真空预压法是利用抽真空来加固软土地基的一种加固方法，现已被广泛应用于工程建设中，这个技术最早是在1952年瑞典皇家地质学院杰尔曼教授在美国麻省理工大学召开的加固土会议上，发表了一篇名为“利用大气压力的方法加固粘土”的论文，并提出了用该方法加固地基的模型。该论文发表后，就引起了学术界和工程界的关注。此后，国内外不少专家学者和研究机构对此进行了一系列的理论研究和实践工作。实践证明，运用它于工程建设中来，能够取得良好的经济效益和社会效益。但是在实际施工过程中，因各个项目工程地质条件不一，处理方案难以形成一致。虽然很多前辈已经做了大量的工作，并取得了显著的成果，且这些成果丰富和完善了真空预压法的加固效果，但是仍然难以全面解释工程实践中遇到的一系列问题，因此对真空预压加固地基实际操作尚有很大研究空间，选择工艺恰当与否则对工程工期、工程造价及社会效益均有较大影响。
真空预压的机理及优点
　　1、加固机理
　　以大气压力作为预压载荷，通过先在需加固的软土地基表面铺设一层透水砂垫层作为横向排水通道，然后打设竖向排水通道，在砂垫层内埋设渗水管道，再在其上覆盖1层土工布和2～3层不透气的塑料薄膜，四周密封与大气隔绝，然后将渗水管道与真空泵连通进行抽气，使透水材料保持较高的真空度，在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力，将土中的孔隙水和空气逐渐吸出，从而使土体固结的一种软土地基加固方法。
　　抽气前，薄膜内外都受到大气压力的作用，土体孔隙中的气体与地下水面以上都处于大气压力状态。抽气后，薄膜内砂垫层中的气体首先被抽出，其压力逐渐下降，薄膜内外形成一个压差，使得薄膜紧贴于砂垫层，这个压差称为“真空度”。砂垫层中形成的真空度通过竖向排水体逐渐沿深度向下传递，同时真空度又由竖向排水通道向四周土体扩展，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孔隙水压力，其增量是负值。真空预压在不施加外荷的前提下，以降低纵向排水体中的孔隙水压力，使之小于土中原有孔压，形成水力梯度，从而使土体空隙中的水或者气由土体向竖向排水通道渗流，最后由竖向排水通道汇至地表砂垫层被泵抽出，从而使土体固结。
　　2、真空预压法的优点
　　相对于堆载预压法或强夯处理，真空预压有以下几个显著优点：
①节约预压材料，降低工程的造价。
②固结快，工期短。在进行真空预压操作时，地基不会发生剪切变形，只有压缩变形，不会引起地基失稳，因而施工时无需控制加荷速率，荷载可一次快速施加，加固的速度快、工期短。
　　③施工简便。真空预压在加荷时不需要使用大量的施工机械，施工的干扰小，不易发生施工事故。施工机具和设备简单、施工方便、作业效率高，适用于大规模的地基加固。加固的效果也相当好。
　　④加固深度较深。软土地基也有采用井点降水加强夯施工的，真空预压处理对深层固结的效果要比采用井点降水加强夯的效果明显。
三、真空预压实际施工流程阶段注意点
　　真空预压的施工一般可分为三个阶段：施工准备阶段、设备安装阶段以及预压加固阶段。如施工区域能形成流水作业，则对大面积施工减少成本效果尤为显著。
前期的准备阶段
加固区场地准备注意点：
　　一般真空预压加固场地多为软土、超软土地基，有的甚至是刚吹填造地的场地，施工前可先安排在场地上开沟将场地积水排出，同时设置主排水沟。大量工程都出现在铺设砂垫层、打设排水板时出现连续雨天，有时大雨造成整个处理场地被淹，影响工期也影响设备安全、用电安全等，如主排水沟设置合理则能通过明排的方式将积水排出，而不需要通过抽水泵强排水，既能节约大量电费又不影响工期和设备安全。多个项目证明开沟排水既可以保证后续工作的及时展开，缩短工期，同时对后续工作中的施工人员、机械设备的安全起到有效保障。
　　铺设砂垫层前，对于表面物理力学性质极差的软基，要先铺设一层土工格栅加1层土工布或者是1～2层荆巴加1层编织布。此项工作是确保砂垫层施工和后期塑料排水板施工时桩机安全。无论是采用土工格栅或者是荆巴，均应要进行搭接铺设，搭接长度不小于200mm，同时用铅丝绑扎形成整体，铅丝扎头朝下避免扎伤工人和后期扎破密封膜。
铺设砂垫层的材料通常用中粗砂，含泥量小于5%，要求表面平整，不得存留石块以及其他尖利杂物，厚度的均匀以及误差不大于正负20mm，可采用人工小推车回填或吹填法施工。
排水板打设施工注意点：
　　对吹填场地处理，因吹填的土质渗透性较差，含水量很高，基本上为流塑状的浮泥，对于塑料排水板有一定特殊技术要求，否则可能会导致加固的失败。
　　对于颗粒较细，渗透性较差的土体，排水板打设将不可避免地扰动板壁周围的土体，使其渗透性降低，同时排水板材料对水的垂直渗流有阻力，这就是涂抹效应和井阻效应，影响涂抹效应最大的是排水板滤膜的性能和功能，细纤维、层数多、孔径小、布面和内层松软的无纺布滤膜在工程中应用，由于淤泥中细微颗粒和毛细物质与水份经滤膜渗透排水时，滤膜渗透差排水阻力大，细微颗粒和毛细物质透不过滤膜层，而吸附在滤膜孔径中或滤膜表面，造成的滤膜孔径堵塞，往往在塑料排水板周围形成一土砣，渗透性降低或不渗透，排水失效。由于排水板产品性能测试在室内清水和24小时浸泡的条件下测试的数据，而不是现场土质条件下的产品性能测试，特别对于渗透性较差的土体，室内测试结果与现场实际排水效果相差较大。因此排水板要结合土质的具体情况，选用塑料排水板滤膜孔径不是小于某一个值，愈小愈好，而是确定一个范围，让特别细的颗粒流走以增加排水板周围渗透性。同时滤膜孔径也不能太大，否则会堵塞砂垫层，根据类似几个工程成功经验，一般排水板滤膜有效孔径选用80-130 μm（以O98 计）范围比较合适。
　　塑料排水板作为真空预压的竖向排水通道，不仅起着垂直排水、加快土体固结的作用，而且起到传递真空度的作用，其打设间距和深度非常重要。排水板间距根据地基的固结指标和处理工期要求采用太沙基和巴伦固结理论计算确定。打设深度根据软土深度确定，原则上排水板的打设深度要穿透需加固的软土层。对于淤泥粘土层下方的中、粗砂层则要尽量避免被排水板打穿，以防抽真空时发生“漏气”现象，为此要求塑料排水板的板底距淤泥质粘土层底保持0.5 m的距离。
　　因真空预压处理面积一般较大，很多施工忽视对施工操作的管理，或者管理难以到位，造成工人在打设排水板时出现短打、漏打和回带严重的现象，其结果直接造成后期抽真空时对土体加固不均匀、深层处理不到位等，解决的办法是对整个处理区域排水板进行编号，按横排、竖排对每根排水板进行编号，对打板机进行分区位，每台打板机设定横排7～9根，这样现场板位一目了然，不会出现漏打。检查插管长度，根据打设深度在机架上做好标识，旁站观察以保证插入深度达到设计要求。
滤管埋设注意点：
　　铺设滤管时可以根据现场实际情况对二通、三通和四通的数量及形状作适当的调整，但应保证滤管排水通畅。真空滤管可采用软式透水管，应采取工厂化集中生产，管体打孔并外包透水滤布后，成卷运到施工工地使用，管体严禁采用再生材料。滤水孔采用φ8～10mm，间距5cm，正三角形排列，管外包裹起90g/m2无纺布，采用胶管相连，连接时用铅丝拧紧，铅丝扎头朝下避免扎伤工人和后期扎破密封膜。
　　在真空管路中设置止回阀和闸阀，防止后期射流泵检修或损坏更换时气压回流造成不必要的损失。
帷幕墙或压膜沟施工注意点：
　　真空预压施工的关键就在于处理区域的密闭效果。通常施工时将整个加固区域分成若干个小区，每个小区再分若干个加固单元。如果采用密封帷幕墙，则小区划分可以进行均分，如采用压膜沟，则将处理区域划分成大区、小区，以小区保证大区的真空效果，但不论是采用密封帷幕墙或是压膜沟，均需做到四周不漏气。因此要做到对帷幕墙或压膜沟区域透气层深度进行探查。根据施工经验，透气层深度在5米以下的采用压膜沟密封，透气层深度在5米以上的采用粘土密封帷幕墙密封。
　　帷幕墙通常采用粘土密封帷幕墙，从地表开始粘土拌和，拌和深度至探查透气层深度以下1.5米，该项工作的重点是打设深度一定要达到透气层以下1.5米，成型的帷幕墙的渗透系数一定要达到设计要求，因此对泥浆的浓度、搅拌提升的工艺均需通过试验取得。实际施工后必须对成型的帷幕墙进行检测，如达不到渗透系数要求则需二次拌合和检验，以确保帷幕墙墙体本身不漏气。
　　压膜沟通常是利用挖掘机开挖成型，开挖深度必须达到不透气层以下1.5米。为了保证压膜沟的密封质量，可先在沟内注水，形成厚度300mm左右的泥浆，然后将密封膜踩入沟底，两侧入沟的密封膜一定要搭接好，搭接的方法有平搭或卷搭两种。此处的关键是铺设密封膜前要在膜下铺设一层编织布以保护膜体，要注意边坡的稳定，不能抽气后边坡失稳造成膜体拉裂，然后沟内再注入泥浆或水以加强密封效果。
　　膜沟填实后再做挡水埝，埝高600～800mm，同一块的埝顶要在同一平面上，高差不大于100mm，为防止风浪冲刷和便于行走，埝顶压两层土袋。
设备安装阶段注意点
　　此阶段主要完成的任务是要完成管网平面布置，真空泵及电器线路布置、真空度探头位置确定、沉降观测点的布置以及设计有特殊要求的其他设施的布置和配备。
　　真空泵的设置应根据预压面积大小、形状和真空泵的效率，结合工程经验确定。通常以一套设备可抽真空面积为900 m2~1100 m2，但每块预压区至少应设置两台真空泵或设置止回阀和闸阀，以防真空泵发生故障后膜内真空度完全消失。射流式真空泵要求空抽时能达到96 kPa以上的真空吸力。
　　 安装阶段要注意密封膜的铺设和各个设备接口、监测设备出膜处的密封。
真空预压阶段注意点
在抽气开始时，要把现场所有的抽气泵都开动，并认真观察真空度的变化，同时安排一些人员在场地内和压膜沟附近认真巡查，寻找漏气的部位，发现一批停泵修补一批，反复排查直至无漏气点。经过一段时间的抽气之后，如果情况正常，可向埝内灌水，覆水的要求是将所有的塑料膜都浸在水里。覆水后可以在两层膜间形成很薄的夹水层，从而增加膜的密封性能，也可以防止直接暴晒塑料膜，减缓膜的老化，同时埝内积水一定程度上起到堆载真空预压效果，实际施工时一般埝内积水厚度控制在0.5米左右。
　　施工单位一般只负责表面沉降观测，其他诸如分层沉降观测、孔隙水压力检测、侧向位移、地下水位等一些测试项目由建设单位或设计单位委派的监测单位负责，其目的是对设计方案和加固效果进行评估。

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文章来源： 永年加固公司
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