真空預(yù)壓加固地基工法

1、真空預(yù)壓加固地基工法編制單位：批準(zhǔn)部門：工法編號(hào)：主要執(zhí)筆人；1概況2.2工作機(jī)理2.3工藝流程2.3工藝流程3.4施工方法及操作要點(diǎn) 3.5勞動(dòng)組織9.6安全注意事項(xiàng)107技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)108工程實(shí)例11i1概況1.1定義真空預(yù)壓是真空吸水加固軟土地基施工工藝的簡(jiǎn)稱，該工藝適 用于非固結(jié)或欠固結(jié)軟弱土地基的表面加固，一般加固深度達(dá)10m。我國沿海不少地區(qū)，第四紀(jì)海相沉積層厚度大，土的粒徑細(xì)，天然含 水率高達(dá)4760%,孔隙率已高達(dá)1.31.4。上述地質(zhì)經(jīng)過真空預(yù)壓， 可使其承載力成倍提高。1.2工法的形成真空預(yù)壓施工技術(shù)是80年代初期發(fā)展起來的應(yīng)用技術(shù)，目前是 交通部一航局的專利。由于三公司是

2、同期開發(fā)研究的單位之一， 并掌 握了成熟的施工技術(shù)，擁有這項(xiàng)專利的使用權(quán)。1.3工法特點(diǎn)和適用范圍本工法著重講述了真空預(yù)壓的加固機(jī)理、施工工藝、操作方法、 材料機(jī)具配備、勞動(dòng)力組合以及主要的安全技術(shù)措施。 本工法除了適 用于真空預(yù)壓施工外，其中插板工藝還適合于堆載預(yù)壓的插板施工。2工作機(jī)理如圖1所示，整張的塑料膜經(jīng)土捻壓實(shí)后，在土體表面形成密封 罩，罩內(nèi)的塑料排水板、濾水管、砂墊層連通成為一個(gè)密閉系統(tǒng)，在 真空泵的作用下，在密封罩下的土體內(nèi)形成真空負(fù)壓。由此，一方面 將土體內(nèi)原有的孔隙水壓力降低；另一方面，在罩外大氣壓力作用下 以及罩內(nèi)上部土體失去飽和水對(duì)土體浮力后增加了對(duì)下部土體的作 用力，

3、使下部土體的有效應(yīng)力增大，從而達(dá)到固結(jié)的目的（見圖 1）。143工藝流程鋪濾水層前期準(zhǔn)備階段插排水板筑擋水琮鋪 塑料膜工藝設(shè)備安裝階段真空預(yù)壓階4施工方法及操作要點(diǎn)4.1施工準(zhǔn)備階段對(duì)于表面軟弱的地基，必須先做工作墊層，以使加固工作得以進(jìn) 行。4.1.1工作墊層工作墊層由鋪荊笆和填干土兩道工序組成，做法為：先鋪荊笆， 選用當(dāng)年柔韌的荊笆，在軟土表面按順序滿鋪兩層，荊笆的塊與塊之 間搭接200mm,并用1416娜絲按500mm間距綁扎牢，層與層之 間要錯(cuò)縫。然后填干土（如無干土或遇雨季施工，則需填山皮土或土 石屑），厚度不小于400mm。填土只能由人工用小推車進(jìn)行，嚴(yán)禁用 機(jī)械作業(yè)，亦禁止在加固

4、區(qū)內(nèi)堆放土，以防止被加固土受到擾動(dòng)而影 響下道工序施工和造成回填材料浪費(fèi)。4.1.2鋪濾水層濾水層的材料通常用中粗砂，也可用不帶利刃的其它小顆粒材料 代替（如電廠的工業(yè)廢料、液態(tài)不查等），其作用是在土體上表面形成 水平排水通道，濾水層厚度為 400mm,作業(yè)要求表面平整，厚度均 勻，厚度誤差不大于士 20mm,如原來地勢(shì)高低起伏太大時(shí)，在鋪干 土和鋪濾水層時(shí)設(shè)法調(diào)整。鋪濾水層也必須由人工用小推車進(jìn)行。4.2工藝設(shè)備安裝工藝設(shè)備安裝包括插塑料排水板，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。4.2.1插塑料排水板4.2.1.1排水板SPB型塑料排水板，是專門用于土

5、體排水的專用材料，用于豎向 排水的有I型和II型兩種規(guī)格。塑料排水板由槽形塑料芯帶和透水性 很好的加厚無紡布組成（見圖3）。推薦采用II型板，其排水效果更好。圖3AA圖44.2.1.2插板機(jī)插板機(jī)是將塑料排水板按設(shè)計(jì)要求的深度插入地基土內(nèi)的施工機(jī)械。推薦采用我局三公司設(shè)計(jì)制造的MDZ ZO型門式震動(dòng)插板機(jī)，該機(jī)是目前在用的幾種機(jī)型中技術(shù)性能較好的一種，設(shè)計(jì)插板深度20m, 一次作業(yè)可同時(shí)插設(shè) 2付排水板，每班作業(yè)可插板 2500 3000延米。也可采用河北興隆機(jī)械廠制造的 S20型履帶式插板機(jī) 和一航局制造的MD 15型門式單管插板機(jī)，此外也有用履帶式打樁 機(jī)改制的插板機(jī)。4.2.1.3插板機(jī)

6、的工作原理插板機(jī)是利用沿豎直軌道上下運(yùn)動(dòng)的震動(dòng)錘將穿有塑料排水板 的鋼套管插入地下，（見圖4）,當(dāng)套管向上拔起時(shí)，位于鋼管下端的 樁靴把排水板留滯在地下，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(duì)于不同的土體，可以采用不同的樁靴。圖 5a所示的角鋼樁靴用于穿透土層中有礫石或硬層的地基，圖5b所示的鋼筋樁靴在穿透較軟土壤時(shí)使用。角鋼樁靴使用時(shí)需用縫合釘按圖 5a所示方法縫合，以防排水板從樁靴上拔脫，角鋼樁靴的長(zhǎng)度應(yīng)比 樁管直徑大20mm,以便讓淤泥掛住樁靴把水板留在樁孔內(nèi)。鋼筋樁 靴一般不用縫合，因?yàn)楫?dāng)排水板露出樁尖時(shí)，由于淤泥迅速回涌便將 排水板彎折部分?jǐn)D貼在一起，加之鋼筋

7、兩端露在排水板外頭，足可以 將排水板錨固住。4.2.1.4插板的操作要點(diǎn)4.2.1.4.1插板前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和地塊形狀，進(jìn)行布點(diǎn)平面設(shè)計(jì)， 接近加固區(qū)周邊的排水板應(yīng)離開鋪膜溝中心線12001500mm,門式插板機(jī)轉(zhuǎn)向比較困難，因而行走方向應(yīng)沿地塊長(zhǎng)方向安排。4.2.1.4.2排水板的平面位置和埋置深度應(yīng)嚴(yán)格控制，水平間距允 許誤差不大于士 100mm,埋置深度允許誤差不大于士 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(shí)應(yīng)讓樁管插夠深度后緩緩向上拔管，待確認(rèn)排水板下端錨固好后再加快A圖5拔管速度。4.2.1.4.3計(jì)算單根排水板長(zhǎng)度時(shí)，除計(jì)算設(shè)計(jì)插樁深度到濾

8、水層上表面的長(zhǎng)度外，還應(yīng)考慮樁尖錨固時(shí)析起長(zhǎng)度200mm和濾水層上表面加長(zhǎng)200mm。因?yàn)闃犊字型馏w在回涌時(shí)，會(huì)把排水板向下拉， 故要求樁孔應(yīng)及時(shí)回填，回填時(shí)還需把排水板向上拉一下，以保證排 水板上端在濾水層內(nèi)的埋置長(zhǎng)度。4.2.1.4.4排水板出廠時(shí)每盤長(zhǎng)度 200m,由于不允許有接頭，必 然有大量零頭不能使用，估價(jià)時(shí)必須按實(shí)際計(jì)算。4.2.1.4.5大面積施工時(shí)，應(yīng)考慮插板機(jī)退出的停機(jī)位置及道路。4.2.2鋪管網(wǎng)和設(shè)備安裝。4.2.2.1濾水管濾水管采用?89聚氯乙烯硬塑料管制作，在管壁上按每60mm鉆一圈圖6?10小孔，每圈為6個(gè)孔。然 后在管表面先裹一層塑料窗 紗，再包一層剪去硬皮的棕

9、 皮，并用16#鉛絲按每100mm 一道綁扎牢，也可用加厚無紡 布纏裹兩層，同樣用16#鉛絲 綁扎，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(shí)都應(yīng)注意把綁扎鉛絲一順向下， 以防朝上時(shí)扎破上面的密封膜。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6),選用布置方案主要依據(jù)加固地形，其原則是盡量做到膜內(nèi)各部位的真空度均勻并節(jié)省 用料。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 4m4.2.2.2真空泵射流式真空泵是由射流器、離心式清水泵、循環(huán)水箱等組成，真 空泵是真空預(yù)壓的關(guān)鍵設(shè)備，其性能好壞直接影響加固效果，推薦采 用三公司制造的ZK 3-W

10、型臥式射流箱和ZK 3-L型立式射流 箱，經(jīng)施工檢驗(yàn)，其性能完全滿足使用要求。4.2.2.3加固單元?jiǎng)澐趾凸に囅到y(tǒng)設(shè)計(jì)4.2.2.3.1所謂加固單元是指在一張完整的密封膜復(fù)蓋下的加固地塊為一個(gè)單元。一般情況下，加固單元的面積不大于10000m2,不小于2000m2,過大會(huì)增加施工難度，過小則對(duì)工程成本不利。此外還 應(yīng)根據(jù)地形和地勢(shì)條件靈活掌握，劃分加固單元的技術(shù)條件有：(1) 地塊的長(zhǎng)邊和短邊之比不大于 3:2;(2) 地塊的地勢(shì)要平坦，相對(duì)高差不大于 0.3m,否則應(yīng)適當(dāng)劃 小單元面積。4.2.2.3.2X藝設(shè)計(jì)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(cè)點(diǎn)布置以及設(shè)計(jì)

11、有特殊要求的其它設(shè)施的 布置和配備。表1是每10000m2加固面積所需裝備數(shù)量。每10000m2所需設(shè)施數(shù)量控制表表1)丁與名稱單位數(shù)量備注1真空射流泵臺(tái)682濾水管m140016003塑料薄膜2 m:3900040000 14真空表塊12 16每臺(tái)真空泵入口處裝一 塊,每個(gè)真空探測(cè)點(diǎn)裝一 塊5沉降觀測(cè)標(biāo)尺件206閘刀箱個(gè)79一個(gè)總閘箱，其余為分箱7照明燈個(gè)688防水電纜m根據(jù)電源位置情況9工棚2 m454.2.3密封膜4.2.3.1塑料薄膜及縫合密封膜是采用厚度為 0.080.10mm的普 通白色聚氯乙烯農(nóng)用薄膜按一定要求尺寸經(jīng)熱縫合而成。 為防止熱漲 冷縮，加工尺寸應(yīng)比實(shí)際尺寸大一些。4.

12、2.3.2 鋪膜密封膜應(yīng)該鋪三層，鋪膜前應(yīng)先將壓膜溝挖好。鋪膜應(yīng)選擇無風(fēng) 的好天氣，鋪膜工作要在白天一次完成，鋪膜要集中人力，一塊 10000m2的地塊，鋪膜的人數(shù)不少于 30人，并要準(zhǔn)備足夠數(shù)量的氯 丁膠和一臺(tái)高頻熱合機(jī)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(jìn)行鋪膜作業(yè)。 鋪膜沿著長(zhǎng)邊的一側(cè)開 始，當(dāng)?shù)谝粡埬や侀_后應(yīng)組織所有人員一字?jǐn)[開認(rèn)真檢查塑料膜有無 開焊、破孔，并及時(shí)修補(bǔ)。第一層膜修補(bǔ)后才能鋪第二層、第三層。 相鄰兩層膜的合縫必須錯(cuò)開 500mm以上，嚴(yán)禁焊縫重疊。修補(bǔ)孔洞 可用小塊薄膜，要求用溫布將破孔周圍和小薄膜擦洗干凈， 再分別涂 刷氯丁膠，待膠干燥（

13、以手指摸著不粘為好）后將小塊膜粘帖在破孔 處，以兩層膜間沒有氣泡即可。大片撕裂處要用熱合機(jī)縫合。鋪膜后 應(yīng)立即填壓膜溝，以防遇大風(fēng)將膜掀壞。4.2.3.3壓膜溝與擋水垮為了保證壓膜溝的密封質(zhì)量，壓膜前如溝內(nèi)無積水時(shí)需先往溝里 灌200300mm深的水，壓膜時(shí)先把膜浸入水底，再在膜上壓一層粘 土，當(dāng)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(shí)。膜溝填實(shí)后再做擋水垮，垮高 600800mm,同一 地塊的垮頂要在同一平面上，高差不大于 100mm,為防止風(fēng)浪沖刷 和便于行走，垮頂要求壓兩層草袋裝土。4.2.3.4局部密封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

14、 施，其目的既要把接口處壓密實(shí)，又要防止抽氯時(shí)將膜拉裂。4.3預(yù)壓4.3.1試抽氣抽氣開始時(shí)，要把所有的抽氣泵都開動(dòng)，并認(rèn)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(dá)到 20kPa, 此階段要多安排一些人在地塊內(nèi)和膜溝附近認(rèn)真巡查.尋找漏氣部位，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(diǎn)為止。巡查時(shí)要特別注意壓膜溝有無漏氣，如有漏氣一定要及時(shí)停泵修 理，否則會(huì)造成膜溝決口，增加修復(fù)難度。當(dāng)膜內(nèi)真空度達(dá)到40kPa時(shí)應(yīng)停泵，進(jìn)行一次全面檢修，檢修內(nèi)容包括：(1) 擋水垮和膜內(nèi)外側(cè)的地面有無裂焊、塌陷，并查明原因進(jìn) 行加固處理；(2) 預(yù)壓區(qū)內(nèi)有無過大的不均勻

15、沉降，如沉降呈塌形時(shí)要剪開 密封膜用砂子填平；(3) 真空表靈敏度是否正常；(4) 電器、機(jī)械是否完好。4.3.2抽氣經(jīng)過檢查、修理，再抽氣時(shí)真空度提高很快，此時(shí)更應(yīng)注意觀察 整個(gè)預(yù)壓區(qū)內(nèi)有無異常，因?yàn)殡S著真空度的提高.一旦發(fā)生故障情況比較突然，會(huì)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，便可向垮內(nèi)灌水，在無外來水源時(shí)可用抽出的地下水。覆水 要求把所有的塑料膜都浸在水里，如地下水不夠也可就近抽海水。覆水有兩個(gè)作用，其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；其二是可以防止直接暴曬塑料膜，減緩膜的 老化。此外，如遇冬季施工可以起到保溫防凍作用。4.3.3觀

16、測(cè)與檢測(cè)施工單位一般只負(fù)責(zé)表面沉降觀測(cè)，其它諸如分層沉降觀測(cè)、分 層孔隙水壓力檢測(cè)、側(cè)向位移等一些測(cè)試項(xiàng)目由設(shè)計(jì)單位委派的監(jiān)測(cè) 單位負(fù)責(zé)，其目的是對(duì)設(shè)計(jì)方案和加固效果進(jìn)行評(píng)估。4.3.3.1臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)由于真空預(yù)壓的地塊處在大面積軟土地區(qū)， 附近很難設(shè)置較好的 臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。為此，除需就近選擇正式水準(zhǔn)點(diǎn)供施工觀測(cè)時(shí)對(duì)觀測(cè)結(jié) 果進(jìn)行調(diào)整外，還必須認(rèn)真做好臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。臨時(shí)觀測(cè)點(diǎn)可以用?l00mm的鋼管作鋼樁，用插板機(jī)插入地下， 鋼管下端應(yīng)達(dá)到比較密實(shí)的夾砂層。當(dāng)樁周土穩(wěn)定后(一般需15d),在樁頂澆筑混凝土墩，井埋入短鋼筋頭制成水準(zhǔn)點(diǎn)。4.3.3.2沉降觀測(cè)標(biāo)尺沉降觀測(cè)標(biāo)尺以每500m2設(shè)一個(gè)比較合理

17、，標(biāo)高底座用混凝土制 作，尺桿要選用經(jīng)烘干的紅松制作，尺桿每格讀數(shù) 5mm。為防止安 放標(biāo)尺時(shí)割破塑料膜，要求在尺座下墊兩層塑料編織袋。4.3.3.3沉降觀測(cè)沉降觀測(cè)要求每天觀測(cè)一次，如遇大風(fēng)天氣，應(yīng)在觀測(cè)記錄中注 明。觀測(cè)時(shí)必須按平面圖中的編號(hào)順序進(jìn)行。4.3.4真空預(yù)壓的技術(shù)要求衡量是否達(dá)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：（1）累計(jì)沉降量（包括插排水板前的沉降量），達(dá)到設(shè)計(jì)要求；（2）在確保真空度不低于80kPa時(shí)，連續(xù)10d的日平均沉降量 不大于lmm。4.4交工驗(yàn)收的基本程序4.4.1交工資料交工資料包括：（1）原始地面標(biāo)高

18、測(cè)量記錄（見附表1）;（2）沉降觀測(cè)記錄（見附表2）;（3）抽氣運(yùn)行記錄（見附表3）;（4）加固成果“ PzS-T”曲線圖（見附圖1）。4.4.2程序施工單位認(rèn)為達(dá)到加固要求后，應(yīng)立即將上述資料送交建設(shè)單 位，待建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位認(rèn)可后，即可辦理交工簽證手續(xù)。4.4.3清理、拆除辦理交工手續(xù)后，即可拆除設(shè)施，所有的機(jī)械、管網(wǎng)都應(yīng)進(jìn)行保 護(hù)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，涼干后 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(jìn)行校 驗(yàn)。塑料薄膜也應(yīng)清理干凈，擋水垮應(yīng)就地平整，濾水層所用的砂子， 可與建設(shè)單位方協(xié)商處理，必要時(shí)可以部分回收。5勞動(dòng)組織各項(xiàng)施工作業(yè)人數(shù)配

19、備表表2）丁與項(xiàng)目工種人數(shù)備注1準(zhǔn)備工作階段工種及人數(shù)視工程量大小、工期 要求及現(xiàn)場(chǎng)居住條件作相應(yīng)考 慮2插板作業(yè)機(jī)械操作工2按1臺(tái)樁機(jī)1個(gè)作業(yè)班配備電工1指揮1力工83挖膜溝、筑玲力工20以每10000m2配備4鋪膜力工30以每10000m2臨時(shí)配備5設(shè)備安裝電工4以每10000m3配備鉗工34力工206抽氣電工2按三班制運(yùn)行，每班正常人員配 備（白班進(jìn)行修補(bǔ)，增加力工34人）鉗工1測(cè)量工2r運(yùn)行工3力工46安全注意事項(xiàng)6.1用電安全6.1.1由于真空預(yù)壓大都在空曠荒野施工，施工作業(yè)人數(shù)少，又 處在前期開發(fā)階段，一般不可能有良好的電源條件，加之預(yù)壓階段是 帶水作業(yè)，因此用電安全必須高度重視。

20、6.1.2變壓器以下的所有施工線路，必須實(shí)行“三相五線”制。所 有用電設(shè)備必須安裝防漏電保護(hù)器， 所有的配電箱、閘刀箱必須使用 符合規(guī)定要求的鐵閘箱。進(jìn)出閘箱的電源線必須固定牢，并用橡膠護(hù) 套保護(hù)。6.1.3固定電源線應(yīng)盡量架空，無法架空時(shí)，必須采用防水橡膠 電纜，拖地電纜必須符合耐壓要求，嚴(yán)禁使用已老化的舊電纜或不合 格的產(chǎn)品，所有的電纜接頭必須有嚴(yán)格的防漏電措施，并用木椿將接頭豎起架離地面。6.1.4無論是電工或運(yùn)行工，上崗值班必須兩人同崗，嚴(yán)禁單人 上崗。必須堅(jiān)持定期安全檢查制度。強(qiáng)風(fēng)、暴雨后應(yīng)立即進(jìn)行線路和 用電設(shè)備檢查。6.1.5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。6

21、.2機(jī)械作業(yè)6.2.1插板機(jī)的安裝、拆卸必須有專人指揮，登高作業(yè)的人員必須 具有足夠的白我保護(hù)能力。6.2.2兩班制或三班制作業(yè)必須執(zhí)行班前交接制度和班后保養(yǎng)制 度。機(jī)上人員必須遵守“清洗、潤(rùn)滑、調(diào)整、緊固、防腐”的十字作 業(yè)制。6.2.3插板機(jī)卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩必須經(jīng)常檢查，及時(shí)更換。震動(dòng)錘的 所有緊固件必須有防振白鎖裝置，并要經(jīng)常檢查、緊固。6.2.4插板作業(yè)必須專人指揮，特別是穿樁靴的人員必須動(dòng)作協(xié) 調(diào)，嚴(yán)防人身傷害。6.2.5所有機(jī)械檢修時(shí)，必須切斷電源，并把閘箱鎖起來，無條 件上鎖的要掛檢修標(biāo)牌。7技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)每1m2主要材料機(jī)具用量及直接費(fèi)用參考表表3）丁與名稱單位用量單價(jià)（元）直接費(fèi)（

22、元）1材料1.1荊笆張0.6188.65.311.2中砂t0.8037.8630.291.3黃土3 m0.13414.41.931.4塑料排水板m按設(shè)計(jì)用量0.901.5塑料薄膜3 m3.21.926.141.6濾水管攤銷0.181.7電材攤銷5.601.9草袋個(gè)0.840.840.711.10其它材料1.922電費(fèi)3.243機(jī)械費(fèi)3.1插板m按插板長(zhǎng)度0.243.2預(yù)壓按預(yù)壓時(shí)間(1.80 3.0)注：如回填砂能回收，則其費(fèi)用可大大降低8工程實(shí)例1986年，三公司在天津新港東突堤后方輔建區(qū)承纜22000m2軟基加固工程，首次采用真空預(yù)壓，效果良好，現(xiàn)已完成碼頭建設(shè)，投 入使用。1991年，三公司在天津塘沽南疆石化碼頭承擔(dān) 8813m2軟基 加固，應(yīng)用效果同樣良好。自然地面原始標(biāo)高測(cè)量記錄單位工程