论文部分内容阅读
[摘 要]本文通过了解膜上覆水真空预压的加固机理，分析宁波滨海某场地的实际地层构成情况，采用膜上覆水真空预压技术进行施工，着重介绍相关设计参数、水平向透水层、竖向排水体、密封沟、密封膜铺膜以及抽真空施工等方面的施工技术，施工效果较好，应加强该技术在工程施工中的应用。
[关键词]膜上覆水；真空预压；软土地基；加固机理
中图分类号：TU472.33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0341-01
宁波属于滨海地区，一般来说分布有深厚的淤泥质软土层，其厚度约为20～30m。淤泥质软土层具有含水量高、压缩性大且渗透系数低的特点，根据统计的多份地质勘察报告显示，其渗透系数一般为10-7cm/s，自然固结历时很长，工后固结沉降量大，对工程建设产生较大的不利影响。
随着现代工程技术的不断进步，膜上覆水真空预压技术在宁波地区的工程应用中也越来越广泛，特别是对于淤泥质软土深厚的滨海地区，通过这种技术对软土地基进行预处理，可以预先消除软土地基的大部分工后沉降。在工期允许的情况下，具有较高的性价比，产生较好的经济和社会效益。本文结合宁波市象山县大目湾地区某软土地基加固工程进行相关说明。
1.膜上覆水真空预压技术的基本原理
膜上覆水真空预压法的基本原理为加固机理，主要是通过借助不透气膜的作用，在预压的过程中，使用抽真空设备，通过埋设在砂垫层中的水平管道以及竖向塑料排水板，将基土中的水以及空气抽出，从而导致孔隙的水压力u降低，在深部地基土中形成负压。同时将深部软基中的地下水排到地表的密封膜上，必然使得总应力（）和有效应力（）都随之增加。根据太沙基有效应力理论：，可以得出基土任意点的有效应力表达式：，其中为上覆土体的自重应力，表示为膜上覆水自重在土体中的附加应力，表示为抽真空过程中所产生的负压，其数值为负值时表示为方向向上。
2.项目场地主要地层构成
本次项目场地为宁波市象山县大目湾地区，根据地质勘察报告，该场地的地层情况如下：
第一层为吹填淤泥层：含水量高，孔隙比大，渗透系数低，主要为浅灰色，新近堆填，该层主要以淤泥为主，并含有大量的贝壳。厚度在2.0-3.0m左右。
第二层为淤泥质粘土：灰色，流塑，局部软塑。含少量贝壳碎屑，局部粉粒含量较高，夹粉砂薄层。切面有光滑，无摇震反应，韧性中等，干强度中等。力学性质差，高压缩性土。全场地均有分布，层厚20.0～31.00m。
第三层为粉质粘土：灰色，软塑～软可塑，局部流塑。含少量贝壳碎屑，粉粒含量较高，夹粉砂薄层。土面稍有光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。力学性质较差，高压缩性土。绝大地段均有分布。层厚0.30～14.50m。
第四层为粘土：灰黄色，灰黄夹灰绿色，硬可塑～硬塑。含少量贝壳碎屑，局部粉粒含量较高。无摇振反应，切面有光滑，干强度高，韧性高。力学性质较好，中压缩性土。绝大地段均有分布。层厚2.90～17.10m，局部未揭穿。
3、相关设计参数
采用膜上覆水真空预压工艺，真空度80kPa，覆水厚度1.0m；排水板长度为20m，间距1.0m；砂垫层厚度50cm，中粗砂，渗透系数大于0.01cm/s；滤水管横向间距6～7m，纵向间距为30～40m；薄膜周边设置1.0m高的挡水土坝。
4.膜上覆水真空预压的具体施工
4.1 平整场地
施工单位在进行具体施工之前，应先将场地进行整平。在场地边缘使用粘性土进行回填，避免真空预压漏气。
4.2 水平向透水层施工
水平向透水层的施工主要包括两方面，即铺设砂垫层和在砂垫层中的埋设滤管。通常砂垫层的厚度在50厘米左右为宜，选用中粗砂进行铺设。这种砂石不仅可以发挥水平排水体的作用，还可以有效起到保护滤管和密封膜的作用，防止滤管被大气压强压扁，从而影响滤管对空气和水的传递能力。
4.3竖向排水体施工
对于竖向排水体施工，通常选用塑料排水带，排水带的分布一般呈正方形，使用插板机将其插入，排水带之间的间距以1.0米左右为宜。在使用排水带时，应注意排水带的质量，其抗拉强度应大于1.3kN/cm2，其滤膜渗透系数必须超过，纵向排水量应超过30cm3。
4.4 密封沟施工
密封沟的施工必须达到淤泥质软土层中，以切断排水（气）层为目的。围堰的施工与密封沟的施工一般是同时进行的，以达到节约工期的目的。挡水土坝的位置通常放置在密封沟的外围，本工程采用粘性土堆填而成。
4.5 铺膜
目前用于膜上覆水真空预压的密封膜主要有两种，一种是聚乙烯薄膜，一种是聚氯乙烯薄膜。根据薄膜的制作工艺又可以将其分为吹塑膜和压延膜，在施工的过程中，通常以选用压延膜为主，其作用相对要优于吹塑膜。在铺膜的过程中应将隔离膜四周边缘置于密封沟底部，并使用粘土等不透气的材料对其进行回填和压实，在完成铺膜工作后，应注水将密封沟进行覆盖。
4.6 抽真空施工
应严格按照真空预压操作的流程和要求进行施工，合理设置抽真空装置的真空射流泵，确保膜下的真空度在80kPa以上，单套泵的覆盖面积在1000-1200m2。抽出的地下水覆盖于薄膜上，产生一定的堆载预压效果。
4.7 预压沉降量
根据施工期间的沉降观测数据显示，3个月的预压沉降量约为70cm，6个月的预压沉降量约为1.0m左右。预先消除了大部分的工后沉降量，预压效果良好，达到了最初的设计目的。
结束语
通过对软土地基进行膜上覆水真空预压施工，预先消除了大部分的工后沉降量，软土地基加固作用明显。产生了较好的经济和社会效益，所以在沿海地区的工程建设中可以加强对该技术的应用。
参考文献
[1]朱建才. 真空联合堆载预压加固软基机理及工艺研究[D]. 浙江大学 2004
[2]岑仰润. 真空预压加固地基的试验及理论研究[D]. 浙江大学 2003
[3] 周健，张健，姚浩. 真空降水联合强夯法在软弱路基处理中的应用研究[J]. 岩土力学. 2005（S1）
[4] 吴桂芬，高玉峰，魏代现，刘汉龙. 真空和堆载两种预压法的室内试验研究[J]. 岩土力学. 2005（S1）
[5]艾英钵，施建勇，刘加才. 真空预压加固软土地基沉降的简化计算方法[J]. 中国港湾建设. 2005（06）
[关键词]膜上覆水；真空预压；软土地基；加固机理
中图分类号：TU472.33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0341-01
宁波属于滨海地区，一般来说分布有深厚的淤泥质软土层，其厚度约为20～30m。淤泥质软土层具有含水量高、压缩性大且渗透系数低的特点，根据统计的多份地质勘察报告显示，其渗透系数一般为10-7cm/s，自然固结历时很长，工后固结沉降量大，对工程建设产生较大的不利影响。
随着现代工程技术的不断进步，膜上覆水真空预压技术在宁波地区的工程应用中也越来越广泛，特别是对于淤泥质软土深厚的滨海地区，通过这种技术对软土地基进行预处理，可以预先消除软土地基的大部分工后沉降。在工期允许的情况下，具有较高的性价比，产生较好的经济和社会效益。本文结合宁波市象山县大目湾地区某软土地基加固工程进行相关说明。
1.膜上覆水真空预压技术的基本原理
膜上覆水真空预压法的基本原理为加固机理，主要是通过借助不透气膜的作用，在预压的过程中，使用抽真空设备，通过埋设在砂垫层中的水平管道以及竖向塑料排水板，将基土中的水以及空气抽出，从而导致孔隙的水压力u降低，在深部地基土中形成负压。同时将深部软基中的地下水排到地表的密封膜上，必然使得总应力（）和有效应力（）都随之增加。根据太沙基有效应力理论：，可以得出基土任意点的有效应力表达式：，其中为上覆土体的自重应力，表示为膜上覆水自重在土体中的附加应力，表示为抽真空过程中所产生的负压，其数值为负值时表示为方向向上。
2.项目场地主要地层构成
本次项目场地为宁波市象山县大目湾地区，根据地质勘察报告，该场地的地层情况如下：
第一层为吹填淤泥层：含水量高，孔隙比大，渗透系数低，主要为浅灰色，新近堆填，该层主要以淤泥为主，并含有大量的贝壳。厚度在2.0-3.0m左右。
第二层为淤泥质粘土：灰色，流塑，局部软塑。含少量贝壳碎屑，局部粉粒含量较高，夹粉砂薄层。切面有光滑，无摇震反应，韧性中等，干强度中等。力学性质差，高压缩性土。全场地均有分布，层厚20.0～31.00m。
第三层为粉质粘土：灰色，软塑～软可塑，局部流塑。含少量贝壳碎屑，粉粒含量较高，夹粉砂薄层。土面稍有光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等。力学性质较差，高压缩性土。绝大地段均有分布。层厚0.30～14.50m。
第四层为粘土：灰黄色，灰黄夹灰绿色，硬可塑～硬塑。含少量贝壳碎屑，局部粉粒含量较高。无摇振反应，切面有光滑，干强度高，韧性高。力学性质较好，中压缩性土。绝大地段均有分布。层厚2.90～17.10m，局部未揭穿。
3、相关设计参数
采用膜上覆水真空预压工艺，真空度80kPa，覆水厚度1.0m；排水板长度为20m，间距1.0m；砂垫层厚度50cm，中粗砂，渗透系数大于0.01cm/s；滤水管横向间距6～7m，纵向间距为30～40m；薄膜周边设置1.0m高的挡水土坝。
4.膜上覆水真空预压的具体施工
4.1 平整场地
施工单位在进行具体施工之前，应先将场地进行整平。在场地边缘使用粘性土进行回填，避免真空预压漏气。
4.2 水平向透水层施工
水平向透水层的施工主要包括两方面，即铺设砂垫层和在砂垫层中的埋设滤管。通常砂垫层的厚度在50厘米左右为宜，选用中粗砂进行铺设。这种砂石不仅可以发挥水平排水体的作用，还可以有效起到保护滤管和密封膜的作用，防止滤管被大气压强压扁，从而影响滤管对空气和水的传递能力。
4.3竖向排水体施工
对于竖向排水体施工，通常选用塑料排水带，排水带的分布一般呈正方形，使用插板机将其插入，排水带之间的间距以1.0米左右为宜。在使用排水带时，应注意排水带的质量，其抗拉强度应大于1.3kN/cm2，其滤膜渗透系数必须超过，纵向排水量应超过30cm3。
4.4 密封沟施工
密封沟的施工必须达到淤泥质软土层中，以切断排水（气）层为目的。围堰的施工与密封沟的施工一般是同时进行的，以达到节约工期的目的。挡水土坝的位置通常放置在密封沟的外围，本工程采用粘性土堆填而成。
4.5 铺膜
目前用于膜上覆水真空预压的密封膜主要有两种，一种是聚乙烯薄膜，一种是聚氯乙烯薄膜。根据薄膜的制作工艺又可以将其分为吹塑膜和压延膜，在施工的过程中，通常以选用压延膜为主，其作用相对要优于吹塑膜。在铺膜的过程中应将隔离膜四周边缘置于密封沟底部，并使用粘土等不透气的材料对其进行回填和压实，在完成铺膜工作后，应注水将密封沟进行覆盖。
4.6 抽真空施工
应严格按照真空预压操作的流程和要求进行施工，合理设置抽真空装置的真空射流泵，确保膜下的真空度在80kPa以上，单套泵的覆盖面积在1000-1200m2。抽出的地下水覆盖于薄膜上，产生一定的堆载预压效果。
4.7 预压沉降量
根据施工期间的沉降观测数据显示，3个月的预压沉降量约为70cm，6个月的预压沉降量约为1.0m左右。预先消除了大部分的工后沉降量，预压效果良好，达到了最初的设计目的。
结束语
通过对软土地基进行膜上覆水真空预压施工，预先消除了大部分的工后沉降量，软土地基加固作用明显。产生了较好的经济和社会效益，所以在沿海地区的工程建设中可以加强对该技术的应用。
参考文献
[1]朱建才. 真空联合堆载预压加固软基机理及工艺研究[D]. 浙江大学 2004
[2]岑仰润. 真空预压加固地基的试验及理论研究[D]. 浙江大学 2003
[3] 周健，张健，姚浩. 真空降水联合强夯法在软弱路基处理中的应用研究[J]. 岩土力学. 2005（S1）
[4] 吴桂芬，高玉峰，魏代现，刘汉龙. 真空和堆载两种预压法的室内试验研究[J]. 岩土力学. 2005（S1）
[5]艾英钵，施建勇，刘加才. 真空预压加固软土地基沉降的简化计算方法[J]. 中国港湾建设. 2005（06）