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軟土地基真空預(yù)壓處理工藝現(xiàn)場試驗對比研究

文檔作者：顧敏智，趙樹光文檔來源：中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年12月15日
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2014年2月下
第43卷第4期
施工技術(shù)
CONSTRUCTION TECHNOLOGY 105
DOI：10．7672／s百s2014040105
軟土地基真空預(yù)壓處理工藝現(xiàn)場試驗對比研究
顧敏智，趙樹光
(中交第三航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，上海201612)
[摘要】真空預(yù)壓排水工法適用于處理厚度較大的軟弱黏性土層，其施工方便，作業(yè)效率高，適于大規(guī)模軟弱地基
加固。但排水板間距和透水通道等工藝的選擇直接影響到固結(jié)效果、工期和經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，因此，通過現(xiàn)場試驗，對不
同工藝試驗區(qū)的試驗過程、試驗結(jié)果進(jìn)行定性、定量對比分析，以取得工法分析模式的校正參數(shù)，為將來大面積地
基處理提供參考。
[關(guān)鍵詞】地基基礎(chǔ)；軟土地基；真空預(yù)壓；試驗
[中圖分類號]Tu472 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1002—8498(2014)04_0105．03
Field Testing ComparatiVe Study on Vacuum Preloading
in Soft Soil Foundation
Gu Minzhi，Zhao Shuguang
(CCCC 7h打。d日Ⅱr60r Go，醛uf￡口n如Co．，￡td．，．s^ong矗oi 201612，C危inn)
Abstract：Vacuum preloading drainage technique is very suitable fbr the disposal of thick soft clay for it’s
convenience and high efficiency，and it’s highly used in the reinforcement of soft soil foundation． But the
ascertainment of plastic drainage plate distance and pe珊eable channel afkcts the consolidation result，
period of project and expense djrecⅡy． So， the aim of this paper is to get calibration parameters of
analysis model and provide a refbrence fbr the disposal of large fbundation through field test and
quantitative analysis of test processes and results in diffbrent test area．
Key words：foundations；soft soil；vacuum preloading；tests
0 引言
真空預(yù)壓排水固結(jié)即通過對軟弱地基土上覆
蓋密封膜進(jìn)行抽真空，使膜內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，導(dǎo)致
地基土中地下水排出，孔隙水壓力逐漸轉(zhuǎn)換為土體
的有效應(yīng)力，從而達(dá)到土體固結(jié)的效果。目前對真
空預(yù)壓機(jī)理的認(rèn)識有負(fù)壓固結(jié)理論和真空滲流場
理論¨。2種解釋。
該工法主要施工工藝包括排水系統(tǒng)、抽真空系
統(tǒng)、密封系統(tǒng)舊1 3個方面。其中排水系統(tǒng)又包括豎
向排水和水平向排水兩部分，而排水板間距和表部
透水通道又分別是影響豎向排水和水平向排水效
果的主要因素，排水效果的好壞直接影響到軟弱地
基處理的固結(jié)效果、工期和經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。
為定性、定量評價排水板間距、水平透水通道
對軟弱地基土固結(jié)效果、工期和經(jīng)濟(jì)費(fèi)用的影響，
為河靜鋼廠后期大規(guī)模地基處理項目選取合適的
[作者簡介]顧敏智，工程師，E-mail：gumz-kc@theidi．com
[收稿日期]2013_04·28
地改工藝，選取了4個地基處理試驗區(qū)，分別采用不
同的排水板間距和水平透水通道的工藝組合，分析
了在相同真空預(yù)壓周期內(nèi)各試驗區(qū)的固結(jié)效果、經(jīng)
濟(jì)費(fèi)用等差異，確認(rèn)了相關(guān)地改工法對地基土的適
用性，可取得相應(yīng)工法分析模式的校正參數(shù)，為大
面積地基處理項目提供參考。
1常用工藝特點(diǎn)分析
1．1傳統(tǒng)真空預(yù)壓工藝
利用水平排水砂墊層，通過豎向排水通道把土
體中的水先排到水平砂墊層中，再利用水平濾管及
主管將砂墊層中的水排出。一般的傳統(tǒng)真空預(yù)壓
工藝真空度傳遞過程為：真空裝置一主管一濾管一
砂墊層一排水板一加固土體。
本次試驗經(jīng)改進(jìn)，將水平濾管直接與豎向排水
板相連，故改進(jìn)后的傳統(tǒng)真空預(yù)壓工藝真空度傳遞
過程為：真空裝置一主管一濾管葉排水板一加固土
體，其中有一部分經(jīng)過濾管的真空度傳遞過程為：
濾管一砂墊層一排水板一加固土體。
萬方數(shù)據(jù)
106 施工技術(shù)第43卷
1．2直排法真空預(yù)壓工藝¨。
該工法取消了水平排水砂墊層，把土體中的豎
向排水通道與水平排水通道直接相連，使真空度更
直接地傳人塑料排水板內(nèi)，以獲得較高的真空度并
降低成本。土體中的水直接經(jīng)豎向排水通道排到
水平排水通道。該工藝真空度傳遞過程為：真空裝
置一主管一濾管一排水板一加固土體。
由于該工藝節(jié)約了水平砂墊層費(fèi)用，充分利用
了真空度，目前不少地基處理項目中傳統(tǒng)真空預(yù)壓
工藝已逐漸被直排法真空預(yù)壓工藝取代，一些相關(guān)
文獻(xiàn)也通過工程案例論證了該工藝的先進(jìn)性14?。
1．3水平排水帶真空預(yù)壓工藝
水平排水帶工藝類似于一般的直排法工藝，差
別在于將一般直排法工藝中用于水平排水通道的
排水管換成水平排水帶。該工藝真空度傳遞過程
為：真空裝置一主管一排水帶一排水板一加固土體。
2 工程概況
2．1 場地概況
本次試驗區(qū)位于越南中北部河靜省奇英縣東
部15～20km的三面環(huán)山、一面臨海的海灘平原，地
面標(biāo)高為一0．500～1．000m。根據(jù)前期勘察資料，
場地主要土層分布及性質(zhì)如表l所示。
表1試驗區(qū)主要土層分布及性質(zhì)
Table l The distribution and properties of test area Iayer
根據(jù)表1資料，試驗區(qū)發(fā)育有厚度較大的軟弱
土層，適于運(yùn)用真空預(yù)壓工法進(jìn)行地基加固處理。
2．2施工工藝及其參數(shù)
根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，真空預(yù)壓荷載設(shè)計值不宜
小于85kPa；當(dāng)加固區(qū)土層條件復(fù)雜時，真空預(yù)壓荷
載設(shè)計值不宜小于80kPa。水平排水墊層中應(yīng)設(shè)置
排水濾管，濾管橫向間距宜為6—7m，縱向間距宜為
30～40m。塑料排水板間距宜為O．7～1．3m，對高
靈敏度黏性土宜取大值。
試驗小組通過對真空預(yù)壓加固工藝參數(shù)的總
結(jié)以及類似的地基處理經(jīng)驗，確定本次真空預(yù)壓排
水工法(VC)試驗處理面積2．0hm2(1hm2=104m2)，
4個試驗區(qū)面積均為5 000m2，塑料排水板深約
13．5m。各試驗區(qū)施工工藝如下：真空預(yù)壓排水l
區(qū)(VC-1區(qū))選用直排法真空預(yù)壓工藝，塑料排水
板7 815根，間距0．8m，其中砂墊層：50cm(寬)×
50cm(厚)(濾管位置鋪設(shè))；真空預(yù)壓排水2區(qū)
(VC．2區(qū))和3區(qū)(Vc一3區(qū))均采用傳統(tǒng)真空預(yù)壓
工藝，砂墊層均為100cm厚，其中2區(qū)塑料排水板
5 000根，間距1．0m，3區(qū)塑料排水板7 815根，間距
O．8m；真空預(yù)壓排水4區(qū)(VC4區(qū))采用水平排水
帶真空預(yù)壓工藝，塑料排水板7 815根，間距0．8m，
水平排水帶。
3效果對比
在上述4個試驗區(qū)施工均達(dá)到設(shè)計要求后，于
2012年6月1日同時對各試驗區(qū)進(jìn)行加載，其中
VC．1～Vc．3區(qū)于6月lo日均達(dá)到荷載設(shè)計值
80kPa，VC_4區(qū)因密封膜漏氣現(xiàn)象頻繁導(dǎo)致該試驗
區(qū)真空度較不穩(wěn)定，一般保持在50～70kPa。在滿
足設(shè)計卸載條件后，各試驗區(qū)均于10月1日進(jìn)行
卸載。
3．1沉降量對比
根據(jù)排水板打設(shè)過程及真空預(yù)壓抽氣過程中
對各試驗區(qū)沉降標(biāo)的沉降觀測，各區(qū)平均總沉降量
統(tǒng)計如表2所示。
表2試驗區(qū)沉降量統(tǒng)計
Table 2 The settlement statistics of test area
根據(jù)沉降量資料統(tǒng)計，各試驗區(qū)真空抽氣122d
后，各區(qū)的平均總沉降量大小關(guān)系為：VC-3>Vc．2
>VC．1>VC4。其中，VC4區(qū)沉降量最小，表明水
平排水帶工藝相對于其他3種工藝固結(jié)沉降效果
最差。
3．2 固結(jié)度推算結(jié)果對比
根據(jù)《真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程》
JTSl47—2—2009，采用經(jīng)驗雙曲線法，根據(jù)各試驗
區(qū)沉降記錄曲線推算得到卸載后Vc一1～Vc．4區(qū)地
基土平均應(yīng)變固結(jié)度分別為：90．2％，90．8％，
92．0％和59．4％。
根據(jù)各試驗區(qū)地基土平均應(yīng)變固結(jié)度推算結(jié)
果，Vc．1，Vc-2，Vc一3區(qū)卸載前土體的平均應(yīng)變固
結(jié)度關(guān)系為：VC．3>Vc．2>Vc一1，且均>90％，能滿
足一般地改設(shè)計要求；Vc4區(qū)卸載前地基土平均固
結(jié)度僅為59．4％，工后通過對Vc4區(qū)水平排水帶
工藝的分析及對現(xiàn)場施工材料的檢查，發(fā)現(xiàn)工后水
平排水帶中多處被砂土堵塞，經(jīng)分析是由于在抽氣
排水過程中，水中的砂土由豎向排水通道進(jìn)入水平
排水帶后，滯留在排水帶中，慢慢累積后導(dǎo)致排水
帶堵塞，影響真空度的傳遞和排水固結(jié)。
萬方數(shù)據(jù)
顧敏智等：軟土地基真空預(yù)壓處理工藝現(xiàn)場試驗對比研究107
3．3土層力學(xué)性質(zhì)對比
各試驗區(qū)真空預(yù)壓加固后主要軟弱地基土Ⅱ
深灰色淤泥層主要力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計如表3所示。
表3加固后軟土層主要力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計
Table 3 The statistics of soft soiI main
mechanical indexes after strengthening
根據(jù)表3各試驗區(qū)軟弱土層力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)
果，加固后4個試驗區(qū)主要加固軟弱地基土層Ⅱ深
灰色淤泥層的強(qiáng)度關(guān)系為：VC．3>VC．2>VC-l>
VC-4。
上文沉降量、應(yīng)變固結(jié)度、地基土力學(xué)指標(biāo)對
比結(jié)論均表明試驗區(qū)在6月1日一10月1日相同
真空預(yù)壓加載期間，VC．3，VC-2(即傳統(tǒng)真空預(yù)壓工
藝)固結(jié)效果優(yōu)于VC．1，VC_4(直排法真空預(yù)壓工
藝、水平排水帶真空預(yù)壓工藝)。
3．4效果差異原因分析
基于一般的直排法真空預(yù)壓工藝可以使土體
獲得較高的真空度，達(dá)到較好的固結(jié)效果，但本次
各試驗區(qū)地基處理結(jié)果與以往一些觀點(diǎn)存在一定
差異，本次試驗結(jié)果表明傳統(tǒng)真空預(yù)壓工藝試驗區(qū)
(Vc．2，Vc-3)固結(jié)效果優(yōu)于直排法真空預(yù)壓工藝試
驗區(qū)(VC-1，VC4)，分析原因如下。
1)傳統(tǒng)真空預(yù)壓工藝試驗區(qū)較直排法真空預(yù)
壓工藝增加100cm砂墊層，在打設(shè)排水板期間及真
空預(yù)壓期間均作為堆載預(yù)壓荷載，在真空預(yù)壓期間
又作為良好的水平排水通道。
2)本次傳統(tǒng)真空預(yù)壓工藝中將水平濾管直接
與排水板連接，減少了真空度在砂墊層的損失。
3)直排法真空預(yù)壓工藝中密封膜及土工布直
接與地面接觸，地表雜物容易破壞密封膜，本次試
驗過程中Vc．1，Vc-4區(qū)漏氣現(xiàn)象較頻繁。
4)水平排水帶工藝本身存在一定弊端，Vc-4
區(qū)水平排水帶工藝在抽氣排水過程中，砂土進(jìn)入水
平排水帶導(dǎo)致其堵塞，嚴(yán)重影響排水固結(jié)效果。
3．5工藝選取
根據(jù)各試驗區(qū)監(jiān)測、檢測資料綜合分析，本次
試驗區(qū)Vc，2，Vc．3區(qū)砂墊層傳統(tǒng)真空預(yù)壓工藝較
一般直排法、水平排水帶工藝有一定優(yōu)勢，能達(dá)到
較好的固結(jié)效果，并通過工后固結(jié)度及地基土力學(xué)
性質(zhì)的比較，VC-3區(qū)(垂直排水帶間距0．8m)地改
成效較VC．2區(qū)(垂直排水帶間距1．0m)略微明顯。
綜上所述，基于本次試驗結(jié)果，考慮傳統(tǒng)真空
預(yù)壓工藝(即砂墊層工藝)作為河靜鋼廠后期軟弱
黏性土層地基加固項目的首選，最終大面積施工可
根據(jù)場地使用功能要求(施工工期、沉降、承載力
等)選用不同的傳統(tǒng)真空預(yù)壓工藝參數(shù)。
4 結(jié)語
1)一般直排法真空預(yù)壓工藝及水平排水帶真
空預(yù)壓工藝對地基處理區(qū)原地表面的平整度及整
潔度有一定要求，鋪設(shè)密封膜及土工布前需對地基
處理區(qū)地表進(jìn)行。
2)根據(jù)國內(nèi)以往一些地基處理施工經(jīng)驗及本
次VC_4試驗區(qū)地基處理效果，均表明水平排水帶
工法存在一定弊端，抽氣排水過程中砂土容易進(jìn)入
排水帶，造成水平排水板的堵塞，影響真空度的傳
遞及排水固結(jié)效果。
3)傳統(tǒng)真空預(yù)壓工藝有一定的優(yōu)勢，砂墊層即
作為良好的水平排水通道又增加了相應(yīng)的堆載預(yù)
壓荷載，本次試驗利用改進(jìn)后的傳統(tǒng)真空預(yù)壓工藝
將水平濾管直接與豎向排水板連接，減少了真空度
傳遞過程的損失。
4)本次試驗結(jié)果表明從固結(jié)效果、施工工期方
面比較，傳統(tǒng)真空預(yù)壓工藝優(yōu)于直排法真空預(yù)壓工
藝，另考慮到后續(xù)大規(guī)模軟弱地基處理區(qū)附近有大
量可用于作為砂墊層的砂源，故從材料配備、費(fèi)用
方面比較，傳統(tǒng)真空預(yù)壓工藝也有其一定優(yōu)勢，故
推薦傳統(tǒng)真空預(yù)壓工藝作為本次試驗區(qū)后續(xù)地基
處理項目施工工藝的首選。
5)建議在進(jìn)行較大面積地基處理項目前，首
先選取具有代表性區(qū)域進(jìn)行地基處理試驗，根據(jù)
試驗結(jié)果從固結(jié)效果、材料配備、施工工期、費(fèi)用
等方面綜合考慮選取適合該區(qū)域的地基處理施工
工藝。
參考文獻(xiàn)：
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