摘 要：真空預(yù)壓法已成為一種地基處理方法，本文主要討論了真空預(yù)壓法的設(shè)計(jì)和施工問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：真空預(yù)壓法；設(shè)計(jì)；施工
真空預(yù)壓法是在軟粘土中設(shè)置豎向塑料排水帶或砂井，上鋪砂層，再覆蓋薄膜封閉，抽氣使膜內(nèi)排水帶、砂層等處于部分真空狀態(tài)，排除土中的水分，使土預(yù)先固結(jié)以減少地基后期沉降的一種地基處理方法。
真空預(yù)壓法最早是瑞典杰爾曼（W.Kjllman）于1952年在皇家地質(zhì)學(xué)院提出的。隨后有關(guān)國(guó)家相繼進(jìn)行探索和研究，日本在個(gè)別工程中進(jìn)行了試用，但因密封問(wèn)題未能很好解決。直到日本在某新干線工程中，采用膨潤(rùn)土密封，真空度上升至93.3kPa（700mmHg），取得了成功。后經(jīng)改進(jìn)，美國(guó)費(fèi)城國(guó)際機(jī)場(chǎng)跑道擴(kuò)建工程和日不大阪南港采用真空、降水、砂井聯(lián)合處理方法加固軟土，取得良好的效果。
我國(guó)在20世紀(jì)50年代末和60年代初開(kāi)始對(duì)真空預(yù)壓法進(jìn)行研究，天津大學(xué)、南京水利科學(xué)院、交通部第一航務(wù)工程局、天津港務(wù)局等在早期研究和推廣做了大量深人的工作，取得了豐碩的成果。當(dāng)時(shí)同濟(jì)大學(xué)與有關(guān)單位，在上海也進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在夾粉細(xì)砂薄層軟土，由于缺乏合適的真空設(shè)備和覆蓋材料，密封閉氣問(wèn)題沒(méi)有解決，沒(méi)有進(jìn)一步發(fā)展。
1.真空預(yù)壓法的設(shè)計(jì)
真空預(yù)壓法處理地基時(shí)，必須設(shè)置排水豎井。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：（1）豎井?dāng)嗝娉叽纭㈤g距、排列方式及豎井長(zhǎng)度等，豎井的設(shè)計(jì)原則與砂井地基相同；（2）預(yù)壓區(qū)面積和分塊大��；（3）真空預(yù)壓工藝；（4）要求達(dá)到的真空度和土層的固結(jié)度；（5）真空預(yù)壓區(qū)和建筑物荷載下地基的變形計(jì)算；（6）真空預(yù)壓區(qū)地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)計(jì)算等。
砂井的砂料應(yīng)選用中粗砂，其滲透系數(shù)應(yīng)大于1×10-2cm/s。根據(jù)實(shí)測(cè)證明，袋裝砂井的長(zhǎng)度為10m時(shí)，真空度將會(huì)降低10%，為了減少真空度的損失，當(dāng)砂井長(zhǎng)度超過(guò)l0m時(shí)，對(duì)砂料的選擇要求應(yīng)更高。
真空預(yù)壓區(qū)的邊緣應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)的輪廓線，每邊增加量不得小于3.0m，每塊預(yù)壓面積宜盡可能大且呈方形。真空預(yù)壓效果與預(yù)壓區(qū)面積大小及長(zhǎng)寬比有關(guān)。試驗(yàn)結(jié)果表明：在同一真空度作用下，面積越大，中心區(qū)的沉降量越大，預(yù)壓區(qū)面積大，影響區(qū)的深度越深。
在真空預(yù)壓區(qū)邊緣，由于真空度會(huì)向外部消散，其加固效果不如中部，所以預(yù)壓區(qū)的邊緣必須大于建筑物的外包輪廓線。
真空預(yù)壓的效果與膜內(nèi)真空度大小關(guān)系很大，真空度越大，預(yù)壓效果越好。如果真空度不高，加上砂井井阻影響，真空度傳遞受到阻礙，加固效果將受到較大影響。根據(jù)國(guó)內(nèi)的工程經(jīng)驗(yàn)，膜內(nèi)真空度應(yīng)穩(wěn)定地保持在86.7（650mmHg）以上，且應(yīng)均勻分布；豎井范圍內(nèi)土層平均固結(jié)度應(yīng)大于90%。
當(dāng)建筑物的荷載超過(guò)真空壓力，且建筑物對(duì)地基的承載力和變形有嚴(yán)格要求時(shí)，可采用真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法，其總壓力宜超過(guò)建筑物的荷載。工程實(shí)踐證明，當(dāng)兩種預(yù)壓同時(shí)進(jìn)行時(shí)，真空預(yù)壓和堆載預(yù)壓兩種效果可以疊加，且預(yù)壓時(shí)間相同，聯(lián)合法的沉降量顯然比僅用真空預(yù)壓法增大很多，而且聯(lián)合預(yù)壓法的效果是比較明顯。
堆載預(yù)壓工程。在堆載區(qū)內(nèi)的應(yīng)力增量大于堆載區(qū)外，因此孔隙水的流向是從內(nèi)向外，此外在堆載過(guò)程中，堆載速度較快，地基中的軟土有可能在體積不變的條件下向外側(cè)向擠出，引起相應(yīng)的豎向變形。所以，按單向壓縮分層總和法計(jì)算固結(jié)變形小于實(shí)測(cè)值，應(yīng)乘以大于1的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。而對(duì)于真空預(yù)壓工程。在抽真空過(guò)程中，預(yù)壓區(qū)孔隙水壓力降低，水流方向自外向內(nèi)，水平方向增加了一個(gè)向負(fù)壓源的有效應(yīng)力。因此，實(shí)際沉降小于計(jì)算沉降。對(duì)于真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓的工程，應(yīng)視兩者之間效應(yīng)疊加的結(jié)果而定，但肯定比單獨(dú)采用堆載預(yù)壓時(shí)，外側(cè)向變形小。因此，真空預(yù)壓地基最終豎向變形經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 可取0.8—0.9；對(duì)于真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法，如堆載壓力較小時(shí)，即以真空預(yù)壓為主， 可取0.9。
2.真空預(yù)壓法的施工
真空預(yù)壓的抽氣設(shè)備宜采用射流真空泵，空抽時(shí)必須達(dá)到95kPa以上的真空吸力。真空泵的設(shè)置應(yīng)根據(jù)預(yù)壓面積大小和形狀、真空泵效率和工程經(jīng)驗(yàn)確定，通常以一套設(shè)備可抽真空的面積為1000～1500m2，確定，但每塊預(yù)壓區(qū)至少應(yīng)設(shè)置兩臺(tái)真空泵，因?yàn)槿f(wàn)一真空泵發(fā)生故障，膜內(nèi)真空度將全部消失，直接影響預(yù)壓效果和延長(zhǎng)預(yù)壓時(shí)間。所以除真空管路的連接嚴(yán)格密封外，應(yīng)在真空管路中設(shè)置回閥和截門，當(dāng)預(yù)計(jì)停泵時(shí)間超過(guò)24h時(shí)，則應(yīng)關(guān)閉截門，避免膜內(nèi)真空度迅速降低。
水平向分布的濾水管可采用條狀、梳齒狀及羽毛狀等形式，濾水管布置宜形成回路，濾水管應(yīng)埋置在砂墊層中，其上覆蓋厚度100～200mm。濾水管可采用鋼管或塑料管，外包尼龍紗或土工織物等濾水材料。
密封膜應(yīng)采用抗老化性能好，韌性好、抗穿刺性能強(qiáng)的不透氣材料。密封膜熱合時(shí)宜采用雙熱合縫的平搭接，搭接寬度應(yīng)大于l5mm。密封膜宜鋪設(shè)三層，膜周邊可采用挖溝埋膜、平鋪并用粘土覆蓋壓邊、圍埝溝內(nèi)及膜上覆水等方法進(jìn)行密封。
采用真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓時(shí)，先進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求并穩(wěn)定后，再進(jìn)行堆載，并繼續(xù)抽氣。堆載時(shí)需在膜上鋪設(shè)土工編織布等保護(hù)材料，避免損壞真空隔離膜。
3.質(zhì)量檢驗(yàn)
施工過(guò)程質(zhì)量檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè)應(yīng)包括以下內(nèi)容：
（1）對(duì)不同來(lái)源的砂井和墊層的砂料，必須取樣進(jìn)行顆粒分析和滲透性試驗(yàn)。
（2）采用塑料排水帶時(shí)，必須在現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽樣，送往試驗(yàn)室進(jìn)行性能指標(biāo)的測(cè)試，性能指標(biāo)包括縱向通水量、復(fù)合體抗拉強(qiáng)度、濾膜的抗拉強(qiáng)度、濾膜的滲透系數(shù)和等效孔徑等。
（3）對(duì)于以抗滑穩(wěn)定控制的重要工程，應(yīng)在預(yù)壓區(qū)內(nèi)選擇具有代表性的部位預(yù)留孔位，在加載不同階段進(jìn)行原位十字板剪切試驗(yàn)和取土進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，檢驗(yàn)加固效果。
（4）對(duì)預(yù)壓工程，應(yīng)進(jìn)行地基豎問(wèn)變形、側(cè)向位移和孔隙水壓力等項(xiàng)目監(jiān)測(cè)。真空預(yù)壓工程，還必須進(jìn)行膜下真空度和地下水位的量測(cè)。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論在真空設(shè)備和覆蓋膜的材料，都得到解決，一次預(yù)壓的面積越來(lái)越大，密封閉氣的技術(shù)更有改進(jìn)，加固的效果也更顯著。20世紀(jì)90年代后，天津市水利科學(xué)研究所，在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，改良后提出了《低位真空預(yù)壓軟土地基加固法》，并于2000年8月或國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)頒發(fā)的專利證。
參考文獻(xiàn)
[1] GB 50007～2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范.北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002
[2] JGJ79─91建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.北京中國(guó)計(jì)劃出版社，2002
[3] 高大釗.土力學(xué)與基礎(chǔ)處理工程.北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998
[4] 高大釗.軟土地基的理論與實(shí)踐.北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992
