真空预压排水固结法
软基处理工艺的造价分析(真空预压)
软基处理工艺的造价分析一、插板排水固结真空联合堆载预压法1、设计说明（1）真空联合堆载预压原则上按1.2～2.0 万平米分为一个处理区，相当于约200m道路纵向长度分为一个处理区。
（2）吹填场地在吹填砂（土）表面以上设0.3m 厚砂垫层。
（3）沿纵向处理边界打设双排泥浆搅拌桩密封墙；沿横向分区打设双排水泥搅拌桩密封墙；搅拌桩直径700mm，桩距500mm，桩入淤泥层不小于3.0m。
（4）打设塑料排水板，插板采用SPB 系列C 型，间距1.0m，正三角形布置。
若淤泥下卧透水砂层，插板底端采用插板靴及塑料套封闭后打入，且不得穿透淤泥层进入砂层；若淤泥层超深，插板未打穿淤泥层，设置插板靴防止回带。
（5）铺设真空滤管网，分滤管、主管与干管，滤管长6m、间距6m，主管间距13m，干管在处理分区形成回路闭合布置。
（6）在真空管上部铺设砂垫层，厚度不小于0.2m。
（7）铺设密封膜3 层，膜上、下各铺保护土工布1 层，密封膜周边压入密封沟。
（8）按照900～1100平米配一台真空泵的原则进行配置真空泵，要求采用射流式真空，电机功率应不小于7.5kw。
（9）预抽真空5～7 天，膜下真空度达到－80kPa 后，起算真空预压时间。
（10）保证真空度达到设计要求的前提下，连续抽真空10～20 天后开始填筑路基土。
（11）第一层填土选用细砂或粉细土，厚度0.3m，要求压实。
（12）其余路基填土分层填筑，压实度满足表6-1 要求。
（13）路基填土应在90 天填筑到位，满载后抽真空联合预压时间应120 天左右。
（14）设计要求膜下真空度稳定在-80kpa 后，连续抽真空210 天左右。
（15）由沉降观测数据推算工后沉降，结合实测沉降速率确定抽真空停泵时间，要测沉降三点法或ASAOKA（浅岗）法推算工后沉降满足设计要求，沉降速率小于2mm/天。
（16）在停泵之后，应按设计要求钻孔取样送实验室化验软土的性质指标，进行十字板等原位试验，确定土的工程性质指标。
排水固结法
e0.025130
)
0.93
01:45
40
7、地基土的沉降计算
s sd sc ss
01:45
41
A、瞬时沉降计算
p B
Skempton（1955）弹性理论公式 Sd
0
E
1- 2
沉降系数ω值
受荷面形状
圆形 正方形 矩形
L/B
—— 1.00 1.5 3.0 6.0 10.0 30.0 100.0
般用Ca表示，称为土的
次固结指数。
次固结沉降量为
ss
n i 1
(hCa
lg
t2 t1
)i
01:45
44
•规范规定预压固结法地基最终沉降采用 经验公式：
s f
e0i e1i 1 e0i
hi
取值为1.1～1.4
01:45
45
5.4 施工工艺
一、竖向排水体施工
1、普通砂井
•沉管法：静压法、锤击法、振动法
第五章 排水固结法
5.1 概述 5.2 加固原理 5.3 排水固结法的设计与计算 5.4 施工工艺 5.5 加固效果检验 5.6 工程实例
01:45
1
5.1 概述 排水加固法
排水系统 加压系统
竖向
横向
堆载预压 降水预压 真空预压 联合预压
适用于饱和软粘土：淤泥及淤泥质土、冲填土、 填海（湖）造田。－－含水量、压缩性 高，强度、渗透性低。
29
2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算
01:45
30
2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算
01:45
31
2、多级逐渐加荷条件下砂井地基固结度计算
QC成果-运用真空预压法确保软地基固结度
实施中遇到的问题及解决方案
问题一
密封不严：在施工过程中，可能出现砂袋或 塑料薄膜破损，导致密封不严。
解决方案一
加强检查与维护：定期检查砂袋和塑料薄膜的 完好性，发现破损及时修补或更换。
问题二
抽真空效果不佳：由于各种原因，可能导致抽真 空效果不理想。
解决方案二
调整真空泵参数：根据实际情况，对真空泵的参数 进行调整，以提高抽真空效果。
实验结果表明，经过真空预压处理后 ，软地基的固结度明显提高，有效应 力和抗剪强度也有所增强。
提升效果的工程应用
在实际工程中，运用真空预压法处理软地基，可以显著提高 地基的承载能力和稳定性，减少沉降和变形。
通过合理的施工组织和质量控制措施，可以实现软地基的有 效加固，为后续工程建设提供可靠的基础。
05
02
CATALOGUE
QC成果实施过程
实施步骤
步骤一
01
现场勘查：对软地基进行详细勘查，了解其地质结构、土质成
分、地下水位等情况。
步骤二
02
方案设计：根据勘查结果，制定真空预压法的实施方案，包括
预压范围、预压时间、压力大小等参数。
步骤三
03
材料准备：准备足够的砂袋、塑料薄膜等材料，确保施工过程
的顺利进行。
04
CATALOGUE
软地基固结度提升效果分析
固结度提升的原理
真空预压法通过在软地基表面施加负 压，使地基中的水分排出，从而减小 孔隙水压力，增加有效应力，促进土 体固结。
真空预压过程中，土体中的气体被排 出，形成负压状态，进一步增强了土 体的密实度和承载能力。
提升效果的实验验证
通过室内模型试验和现场监测数据， 可以验证真空预压法对软地基固结度 的提升效果。
5.1排水固结法
dUz dt
d2Uz Cv·dz2
dUr d2Ur1 dtCh· (d2rr· dU/dr)r
2.砂井地基固结度计算 ⑴瞬时加载条件下砂井地基固结度计算 固结微分方程：
▪ 一维固结
u 2u C
t v z2
▪ 对于一次性骤然施加外荷载，且孔隙水仅沿 竖向渗透的地基，其竖向平均因结度可按下 式计算(Uz＞30％时)
第五章 排水固结法
第一节 概述
1.排水固结法
排水固结法是在建筑物建造前，对天然地基或 已设置竖向排水体的地基加载预压，使土体固结沉 降基本结束或完成大部分，从而提高地基土强度的 一种地基加固方法。
2.加载方法 主要包括：直接堆载法、真空预压法、降低地下水
法以及电渗法。
⑴真空预压法
在粘土层上铺设砂垫层，然后用不透气薄膜密封砂 垫层，用真空泵对砂垫层和砂井抽气，使土体和砂垫层 以及砂井之间形成压力差，发生渗流，使土中孔隙水压 力不断降低，有效应力不断增强，促使土体固结沉降。
④对以地基抗滑稳定性控制 的工程，砂井深度应超 过最危险滑动面2m。 ⑶砂井排列
等效圆柱体的直径de与砂井间距S的关系： 正方形排de列 1： .13· S 正三角形排 de 列 1.0： 5· S
⑷砂井布置范围及砂垫层 一般应比建筑物外缘扩大2～4m或更大，砂垫层水
上施工可取0.3～0.5m，水下施工可取0.8~1.0m.
固结理论公式
t Tv ·H 2 Cv
固结时间与排水距离的平方成正比，缩短排水距 离可大大缩短固结时间。
在地基中设置砂垫层及砂井等的目的就是为了增 加排水途径，缩短排水距离，从而加快软弱土层的排 水固结。
第三节 排水固结法设计计算
一、设计前应取得的资料
真空预压与堆载预压的介绍
真空预压与堆载预压的介绍
一、作用机理
真空预压法和堆载预压法两者都属于排水固结法，先在软基打设塑料排水板或袋装砂井作为竖向排水体，并在软基上铺设砂垫层作为水平向排水体，通过真空压力(负压)或堆载(正压)，使土体中的孔隙水压力产生不平衡水压力，孔隙水在这种不平衡力的作用下通过竖向排水体逐渐排出,从而使土体产生固结变形。
1、堆载预压法：堆载预压时，地基土由于荷载作用而产生的附加应力开始由孔隙水压力(u)所承担，而有效应力不变;随着时间的推迟，孔压逐渐消散并全部转变为有效应力，土体强度得以提高。
2、真空预压法：真空预压法是总应力(σ)不变，通过抽真空降低边界孔隙水压力，而使土体孔隙水压力(u)降低，孔压消散并全部转变为有效应力，土体强度进一步提高。
二、优缺点及适用范围
1、堆载预压法：堆载预压法是在地基表面荷载作用下使软土产生固结，其优点是可控性较好，地基土沉降比较均匀，处理深度主要受堆载荷载大小及排水板长度影响。
缺点是工期相对较慢，土体会产生部分侧向变形，需要堆载土源。
适用范围：大面积陆域的软基处理。
2、真空预压法：由于抽真空产生负压，增加的是球向应力，土体向内收缩变形，其优点是地基不会因填土速率快而出现稳定性问题。
缺点是技术要求复杂，受到抽真空效果的影响，土体沉降速率不稳定，且最大真空度仅能达到80kPa，处理深度一般不大于8m。
适用范围：一般需要快速堆填的路基处理，以及填海中陆域形成时采用。
软基处理工艺的造价分析(真空预压)
软基处理工艺的造价分析一、插板排水固结真空联合堆载预压法1、设计说明（1）真空联合堆载预压原则上按 1.2 ～2.0 万平米分为一个处理区，相当于约 200m道路纵向长度分为一个处理区。
（2）吹填场地在吹填砂（土）表面以上设 0.3m 厚砂垫层。
（3）沿纵向处理边界打设双排泥浆搅拌桩密封墙；沿横向分区打设双排水泥搅拌桩密封墙；搅拌桩直径 700mm，桩距 500mm，桩入淤泥层不小于 3.0m。
（4）打设塑料排水板，插板采用 SPB 系列 C 型，间距 1.0m，正三角形布置。
若淤泥下卧透水砂层，插板底端采用插板靴及塑料套封闭后打入，且不得穿透淤泥层进入砂层；若淤泥层超深，插板未打穿淤泥层，设置插板靴防止回带。
（5）铺设真空滤管网，分滤管、主管与干管，滤管长 6m、间距 6m，主管间距 13m，干管在处理分区内形成回路闭合布置。
（6）在真空管上部铺设砂垫层，厚度不小于 0.2m。
（7）铺设密封膜 3 层，膜上、下各铺保护土工布 1 层，密封膜周边压入密封沟。
（8）按照 900～1100平米配一台真空泵的原则进行配置真空泵，要求采用射流式真空，电机功率应不小于 7.5kw。
（9）预抽真空 5～7 天，膜下真空度达到－ 80kPa 后，起算真空预压时间。
（10）保证真空度达到设计要求的前提下，连续抽真空 10～20 天后开始填筑路基土。
（11）第一层填土选用细砂或粉细土，厚度 0.3m，要求压实。
（12）其余路基填土分层填筑，压实度满足表 6-1 要求。
（13）路基填土应在 90 天内填筑到位，满载后抽真空联合预压时间应120 天左右。
（14）设计要求膜下真空度稳定在 -80kpa 后，连续抽真空 210 天左右。
（15）由沉降观测数据推算工后沉降，结合实测沉降速率确定抽真空停泵时间，要求实测沉降三点法或ASAOKA（浅岗）法推算工后沉降满足设计要求，沉降速率小于 2mm/天。
（16）在停泵之后，应按设计要求钻孔取样送实验室化验软土的性质指标，进行十字板等原位试验，确定土的工程性质指标。
真空排水预压法介绍
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
真空排水预压法介绍
真空排水预压法是一项比较新的加固软土技术，是属于排水固结法的一种，它通过铺设水平排水砂垫层和设置在软基中的竖向排水体，再在砂垫层上铺设不透气的薄膜封闭装置，借助于埋设在砂垫层内的管道，通过抽真空装置，使土体中形成负压，将土体孔隙中的孔隙水抽出，从而降低孔隙水压力，增加有效应力，使土体产生固结，减少后期沉降，提高地基承载能力。
真空预压的原理
当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、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，从而使土体固结。
主要反映在以下几个方面：
1)薄膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载。
2)地下水位降低，相应增加附加应力。
3)封闭气泡排出，土的渗透性加大。
真空预压是通过覆盖于地面的密封膜下抽真空，使膜内外形成气压差，使粘土层产生固结压力。
即是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法。
真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结，称为负压固结。
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，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。
真空预压的施工流程。
真空预压法组合加固软基技术
一、真空预压法组合加固软基技术（一）技术内容（1）真空预压法是在需要加固的软粘土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使软土与大气隔绝，然后通过埋设于砂垫层中的滤水管，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于地基上的荷载。
地基随着等向应力的增加而固结。
（2）真空堆载联合预压法是在真空预压的基础上，在膜下真空度达到设计要求并稳定后，进行分级堆载，并根据地基变形和孔隙水压力的变化控制堆载速率。
堆载预压施工前，必须在密封膜上覆盖无纺土工布以及粘土（粉煤灰）等保护层进行保护，然后分层回填并碾压密实。
与单纯的堆载预压相比，加载的速率相对较快。
在堆载结束后，进入联合预压阶段，直到地基变形的速率满足设计要求，然后停止抽真空，结束真空联合堆载预压。
（二）技术指标（1）真空预压施工时首先在加固区表面用推土机或人工铺设砂垫层，层厚约0.5m；（2）真空管路的连接点应密封，在真空管路中应设置止回阀和闸阀；滤水管应设在排水砂垫层中，其上覆盖厚度100~200mm 的砂层；（3）密封膜热合粘结时宜用双热合缝的平搭接，搭接宽度应大于15mm 且应铺设二层以上。
密封膜的焊接或粘接的粘缝强度不能低于膜本身抗拉强度的60%；（4）真空预压的抽气设备宜采用射流真空泵，空抽时应达到95kPa 以上的真空吸力，其数量应根据加固面积和土层性能等确定；（5）抽真空期间真空管内真空度应大于90kPa，膜下真空度宜大于80kPa；（6）堆载高度不应小于设计总荷载的折算高度；（7）对主要以变形控制设计的建筑物地基，地基土经预压所完成的变形量和平均固结度应满足设计要求；对以地基承载力或抗滑稳定性控制设计的建筑物地基，地基土经预压后其强度应满足建筑物地基承载力或稳定性要求。
主要参考标准：《建筑地基基础工程施工规范》GB51004、《建筑地基处理技术规范》JGJ79。
（三）适用范围该软土地基加固方法适用于软弱粘土地基的加固。
排水固结法
第二章排水固结法2.1概述软粘土地基：含水量大、透水性差，强度低，高压缩性；沉降变形大，持续时间较长；地基承载力和稳定性均难以满足工程要求，需要采取某种工程措施。
排水固结法是处理软粘土地基最基本有效方法之一。
该方法先在地基中设置砂井等竖向排水体系，对场地先行加载预压、或利用建筑物自重分级逐渐加载，使土体在孔隙水的排出过程中逐渐固结。
排水固结法可以有效地解决两方面问题：(1)沉降变形问题。
地基沉降在加载预压期间大部或基本完成，建筑物使用期不致产生过大的基础沉降变形；(2)稳定性问题。
地基土的抗剪强度加速增长，从而有效地提高地基士的承载力和稳定性。
排水固结法：(1)排水系统：竖向排水体—普通砂井袋装砂井塑料排水板水平排水体—砂垫层(2)加压系统：堆载法真空法降低地下水位法电渗法联合法2.2基本原理2.2.1 地基排水固结的基本原理饱和软粘土地基在荷载作用下，随着孔隙中的水被慢慢挤出：(1)孔隙体积逐渐减小，地基发生固结变形；(2)超孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐增高，地基土的强度逐步增长。
图2-1表明，当地基土的天然周结压力为σ0′时，其孔隙比为e0，在e～σ′坐标上其相应点为 a 点。
当压力增加△σ′，固结终止时变为 c 点，孔隙比减小△e，曲线abc称为压缩曲线。
与此同时，抗剪强度与固结压力成正比由 a 点提高到 c 点。
由此可见，地基士受压固结时。
一方面孔隙比减小而产生压缩，另一方面抗剪强度得以提高。
如从c点卸除压力△σ′，则土体发生膨胀．图中 cef即为卸荷膨胀曲线；若从 f 点再加压△σ′，土体发生再压缩，沿虚线变化到 c′。
从其再压缩曲线fgc′可知，固结压力同样从σ0′增加△σ′，而孔隙比减小值为△e′，显然△e′≤△ e 。
图2-1 地基土的压密原理显然，如果在地基土层上先施加一个和上部结构荷载相同的压力进行预压，使土层固结（相当于压缩曲线 abc ），然后卸除荷载（相当于膨胀曲线 cef ）再建造建筑物（相当于再压缩曲线 fgc ' ），此时建筑物所引起的沉降即可大为减小。
软基处理方案-真空预压施工工艺
真空排水预压法施工工艺真空排水预压法是一项比较新的加固软土技术,是属于排水固结法的一种，它经过铺设水平排水砂垫层和设置在软基中的竖向排水体，再在砂垫层上铺设不透气的薄膜封闭装置，借助于埋设在砂垫层内的管道，经过抽真空装置，使土体中形成负压，将土体孔隙中的孔隙水抽出，进而降低孔隙水压力，增添有效应力，使土体产生固结，减少后期沉降，提高地基承载能力。
其施工内容主要由四部分构成：（1 ）施工一个垂直的和水平的排水通道，即施工塑料排水板和砂垫层；（2 ）要施工一个使被加固地基与大气隔断的保证不透气的密封层；（3 ）要设置一套高效率的抽真空装置。
即在砂垫层内铺设主管和滤管管网和在密封系统外安装真空泵等设备；（4 ）要设置一套保证能按设计要求进行施工的检测系统。
以下图一为真空排水预压法施工工艺流程图丈量放线消除表层耕植土、排放鱼塘水、消除浮淤按设计要求整平场所铺设第一层 20cm厚砂垫层打设塑料排水板铺设第二层 20cm厚砂垫层，挖密封沟开挖真空管路沟槽及主、支滤管的铺设和主管和支滤管的加工抽真空设备的安装与真空度测头的埋设开挖密封沟铺设第一层土工布铺设二层密封膜出膜连结真空泵系统、回填密封沟不良试抽真空、检查密封系统性能补漏铺设第二层土工布接以下图接上图设置沉降观察标、侧向位移桩并丈量预压前的标高铺设第三层 40cm砂垫层（设计要求真空预压达成后才进行此道工序）进行真空预压，保持真空度80Kpa 以上达 90~120 天依据沉降观察计算土体固结度达到90%即可停机卸泵持续观察边桩位移和地面沉降结束（图 1）真空预压施工工艺流程图一、施工前的准备工作1 、要做好充足的技术准备，包含采集并熟习与本工程项目相关的技术规程、规范及地质状况，认识设计企图，掌握设计图纸的技术要求和各项技术参数，对施工现场的现状要检查清楚等，正式动工前组织技术交底。
2 、按施工合同要求组织施工机械设备进场，并仔细进行检查和调试，对计量设备仪器按现定要求送检标定，保证机械设备完满率。
真空预压排水固结方法介绍
真空预压法是排水固结法一、基本原理在沿海和内陆地区广泛分布着海相、湖相和河相沉积的软弱粘土层，具有高含水量、高压缩性、低强度、低渗透性等特点，在建筑物荷载作用下会产生较大的沉降，地基承载力和稳定性差，不能满足工程需要。
为有效消除软土的沉降变形，提高地基承载力和稳定性，应对地基进行加固处理以满足工程建设的需要。
真空预压法是排水固结法的一种，主要由排水系统和加压系统两部分组成：排水系统主要包括竖向排水体和水平排水体，竖向排水体常用塑料排水板、袋装砂井、透水软管等，水平排水体常用砂垫层（纯净中粗砂），对于砂源紧缺、砂价较贵的地区可采用技术可靠的塑料盲沟或透水软管等土工合成材料，以降低工程造价。
设置排水系统主要为了改变地基原有的排水边界条件，传递真空压力，增加孔隙水的排出通道，缩短排水距离，以便在上部荷载作用下能以较快的时间使地基土的有效应力增加，地基土产生固结，完成预定的地基加固效果，满足工程建设需要。
加压系统主要是指抽真空装置。
真空预压原理见图2-1所示。
在实施真空预压法的同时在地基上部进行堆载（包括堆土、充水等），真空预压与上部堆载联合作用就形成了真空联合堆载预压法，见图2-2。
二、优缺点真空联合堆载预压法加大了超载压力，堆载预压中的超载部分为真空压力，增大了地基土体内的附加应力，同时发挥真空预压和堆载预压各自的优势，可提高加荷速率、缩短工期、增大加固深度，使地基沉降在施工期内得以基本完成，从而有效减少地基工后沉降。
真空联合堆载预压法对地基实施超载预压加固，超载部分由真空荷载来代替，其最大荷载可达80～90kPa，相当于4～5m的填土荷载，大大超过地面设计荷载；真空荷载施加方便、迅速，几天之内就可达到80kPa以上，不存在分级施加的问题；由于有真空预压，只要塑料排水板有足够大的通水量，真空度就可以传递到土层深部而损失较小，使地基深层软土得到较好加固，从而在加固期间能消除较多的地基沉降。
采用真空联合堆载法处理场地软基，除了施工简单、有效消除地基土的沉降、填土速率不受限制、施工费用低廉等特点外，还可以大幅度提高地基土承载力，改善地基土土性，提高地基土强度。
真空预压和堆载预压的异同比较和分析
绪论预压法是在建筑物建造前,对天然地基或对已设的各种排水体（如砂井和排水垫层等）的地基施加预压荷载（如堆载，真空预压或联合预压），使土体固结沉降基本完成或完成大部分，从而提高地基土强度的一种地基处理方法。
排水固结法是一种新兴的软基加固方法，此法是利用天然地基土层本身的透水性或设置在地基中的竖向排水体，通过预先在地表进行加载预压或利用建（构）筑物自身重量使土体中孔隙水逐渐排出，土体逐渐固结，地基土逐渐压密，强度逐步提高的方法。
因其处理的地基面积大且兼有投资小、见效快、施工简单的特点，所以广泛应用于高速公路和水利堤坝等建筑工程中。
排水固结法中的堆载预压法和真空预压法是常用的两种方法，本文将从加固的机理、侧向变形、施工工期和加固效果、应力变化多方面对这两种不同的处理方法进行比较和分析。
二、真空预压和堆载预压的机理分析1、土体的假定为了便于说明问题，对土作如下假定：（1）土是弹性体；（2）土是均质、各向同性且饱和；（3）土的压缩完全由孔隙体积的减小引起，土粒和孔隙水是不可压缩的；（4）堆载是一次瞬时施加。
2、堆载预压法的加固机理堆载预压是在增加土体总压力的基础上，来增加土体的有效应力。
以土料、砂料或路堤自身作为荷载，对被加固的路基进行预压。
软土地基在此附加荷载作用下，产生正的超孔隙水压力。
经过一段时间后，超孔隙水压力逐渐消散，土中有效应力不断增长，地基土得以固结，产生垂直变形，同时强度也得到提高．用堆载预压法进行加固正常固结土地基的情形如图2 所示，图中的塑料排水板是为了缩短加固时间、加快固结过程而设置因此，经过堆载预压加固的土体强度得到了提高。
3.真空预压机理真空预压和堆载预压同属于排水固结法，真空预压时，我们在加固区的地面上抽真空造成负压，土体孔压逐渐降低，降低的孔压转变为土体的有效应力，这就是真空预压使土体产生固结的基本原理。
真空预压法早在1952 年由瑞典土工研究所的Kjiellman 教授提出：他阐述了在真空预压过程中孔隙水压力降低、有效应力增加的正确观点。
真空预压工艺中几种计算固结沉降方法的比较分析
第44卷第6期 山西建筑• 72 • 2 0 1 8 年 2 月SHANXI ARCHITECTURE Vol.44 No.6 Feb.2018文章编号：1009-6825 (2018) 06-0072-02真空预压工艺中几种计算固结沉降方法的比较分析臧冰柳家凯(中交一航局第二工程有限公司，山东青岛266071)摘要:利用真空预压法进行软基加固处理后，通常需要上部回填材料再进行后续处理。
准确预测真空预压法处理软土地基的沉 降量，从而确定回填材料用量，为施工成本预算提供依据，具有重要的工程意义和经济价值。
依托威海港软基处理工程实例，通过 对几种固结沉降计算方法的对比分析,获得了能够较为准确预测施工沉降的方法，其结果更接近实测值,提高了沉降预测的准 确性。
关键词：软基，真空预压，沉降预测中图分类号:TU470.3 文献标识码:A近年来，随着我国经济的快速发展，建筑用地越来越少，转而 发展海洋空间。
吹填淤泥填海造陆技术在环境保护和经济效益 上均具有巨大的优势，具有施工周期短、成本低等优点。
本文依托威海港软基处理工程实例，通过数值模拟结果和理 论计算值与现场实测沉降值对比分析，从而获得更为贴近实际的 固结沉降计算方法，提高固结沉降预测的准确性，利用实测沉降 曲线拟合法预测卸载时间，研究成果具有一定的参考价值。
1工程概况本工程位于威海某港区货场后方围堰约28万m2，为吹填淤 泥填海形成的软土地基，工程使用性质为货物堆场。
按照设计要 求，场地先采用真空预压法对地基进行初步处理,后回填开山石 进行强夯处理。
本文将以1号围堰试验1区实测沉降值与其他 计算方法计算值对比分析研究。
3曲线拟合法推算最终沉降量根据实测沉降曲线拟合法来估算地基最终沉降量，常用到双 曲线法和三点法。
3.1 双曲线法[2]s£=s0 +t a+/3t°根据现场实测数据，利用此方法拟合算得1号围堰试验1区 地基最终沉降量为67. 8 cm。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
真空预压排水固结法公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]堆载联合真空预压排水固结法加固沿海软弱地地基王必卫范伟霍广勇[摘要] 堆载预压法和真空预压法同属排水固结法，二者各有优缺点。
本文结合工程实例，详细论述了堆载预压和真空预压联合加固软基的原理和施工要点。
[关键词]堆载预压：联合；真空预压；加固；软基。
一、概述沿海地区广泛分布着含水量高、透水性差、压缩性大、强度低的海相沉积软弱粘士层，其地基承载力和稳定性很差，在荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差，影响建筑物的正常使用，因此，这种地基通常需要加固处理。
排水固结法中的真空预压法和堆载预压法就是处理软弱地基的常用方法，二者加固地基的原理相同，只不过是施加预压的加载方式不同。
真空预压法与常规的堆载预压法相比，具有加荷速度快、无需堆载材料、加荷中不出现地基失稳现象等优点，其最大缺点是预压荷载偏小（不超过100KPA）；而堆载预压法工期相对较长，需大量的预压材料，但其优点是最大预压荷载不受限制。
若能将真空预压与堆载预压联合加载就刚好可以发挥二者的优点，而理论分析和工程实践都已证明真空预压法与常规的堆载预压法是可以联合使用的，这两种方法在加固软土时分别产生的负超静水压力（真空预压）和正超静水压力（堆载预压）是可以迭加的，由此产生的有效应力迭加在一起，最终使土体产生垂直压缩变形、强度增长。
堆载预压法有个特例就是用建筑物的自身重量（比如路堤土等）作为预压荷载，加固结束后不再卸载，从而节约投资、缩短工期。
为和常规堆载法区分，这里称之为自载预压法。
在用排水固结法加固软基过程中，为了加快施工进度、提高加固效果，把自载预压法作主要荷载，而把真空预压当作超载来进行联合加载时，我们称之为自载联合真空预压法。
二、自载联合真空预压法在沿海公路建设中的应用在深厚软弱地基上修建公路，通常采用自载（路堤土）预压法处理地基，但其往往面临两方面的问题：1、工后沉降量过大问题在公路设计与施工时，虽然对桥头和路堤的工后沉降量提出了明确要求，但却难以做到。
一是因为估算的沉降量本身就不易准确控制；二是因为预压期往往是在没有施加路面荷载的情况下确定的，因此当铺上了路面之后，路基在路面荷载的作用下又会产生新的沉降，从而使工后沉降达不到要求。
有的地方为此对路堤或桥头采取了等载预压的措施，即用与路面荷载相当的堆载先对地基预压一定时期后，再将此堆载卸掉修建路面，但是这就有一个寻找土源、重新移弃堆载土的问题，既不经济，又不环保。
2、加载过程中路堤稳定及工期过长问题采用堆载或自载预压法处理软弱地基时，始终得考虑路堤的稳定而必须分级加载，且加载后要稳定一段时间以便地基强度的增长能随得住荷载的增加，否则就容易在施工中产生滑坡或导致软土侧向变形过大、土体固结达不到要求，因此施工速度较慢、工期过长。
如果在自载预压的前提下再辅以真空预压进行联合加载，实际上是在对路基实施超载载预压加固，超载部分就是由真空荷载来代替，该荷载施加方便、迅速，其最大荷载可达80-95KPA，相当于4-5M的填土荷载，大大超过路面荷载（30KPA）和一般的超载（2M左右的填土），这不仅实现了等载预压、而且还真正起到了超载预压的加固作用。
因此，在对修建在沿海软基上的公路路基进行加固处理时采用自载联合真空预压法，可以解决以下三方面的问题：1、沉降问题，使地基的沉降在联合加固期间被基本消除，路堤在使用期间不致再有过大的沉降和沉降差，大大减少桥头跳车。
2、稳定问题，联合加固能加速地基土抗剪强度的增长，从而提高地基承载力和稳定性。
3、工程加快，能加快路堤的填筑速度，缩短工期达三分之一以上。
三、自载联合真实预压法加固地基的实施自载联合真空预压排水固结法加固地基是由排水系统（垂直及水平）和加压系统两部分组成。
排水系统的主要作用在于改变地基原有的排水边界条件和借助排水系统来传递真空压力，增加孔隙水排出的途径、缩短排水距离，减少加固时间；加压系统就是使地基土的有效固结压力增加而产生固结的荷载，即路堤本身自重和真空荷载。
排水系统是一种手段，如果没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到加固；如果只增加固结压力，无良好的排水系统或不缩短土层的排水距离，则不能取得好的加固效果或不能在预压期内尽快地完成设计所要求的沉降量，强度不能及时提高，加载也就不能顺利进行，工期要求将得不到满足。
所以上述两个系统都是必不可少的，设计时总是要联系起来统筹考虑。
自载联合真空预压加固的示意图如图1。
图1自载联合真空预压法加固软基示意图自载联合真空预压加固地基时，一般先在软弱地基上按真空排水预压法的施工程序进行施工，即依次进行铺设砂垫层、打设垂直排水通道、铺设主滤管、安装抽真空装置、铺密封膜等工序，在经试抽空并确认没有漏气发生后，就可进行路堤的逐层填筑施工。
在具体施工时要注意以下几点：1、一定得等膜下真空度稳定、并达到设计要求之后才能进行路堤施工，否则堆载上去之后一旦出现漏气问题就难以处理了。
2、为了防止堆第一层土时将密封膜和膜上的保护层弄破，最好在膜下也铺一层热粘针刺无纺土工布或编制土工布，以防膜被堆载中的尖利物戳破。
3、施工第一层堆载土要十分小心，可适当厚些，最好在40-50cm左右，铺设时尽量找平，先进行人工摊铺后再用机械由近向远逐步推进，压实时由轻到重进行多遍碾压。
4、第一层填土铺完碾压后不要急于铺第二层，观察一下膜下真空度的变化，以检查有否漏气。
若没有异常情况发生，则可一边抽真空，一边像路堤正常施工一样分层往上连续铺筑碾压，这样才能充分发挥自载联合真空预压的长处。
5、堆载时要注意保护膜面上的沉降观测标杆，并在堆载前进行一次测量，以记好堆载前沉降曲线的起点，便于日后对加固效果进行分析。
6、一些特殊的地方（如桥头高填土）采用联合加固时，要密切注意对已有构筑物的影响，避免一些意外事故发生。
四、工程实例深圳市宝安区某快速干道一路段长159M，宽约50M，设计填筑的路堤高5M。
当时因某些原因工期要求已落后4个多月，为了赶上工期，设计与施工单位采用自载联合真空预压的加固方法加固地基，最终不仅加固达到设计要求，而且工期也弥补上来。
这是自载联合真空预压法运用得比较成功的一个实例，详细介绍如下：1、路基土层的地质概况地质勘探资料表明，该路段自上而下由以下几层组成：第一层，人工吹填土，厚为；由粉砂、细砂组成，含少量细碎贝壳和淤泥；第二层，耕植土，厚，松散，含植物根系；第三层，淤泥混砂，饱和、软塑-流塑，富含有机质，局部夹粉砂，该层含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低，是地基加固的主要对象；第四层，粉土或砂混淤泥，厚，底板埋深一般在、最大为；饱和，该层渗透性较好，k=10-3-10-4cm/s；第五层，淤泥或淤泥夹砂层，层厚大于10M，饱和、流塑-软塑、强度低，含水量高，孔隙比大、压缩性高、强度低，也是加固的主要对象；第六层，淤泥质粘土层，饱和，软塑状，粘滑，含大量贝壳及腐植物，分布均匀，钻探未钻穿，应该说这也是一层需处理的对象，其对路堤的后期沉降会有较大的影响。
淤泥软土的土工试验综合成果见表1所示。
表1 淤泥软土的物理力学指标2、施工简况（1）场地打设了深20M、间距、直径为7CM、呈梅花形布置的袋装砂井作为垂直排水通道；表层铺设厚度为70CM的中粗砂垫层，作为水平排水通道。
（2）在加固区外采用淤泥搅拌墙（深7M、局部10M）及垂直插塑（深5M）等密封技术，对第四层粉土及砂混淤泥进行封堵，以保证加固区内有较高的真空度；实践证明这二项技术起到了作用，在试抽时膜下真空度一天内达到80KPA，而停抽一天后真空度才损失2KPA。
（3）密封膜上铺设了40#扁丝机织土工布（抗拉强度40KN/M）以保护其不被刺破。
（4）抽真空装置安排12台套，其中2台套为备用。
平均每台套担负800M2 面积，滤管间距为6M。
（5）在抽真空开始、膜下真空度达到80KPA后的30天才开始用吹填方式填筑路堤，填筑共分五层，层厚依次为、、、、，共5M厚；历时67天，此后自载联合真空预压又历时124天完成加固。
实际的加载历时曲线见图2，联合加载的典型断面如图3。
图2实际的加载历时曲线图3联合加载的典型断面3、自载联合真空预压加固的效果与分析加固现场设置了真空度、地表沉降、水平位移和孔隙水压力等观测项目，观测结果表明加固取得了较好的效果。
（1）加固中最大沉降速率达到72MM/D，发生在抽真空的初期；在联合预压加固中，每次加载的头几天沉降速率也都在40-50MM/D；远远超出规范要求的沉降速率宜控制在20MM/D以下的标准。
整个填筑过程中路提始终是稳定的，没有出现任何失稳的征兆。
路中心点平均沉降达，估计固结度达到90%左右，基本满足工后沉降量〈30CM的要求。
典型断面的荷载——沉降曲线见图4。
图4典型断面的荷载——沉降曲线（2）孔隙水压力的观测结果（见图5）表明，开始抽真空时孔隙水压力就开始下降，形成负超静水压力，在地下9M深的测头孔隙水压力值下降较快、较大；在吹填加载期间，每加一级荷载，各个测头的孔隙水压力值均明显地出现短暂的增大、随后很快便稳定，在吹填加载5M的整个过程中，其最大累计升幅为30KPA（发生在埋深18M的测头处），其余为10-20KPA，而且所有测头读数都未超过出孔压初时的稳定值。
这是由于在加固区内始终丰在着稳定的真空压力，其产生的负超静水压力抵消了相当一部分堆载过程中始终处于低孔隙水压力的稳定状态，没有出现滑坡和失稳现象。
也正因此才大大缩短了堆载和维持堆载稳定的时间，加快了工期；该工程比常规的堆载预压法提前了4个多月的工期，保证了全线按时通车。
图5加固中孔隙水压力时间过程线4、小结本工程实例通过运用自载联合真空预压法，很好地解决了在珠江三角洲软土地基上修路时存在的两大难题，同时在施工结束后不存在卸除超载土的问题，既环保又节约了投资。
因此说在沿软弱土层地区修建公路，自载联合真空预压排水固结法是一种经济而有效的地基处理方法。