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真空预压法处理填海场地工程实例概述
刘微波
华融置业有限责任公司 广东 519000
摘要： 填海软土场地具有含水量高、固结系数小、强度低、受荷后变形量大等特点，在这类地基上施工建筑物时，如果不对其进行技术处理或采取措施不当，不仅会加大工程量，花费较多的工程费用，延误工程建设期限，甚至还可能造成工程失败。因此，在填海场地工程当中对地基进行技术处理显得尤为重要。本文主要介绍真空预压法原理和处理填海软土地基工程实例。
关键词：真空预压 填海软土场地
中图分类号： TB7 文献标识码： A 文章编号：
引言：
填海场地多属于软土地基，此类场地具有土颗粒细、孔隙比大、含水量高、孔隙中的水不易排出等特点，在这类地基上修建工程时存在较大风险。为了解决这个问题，人们在长期的工程建设实践中，积累了许多经验，研究出了许多先进的技术，真空预压法加固软基技术就是其中之一。真空预压法具有其突出特点：可大量节省堆载材料，荷载可以一次瞬时施加，地基稳定性好，加固效果可靠，造价低廉且不会使地基土体发生破坏，因而近年来发展迅速。由于该法简单易行、经验丰富，在我国广大的软土地区有着广阔的发展前途。该方法已渐成熟，可以有效消除沉降，同时提高承载力。
1 真空预压法处理软土地基的基本概念
真空预压法处理软土地基的基本流程是先在要处理的地基上打设竖向排水体，然后铺设水平排水垫层，布置水平支管和主管，再铺设密封膜，安装抽真空设备。真空荷载的施加是通过开启真空泵，使密封膜下加固区的真空压力越来越低，真空度越来越高，加速孔隙水排出，从而使土体固结、强度提高。真空预压系统由抽真空系统、排水排气系统和密封系统三部分所组成，排水系统主要改变地基原有的排水边界条件和传递真空压力，增加孔隙水排出的路径，缩短排水距离，减少加固时间。目前的射流真空泵和密封工艺技术水平一般能使膜内外压差达610mmHg～730mmHg，即80kPa～95kPa左右，一般取80kPa作为设计压差。真空预压方法适用于加固淤泥、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。
2 真空预压法的加固机理
真空预压法加固软土地基时，对地基施加的不是实际重物，而是把大气作为一种荷载。抽气前，薄膜内外受大气压力作用，土体孔隙中以及地下水面以上的气体都处于大气压力状态，抽气后，薄膜内砂垫层中气体首先被抽出，其压力逐渐下降，而薄膜外仍然保持大气压力状态，薄膜内外就形成一个压力差，使薄膜紧贴于砂垫层上，砂垫层中形成的真空度通过垂直排水通道逐渐向下延伸，同时真空度又由垂直排水通道向其四周的土体传递与扩散，引起土中孔隙水压力降低，形成负的超静孔隙水压力，所谓负的是指形成的孔隙水压力小于原大气状态下的水压力，其增值为负，从而使土体中的气和水由土体向垂直排水通道的渗流，最后由垂直排水通道汇至地表砂垫层中被泵抽出，地基土因而发生固结沉降并使强度增长。
3 工程实例
3.1 项目概况
该填海场地位于珠三角某沿海城市郊区，面积约37419m2。原始地貌单元属滨海平原地貌，原地势低洼，后经上世纪90年代人工填土抬高，现状地形较平坦。场地内拟建带一层地下室的高层住宅多栋。
根据勘察资料分析，将场地地基土在勘察深度范围内自上而下分为四个工程地质层：人工填土层（Qml）、海相沉积层 （Qm）、海陆交互相沉积层（Q4mc）、燕山三期花岗岩（γ52-3），详见表1。
表1 勘察区岩土单元（层）一览表
分 类
成因类型
地层代号
分层代号
岩 性
土层
人工填土
Qml
①
素填土
海相沉积
Qm
②
淤泥
海陆交互
相沉积层
Qmc
③1
粉质粘土
③2
淤泥质土
③3
砾砂
③4
砾砂
岩层
燕山三期
γ52-3
④1
全风化花岗岩
④2
强风化花岗岩
④3
中风化花岗岩
其中素填土（层号①）于场地分布普遍，厚度0.50～3.00m，平均1.32m。淤泥（层号②）于场地分布普遍，厚度13.00～31.10m，平均18.31m。
各岩土体的岩土参数建议值见表2。
表2 土（岩）层的岩土参数建议值表
分
层
号
土
的
名
称
土
的
状
态
地基
承载
力特
征值
fak
(kPa)
重
度
γ
(kN/m3)
孔
隙
比
e
含
水
率
w
(%)
直接快剪法
压
缩
模
量
Es1－2
(MPa)
变
形
模
量
EO
(MPa)
粘
聚
力
C
(kPa)
内
摩
擦
角
φ
（º）
①1
素填土
欠压实
80
—
—
—
—
—
—
—
②
淤泥
流塑
40
15.5
1.791
63.5
2.0
3.8
1.72
—
③1
粉质
粘土
软塑～
硬塑
160
18.3
0.816
25.7
20.0
23.3
4.51
—
③2
淤泥
质土
流塑～
软塑
70
17.1
1.233
43.3
4.8
7.1
2.34
—
③3
粗砂
松散～
稍密
160
19.4
0.500
11.6
—
26.7
10.37
—
③4
砾砂
稍密～
中密
200
19.6
0.469
11.0
—
30.4
12.22
—
④2
强风化
花岗岩
半岩
半土状
650
/
161.1
④3
中风化
花岗岩
碎块－
短柱状
3900
单轴抗压强度：frk=19.50MPa
报告同时建议采用桩基，桩端持力层取强风化岩。
由以上数据可以看出，本工程场地浅层分布松散欠压实的素填土和欠固结的淤泥层，其厚度大、承载力低。根据地基最终沉降量和完成时间的估算，在自然状态下，最终沉降量较大，固结沉降时间较长，仅靠淤泥自然固结沉降在时间上很难满足本工程建设需要。同时，对于桩基施工设备进场以及基坑开挖均存在难度和风险，无论建筑区及非建筑区，软土固结沉降对工程的影响不容忽视。因此，必须对场地进行地基处理。
3.2 进行地基处理的目的和意义
⑴通过地基处理，既能控制非建筑区的地坪、道路的沉降和不均匀沉降，又达到消除或减弱软土的震陷影响；
⑵改善土体物理力学性质，有效提高土体地基承载力，有利于土体稳定性。
⑶消除软弱土层的次固结沉降量，提高桩侧负摩阻力，减少工后沉降量，提高桩基础水平承载力。可进一步达到优化工程桩设计，在很大程度上可减小工程桩投入的费用。
⑷有利于后期基坑开挖的实施，可直接采用放坡开挖处理。
⑸在非建筑区控制地坪、道路的沉降和不均匀沉降。
经过对各种地基处理方案进行分析和比较，最终选定采用真空预压法进行该填海软土场地的地基处理。
3.3 地基处理实施过程概述
本工程根据现场实际情况共划分为2个真空预压处理区域，场地内首先回填500mm厚砂垫层，然后打设C型塑料排水板，按正方形布置，间距0.9m，排水板底部距淤泥层②底约1.0m，平均打设深度约为18m。真空泵采用射流泵，抽真空设备采用功率为7.5kW射流式真空泵，每1000m2左右布置一台泵；排水主管采用直径90mm的PVC管，间距18～25m；排水支管采用直径50mm的透水软管，间距5m，排水支管端部插入PVC主管,主管和支管均埋入砂垫层内；排水支管之间及排水支管与主管之间的连接采用与之匹配的直通、三通、四通接头连接，每台真空泵与膜下真空主管连接段设置止水阀和止回阀，方便日常维护。抽真空过程中，密封膜表面覆水1.0m左右，真空预压周边设置覆水围堰。维持膜下真空度≥80kPa，抽真空时间90天。
3.4 地基处理效果
该场地经过90天真空预压，卸载后经过检测，结果如下：
⑴地基处理后平均沉降量大于等于1.8m；
⑵处理深度范围内，固结度达到85%，并且工后沉降量小于300mm；
⑶处理后地基的地基承载力特征值大于80kpa。
3.5 结论
通过真空预压法进行填海软土地基处理后，场地基本达到预期的加固效果，保证了工程后续施工的顺利进行。
参考文献：
⑴《建筑地基处理设计规范》，GB50007-2002；
⑵《建筑地基处理技术规范》，JGJ79-2002；
⑶广东省标准《建筑地基处理技术规范》，DBJ15-38-2005；
⑷《真空预压加固软土地基技术规程》JTS147-2-2009；