft groun

7、d, reinforced, vertical drainage引言近些年，随着我国基础建设的迅猛发展，软土的开发和利用以及围海造陆 工程的不断兴起，大型的工程建筑如港口、海防堤、超大型油罐、机场等发展迅 速。这些重大工程有时不可避免地遇到地质条件不好的软弱地基，这样的地基不 能满足工程建设的需要，必须采取一定的措施使地基满足使用要求。因此对不能 满足直接使用的天然地基进行有针对性的处理，解决不良地基所存在的承载力、 变形、稳定、液化及渗透问题，以满足工程建设的要求。一、工程简介荆州市危险废物处置中心位于湖北省化学原料药基地临海医化园区，是国 务院关于全国危险废物和医疗废物处置设施建设规划中的

8、全国31个综合性危 险废物处置中心之一。该中心占地面积220亩（其中：主厂房75亩，填埋场145 亩）。总投资2.3亿元，由德力西集团有限公司和长江电气集团公司合资创办的 德力西长江环保投资有限公司的下属公司一一荆州市德力西长江环保有限公司 投资建设运营管理。系湖北省重点工程。按照全国危险废物和医疗废物处置设施规划制定的技术路线，根据荆 州市和周边地区危险废物产生的实际情况选择技术处理方案，处置中心集焚烧、 综合利用、安全填埋三位一体的处置方式，年处理能力为3.8万吨。其中，危险 废物焚烧系统引进韩国回转窖+炉排+二燃室的先进焚烧技术，同时，炉排、消白 烟装置、二嗯英控制等多项技术填补国内空白

9、；综合利用车间废物有机溶剂回收 采用先进的自动化控制连续精馏技术，避免人与物料的直接接触，其产生的前馏 分及残渣进入焚烧炉焚烧，确保整个精馏过程安全、环保运行。填埋场突破国内 海涂建设的技术难关，将成为国内海涂填埋场建设的样板工程。荆州市危险废物处置中的建成，不仅完善了荆州市的基础设施建设，同时 也对改善荆州市的投资环境产生深远的影响，荆州市危险废物处置中心的投入运 行，将对荆州市及周边地区危险废物的科学、规范化处置起到积极的推动作用。二、真空预压法的概念真空预压系统由抽真空系统和排水排气系统两部分组成，膜上下压差一般 可维持在610730Hg，即8095kPa左右，一般取7580kPa作为设

10、计真空度。用 真空预压法加固软基时，是把大气压力作为荷载，在膜内外产生约80kPa的气压 差，使软土中的水加速排出，从而达到加固软基的目的。三、荆州市危险废物处置中心填埋场工程真空预压法设计要 求：、设计标准和技术要求1、本工程真空预压地基处理面积约51924平方米，分成A、B两区，其中A 区31740平方米，B区20184平方米。2、采用真空预压+堆载加固处理，真空预压要求膜下真空度大于80KPa。3、根据地质资料分析，表层粉煤灰在真空预压加固过程中可能存在露气问 题，为了稳妥起见在真空预压周围打设粘土密封帷幕墙处理总长度约968m。4、真空预压卸载标准：按实测沉降曲线推算的固结度大于85%

11、。连续10天实测沉降速率不大于2mm/ d。5、施工执行的主要规范和标准：建筑地基处理技术规范-JGJ79-2002真空预压法加固软土地基施工技术规程(HG/T20578-95)。塑料排水板施工规程(JTJ/ 256-96 )。湖北省标准-建筑地基基础设计规范(DB33 / 1001-2003 )o、施工程序及质量要求1、先进行场地平整全标高4.6 m。2、然后铺设直接0.4 m厚度砂垫层，允许施工偏差50 mm。3、砂垫层验收合格后再按打设塑料排水板，施工质量要求执行规范(JTJ /T256-96)第3节规定深度及规格图纸要求进行。4、在真空预压周围打设粘土密封帷幕墙，具体要求如下：先进行粘

12、土密封帷幕墙施工试验，粘土密封帷幕墙就是对地表或地下埋藏 深的透气，透水性较大的砂性土层拌入粘土，从而降低砂性土的渗透度，使其适 合于真空预压施工工艺粘土密封帷幕墙为双排，宽度1.2 m，地表开始粘土拌和， 拌和深度至设计图纸中的要求值，粘土密封帷幕墙施工工艺要求；粘土(或淤泥)掺入量不低于20%，粘土(或淤泥)质量，粘粒含量 20%；膨润土掺入量5%,膨润土粒度150-300目通过40%,可以不搀入膨 润土；泥浆浓度为1.3；开工前应对周边与围相邻处每50 m布置1组探摸孔；深度控制，穿透透水层并进入不透水层顶面标高以下1.0 m (根据设 计深度探摸孔确定最终深度)；粘土密封墙粘粒含量主1

13、5%,渗透系数K18.516.522020-454.00.12-0.14（四）、施工监测和效果检验1、监测项目和数量见监测仪器布置图，根据实测沉降曲线推算固结度， 为确定卸载时间提供依据。2、预压后对地基进行十字板抗剪强度试验及室内土工试验等，检验处理效 果，并将试验资料和施工检测资料提供建设单位。、防渗系统工程施工的要求一般规定垃圾填埋场的防渗系统工程施工应包括土壤层施工和各种防渗系统工程材料的施工防渗系统工程施工完成后应采取有效的保护措施、土壤层土壤层应采用黏土。当黏土资源缺乏时，可使用其他类型的土，并应保证渗 透系数不大于1X 10-9m / s的要求在土壤层施工之前，应对每种不同的土壤

14、在实验室测定其最优含水率、压实 度和渗透系数之间的关系土壤层施工应分层压实，每层压实土层的厚度宜为150250mm ,各层之间 应紧密结合土壤层施工时，各层压实土壤应每500m”2取35个样品进行压实度测试、高密度聚乙烯(HDPE)膜HDPE膜材料在进填埋场交接前，应进行相关的性能检查在安装前，HDPE膜材料应正确地贮存，并应标明其在总平面图中的安装位 置HDPE膜的铺设量不应超过一个工作日能完成的焊接量在安装HDPE膜之前，应检查其膜下保护层，每平方米的平整度误差不宜超过 20mm、HDPE膜铺设时应符合下列要求：1、铺设应一次展开到位，不宜展开后再拖动；2、应为材料热胀冷缩导致的尺寸变化留

15、出伸缩量；3、应对膜下保护层采取适当的防水、排水措施；4、应采取措施防止HDPE膜受风力影响而破坏5、HDPE膜展开完成后，应及时焊接，HDPE膜的搭接宽度应符合本规范表3. 7. 2 的规定6、HDPE膜铺设展开过程应按照附录A表A. 0. 1的要求填写有关记录，焊接 施工应按附录B表B. 0. 1、表B. 0. 2和表B. 0. 3的要求填写有关记录7、HDPE膜铺设过程中必须进行搭接宽度和焊缝质量控制。监理必须全过程监 督膜的焊接和检验8、施工中应注意保护HDPE膜不受破坏，车辆不得直接在HDPE膜上碾压、土工布土工布应铺设平整，不得有石块、土块、水和过多的灰尘进入土工布土工布搭接宽度应

16、符合本规范表3. 7. 2的规定土工布的缝合应使用抗紫外和化学腐蚀的聚合物线，并应采用双线缝合。非 织造土工布采用热粘连接时，应使搭接宽度范围内的重叠部分全部粘接边坡上的土工布施工时，应预先将土工布锚固在锚固沟内，再沿斜坡向下铺 放，土工布不得折叠土工布在边坡上的铺设方向应与坡面一致，在坡面上宜整卷铺设，不宜有水 平接缝土工布上如果有裂缝和孔洞，应使用相同规格材料进行修补，修补范围应大 于破损处周边300mm五、真空预压法施工方案和方法真空预压软基处理施工程序：真空预压施工方案真空预压施工前，应充分作 好施工准备工作，制定施工技术措施。检验沙袋、聚氯乙烯薄膜及中粗砂是否符 合技术标准及设计要求

17、，并将检验报告提交监理工程师审核批准。在取得监理工程师批准后，开始进行真空预压的下一步施工。主要施工步骤有： 测量放线一铺设主支滤排水管一铺设上层砂垫层f砂面整平一铺设聚氯乙烯薄 膜f施工密封沟f设置测量标志f安装真空泵f抽真空预压固结土层本真空预 压工程包括北岸共12个真空预压单元块，计划共使用7.5kW真空泵16台，设计总 容量预计达120kW.为确保真空预压工程的供电，发电机和供电网络布置，计划备 用75kW发电机2台；配电方式为电缆分路馈送，即在发电机棚内，设置多回路配 电箱，用截面积为的五芯橡皮铜芯软电缆沿围堰送电至各用电点，而所有的控制 箱均要考虑雨季防水与漏电保护装置。1）测量放

18、线：按图4-1 （P14）的平面布置，用经纬仪和水准仪进行12单元 块测量放样，用木桩（每20米1根）或小竹杆（内插）和白石灰放出各加固单元 边线的准确位置，并用红漆在木桩或小竹竿上，并标出砂垫层顶面的标高；木桩 与小竹竿之间也可用红尼龙绳连接。2）铺设主支滤排水管：主支滤排水管分为主（干）管和支虑管。主管为4寸 镀锌铁管，支虑管为2寸镀锌铁管，外包土工布滤水网。主管和支滤管间采用变 径三通、四通连接，同管径的对接采用丝扣连接。全部吸水管均须埋入砂层中， 并通过出膜器及吸水管与真空泵连接。在挖密封沟的同时，可进行主（干）管和 支滤管的加工、连接和安装埋设。进行此道工序的同时，应将露出砂垫层表面

19、的 塑料排水板头埋入砂垫层中。3）按照设计要求，在真空预压范围内铺设砂垫层，共需砂垫层99888立方米， 采用含泥量少于5%中粗砂，一次铺设0.25米厚。，摊铺方式采用人工分块摊铺平 整。4）为保证真空预压加固效果，两个相邻单元块之间，须开挖真空预压密封膜 沟（具体尺寸详见附图），单元块内要预留2米间隔不铺设砂垫层。密封沟布置 在各单元块的四周，在真空预压施工中它主要起周边密封的作用。根据密封沟的 位置，可分为加固块外侧的密封沟和两单元块之间的密封沟，它们分别具有不同 的断面。密封沟施工采用液压反铲挖掘机结合人工开挖，在铺设密封膜后，密封 沟还要用淤泥或粘土回填。5）在完成上述两项工作后，应先

20、拣除砂垫层表面的尖棱小石子、尖锐贝壳及 其他杂物，并人工细平砂垫层表面。待埋设完真空表测头及其他观测仪器后，用 人工将二层聚氯乙烯盐用薄膜分层铺放覆盖整个真空预压单元块。然后将膜体周 边埋入密封沟内，用淤泥、粘土回填密封沟并压实，再向上修筑密封水围堰。6）出膜连接与真空泵系统安装：真空主管道通过出膜器及吸水胶管与真空泵 连接。出膜器的连接必须牢固，密封性可靠安全。7）在完成上述工作后，即可开始抽真空及抽充密封水膜。开始抽真空以后， 加固单元块内膜下真空度会持续上升。当其膜下真空度达到并稳定在80KPa以上 时，即进入真空预压工程的正常预压阶段。根据我司的施工经验，在试抽真空二 十五天左右，即可

21、进入正常真空预压阶段。8）真空预压卸荷验收当真空预压加固单元块在膜下真空度达80KPa的条件 下连续抽真空三个月，或地基固结度UtN80%时，即可以停机卸荷，交工验收。六、真空预压法处理软土地基的应用目前，真空预压加固危险废物安全填埋场中的软土地基的应用越来越广泛。 如荆州市危险废物安全填埋场工程，一期填埋场总容积为12万立方米，共分为 七个填埋单元，主要由双层防渗系统、排水、排气系统、沉降监测系统、地下水 监测、覆盖系统组成。主要接收填埋各企事业单位无机废物、重金属污泥、飞灰 及本危废处置中心焚烧系统所产生的残渣、飞灰等危险废物。真空预压加固软土 地基的设计实际上是合理布置排水系统和加压系统

22、的关系，使地基在受压过程中 更有效的排水固结，增加地基土层强度以满足逐渐加荷条件下的地基稳定性，并 加速地基沉降以满足建筑物对沉降的要求。（一）加固区面积、形状的设计加固区面积尽量大、周长尽量小加固效果愈好，所以在工程其他各项参数 基本确定的情况下，圆形的加固区的加固效果是最好的，在实际工程中圆形的加 固区比较少见，故在条件允许的情况下，要使加固区形状尽量接近正方形，避免 不规则形状。（二）砂垫层施工要点膜下砂垫层可根据软土表层情况采取机械铺设或人工铺设，但不论采用何 种施工方法，都应避免对软土表层的扰动，以防造成砂和淤泥的混合，影响到垫 层的排水效果。施工过程中注意以下几点：施工前对加固场地

23、进行清表。考虑 到后期排水板的施工和整个密封系统的密封性，一定要清除加固区内及加固区边 缘23m范围内的树根、石块、拆迁建筑物基础、垃圾等，并要求用细粒土回填 桩穴、巢穴。清表后施做30cm厚8%的灰土起拱层。石灰土现场拌和均匀，碾压 整平，形成中间高两边低，约2%的横坡。施工顺序：先铺设砂垫层30cm厚， 接着施工排水板，最后铺设剩下的20cm，并将施工好的排水板折埋其中；铺 设过程中，要将砂中混有的铅丝、玻璃及其他锋利物清除干净，保证膜下砂垫层 面层4cm厚度范围内不得有带棱角的硬物。膜下砂垫层的密实度可不做过高要 求，但砂垫层的平面尺寸和厚度要符合设计要求，且厚度均匀，误差不大于 1h/

24、10（h为砂垫层设计厚度）。（三）竖向排水系统设计与施工竖向排水体的取舍取决于工程要求和地质条件，当软土层厚度小于5m或含 有较多薄粉砂夹层且工期允许，预计固结速率能满足工程要求的可不设竖向排水 体，必须在设置加压系统的基础上设置排水系统。竖向排水体的本质作用就是增 加土体竖向渗透性，竖向排水体的通气通水的有效性直接影响到真空预压的效 果。塑料排水板是目前最经济、效果最好的竖向排水体。塑料排水板主要有以下 几个方面的技术性能：（1）良好的力学性能；（2）足够的纵向通水能力；（3） 较强的滤膜渗透性和隔土性。所以塑料排水板已经基本取代了以前的普通砂井和 袋装砂井。排水板在施工时或多或少要对周围土

25、体造成一定的扰动，扰动的结果 是形成一定厚度的扰动涂抹层，渗透性明显降低。涂抹层厚度的大小和渗透性降 低的程度主要与施工所用的导管大小、形状、打入的动力（静压或振动）和操作的 方法有关。常用导管的直径都比排水带的等代直径大1倍以上，并采用振动挤压 成孔，所以常形成较厚的涂抹层，并明显降低原地基土的渗透性，从而影响固结 的效果。施工过程中，还应注意施工后场地淤泥的清理。提升套管或多或少要带 出部分淤泥，若不及时清除，聚集在板孔周围的淤泥在机械移位的过程会与砂垫 层混合在一起，这样会影响到砂垫层的排水效果。（四）水平排水系统水平排水系统包括主管、滤管及砂垫层等，在真空预压加固地基过程中起 水平排水

26、和传递真空度的双重作用。主、滤管及其布置。主管、滤管的布置方式 可以有很多，一般根据真空泵数量、加固区形状及大小等工程实际情况。滤管孔 眼的密度和主管、滤管的布置方式能够影响真空能量的分配，在抽真空的初期可 以调控真空度的分布，但是渗透性好的砂垫层可以认为是自由排水的通道，所以 随着时间进行，真空度基本分布均匀。故设计基本按照传统均匀布置，并尽量减 少管路联接处以减少能量损失。（五）抽真空系统的施工工艺一般国内采用的真空度值在7085Pka，真空度要求越高，单台真空泵控制 的面积越小;加固区土体的地质条件，主要包括各土层的透气性以及承压含水层 的情况;加固区的面积以及整个场地的密封性能等。真空

27、泵的台数目前主要是根 据经验而定，对于淤泥质土和淤泥而言，一般情况下是8001500m2一台。台数 的多少跟以下几个方面有关:设计的真空度值，整个抽真空装置的安装高程在允 许的情况下应尽量降低，尤其是循环水箱，最好能使水箱高度的一半与膜齐平， 这样设置有利于水的排出，节省能量。在实际的工程当中，尤其是对于地势低洼 而容易积水的地方，应适当的将离心泵位置抬高，以免水位太高而影响正常工作。（六）密封系统的施工工艺密封系统的好坏是真空预压成败的关键。只有密封性良好，真空度才能有 效的传递，才能有效的提高土体的有效应力，排出孔隙水，否则不仅浪费抽真空 能量，而且无法起到加固的效果。密封系统具体包括密封

28、膜、密封沟、深层密封 及地表裂缝密封等方面。在密封膜的铺设当中，要注意一些问题：1）在铺设前须清理原来砂垫层当 中的铁丝、玻璃等带尖角的东西，以防止后期其刺破密封膜。2）铺设时，膜不 要拉的太紧，铺设一般自一边开始，铺设完第一层后再铺第二层。3）密封膜必 须延顺至密封沟底，否则有可能漏气;若膜下铺设土工布时，土工布长度不要超 出密封膜。密封沟设置：目前通常采用密封沟的方式进行真空预压加固区四周的密封。 沟宽取决于挖沟方式和铺膜方式，一般采用人工方式挖沟时宽度在80cm左右， 采用机械的相对小一些。沟的深度一般在1.5m左右，挖深视该处的密封情况而 定。如果密封沟底或两侧有渗透性较好的夹层时，应

29、挖除夹层，并回填软粘土。 沟挖完以后，首先将真空度、孔压等管线沿沟底引出全沟外，再铺设密封膜和回 填粘土，回填时应注意保护管线，以免其断裂或破损。承压含水层的处理：选择直径稍大于勘探孔的木桩，然后绑上干海带、黄 豆等膨胀性很强的物质，再用静压的方法将其整体打入孔中全承压含水层顶板， 待膨胀性物质吸水膨胀，木桩四周与土体摩阻力大增，从而迅速阻止了承压水的 上涌。七、施工技术保证措施1.施工质量保证措施铺设上层的砂进场前，需取样送质量工程师认可及相关 质量检测鉴定单位检验，检验合格后，方允许进场使用。抽真空的时间，与土质条件和竖向排水体的间距密切相关，达到相同的固结度， 间距越小，则所需时间越短，

30、在工期较紧时，可适当采用较小的间距，在工期要 求不严的情况下，可适当采用大一些的间距，以降低费用。加固区内要求达到的平均固结度，一般不得小于80%，如工期许可，应尽可能 采用更大一些的固结度作为设计要求达到的固结度。真空预压的效果和密封膜内所能达到的真空度关系极大。根据国内一些工程的 经验，膜内真空度一般可维持在600mmHg柱高左右，相当于80KPa的堆载压力。真空预压的总面积不得小于建筑物基础外缘所包围的面积，且应超出建筑物基 础外缘23m .每块薄膜覆盖的面积应尽可能大，如需分块预压时，每块间距不宜 超过24m，且每块预压区应至少设置两台真空泵。真空预压的密封膜应采用抗老化性能好、韧性好、抗穿刺能力强的不透