大面积吹填软土地基真空预压施工工艺

１工程概况

广州港南沙港区陆域工程软基处理场地位于

珠江口伶仃洋喇叭湾湾顶，虎门外珠江右岸，龙穴岛围垦区的东岸线上。北面与南沙经济开发区相邻，东面与东莞市隔江相望，西面是万顷沙围垦区。龙穴岛围垦区为近１０年围垦出来的人造陆域，目前围垦面积已达４０ｋｍ２。围垦区主要由堤网与水塘组成。南沙港区工程上游距广州新沙港区４０ｋｍ，下游距广州港出海航道起始端４０ｋｍ，

公路距广州市中心约７０ｋｍ。港区陆域工程是在原来的淤泥地表面上吹填淤泥而形成的，征地总面积１．７１１７×１０６ｍ２，原始地表高程约０．５０￣１．５０ｍ，淤泥吹填后高程为４．８０ｍ。吹填淤泥厚度为３．３０￣４．３０ｍ。

根据港区总体设计的要求，本工程第１阶段软基处理的区域为码头堆场区和生产辅助区内由吹填淤泥形成的陆域，顺码头岸线为１５４６ｍ，纵深平均为１０００ｍ，总面积大于１．５×１０６ｍ２。在珠

２００６年９月

第９期总第３９２期Ｓｅｐ．２００６

Ｎｏ．９ＳｅｒｉａｌＮｏ．３９２

水运工程

Ｐｏｒｔ＆ＷａｔｅｒｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ收稿日期：２００６－０８－０７；修订日期：２００６－０９－０３

作者简介：刘兵（１９６７－）男，硕士，工程师，主要从事重点建设项目的建设管理工作，对地基处理有一定研究。

大面积吹填软土地基真空

预压施工工艺

刘

兵１，蔡南树１，艾英钵２

（１．广州港南沙工程办公室，广东广州，５１０７００；２．河海大学岩土工程研究所，江苏南京，２１００９８）

摘要：详细介绍了广州港南沙港区吹填陆域工程采用真空预压技术处理软基的现场施工工艺试验研究成果。通过吹

填淤泥的表面处理措施以及淤泥搅拌桩密封墙施工等，满足了施工机械和人员进场，以及保证真空度的有效传递等方面的要求，为类似工程提供借鉴。

关键词：吹填淤泥；土工合成材料；真空预压；淤泥搅拌桩密封墙中图分类号：ＴＵ４７２．３＋３

文献标识码：Ｂ

文章编号：１００２－４９７２（２００６）０９－００７３－０４

ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＶａｃｕｕｍＰｒｅｌｏａｄｉｎｇｆｏｒＣｏｍｐａｃｔｉｏｎＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆ

Ｌａｒｇｅ－ＡｒｅａＨｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ－ＦｉｌｌｅｄＳｏｆｔＧｒｏｕｎｄ

ＬＩＵＢｉｎｇ１，ＣＡＩＮａｎ－ｓｈｕ１，ＡＩＹｉｎｇ－ｂｏ２

（１．ＧｕａｎｇｚｈｏｕＰｏｒｔＮａｎｓｈａＰｒｏｊｅｃｔＯｆｆｉｃｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０７００，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｖａｃｕｕｍｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ

ｆｏｒｃｏｍｐａｃｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ－ｆｉｌｌｅｄｓｏｆｔｇｒｏｕｎｄａｔＮａｎｓｈａＰｏｒｔＡｒｅａｏｆＧｕａｎｇｚｈｏｕＰｏｒｔ．Ｆｏｒｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｃｃｅｓｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄｗｏｒｋｅｒｓ，ａｎｄｇｕａｒａｎｔｅｅｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｏｆｖａｃｕｕｍｉｎｔｏｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｓｅａｌｉｎｇｗａｌｌｏｆｍｕｃｋｍｉｘｉｎｇｐｉｌｅｓａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ－ｆｉｌｌｅｄｍｕｃｋ；ｇｅｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ；ｖａｃｕｕｍｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ；ｓｅａｌｉｎｇｗａｌｌｏｆｍｕｃｋｍｉｘｉｎｇ

ｐｉｌｅｓ

２００６年

水运工程??江三角洲地区，象本工程这样大范围地利用吹填淤泥质土造陆尚属首次，而且其一次性处理范围大，要求工期短（８个月）

，在国内属罕见［１］

。因

此，为了解该软弱地基土体的沉降固结特性，更经济安全地确定软基处理的设计施工参数，分析未来实际施工中可能遇到的问题，并提出针对性的解决方案，保证未来大面积处理的施工效果，本工程共设置２个软基处理试验区（１区和２区，均设在北段［２］），每个试验区面积均为１×１０４ｍ２。试验区内地基土质在１５ｍ深度以上为淤泥质土和吹填土，具有含水率高、天然密度小、孔隙比大、液性指数高、压缩性高、固结系数小等特点。

软土地基处理工程实施中可能遇到的主要问题

［３］

有：１）试验区为新近吹填淤泥，强度很低，

标贯击数≤１，人工吹填淤泥土的工程性质极差，人和机械都无法进入该区施工，因而也就无从谈起后续的软土地基处理施工了；２）人工吹填淤泥土上吹填砂垫层的可行性。人工吹填淤泥土的强度几乎为零，吹填砂垫层时，底部吹填淤泥难以承受砂垫层的重量，必然会被排开，同时还会导致吹填淤泥与砂垫层混在一起，降低砂垫层的排水效果；３）塑料排水板的打设深度，真空密封效果以及真空预压施工的可行性和效果［４］。如何有效合理地解决这些问题是研究的主要目的。

根据该工程的特点和要求，主要施工工艺流程为：施工场地清理整平至设计高程４．８ｍ，铺设无纺布及土工格栅，吹填中、粗砂垫层至５．８ｍ，插设塑料排水板，打设泥浆搅拌密封墙和真空预压施工（１区和２区），堆载预压施工（１区），卸真空和卸载，回填，场地整平。两块试验区的膜下真空度均达到设计要求，维持在８５ｋＰａ左右。２

吹填淤泥表面处理措施

吹填土料物理力学性质差异很大［５］，由于吹填过程中受水力分选作用，取土口土料本身的差异，造成土料在整个吹填区分布不一，靠近吹砂管口的土料粒径较大，而远离吹砂管口的土料粒径很小。这样，靠近吹砂管口排水顺畅，土料的物理力学性质较好，而远离吹砂管口排水困难，土料的物理力学性质很差。

１区位于施工场地北段东南角，距离吹砂主管较远；２区位于施工场地北段西侧偏北处，距离吹砂主管相对较近。现场探摸表明，２区的承载能力明显高于１区。本次试验施工中为确保后续施工机具的安全作业，在承载力较低的吹填淤泥上铺设了１层土工布和１层土工格栅。采用３５０ｇ／ｍ２短纤针刺非织造土工布，幅宽６ｍ；采用单向拉伸ＴＧＤＧ３５型号塑料土工格栅，幅宽≥２ｍ，其性能指标均满足国家质量技术监督局发布的ＧＢ／Ｔ１７６８９－１９９９土工合成材料［６］的要求。采取这种措施后，保障了后续施工安全。

大面积施工时，采用同样的施工机械和吹填土料时，建议在承载力较低的吹填土上铺设土工布和土工格栅，或竹篱笆等可以就近取材的加筋材料，以确保后续施工机具的安全作业。

通过现场地质探摸后进行了详细的地形测量，再经设计单位、监理单位和科研及施工单位现场确定，１区土工织物实际铺设面积为８０９２ｍ２；２区土工织物实际铺设面积为７４６９ｍ２。无纺布采用手提式工业缝纫机缝接，缝接宽度５ｃｍ，土工格栅采用细铁丝绑扎连接，搭接宽度５ｃｍ。３

吹填中粗砂垫层施工

无纺土工布和土工格栅铺设完毕后，进行吹填砂垫层施工，吹砂船选用１２５０ｋＷ的小型吹砂船，砂料选用中、粗砂，含泥量小于５％，现场每２０００ｍ３取１组样进行检测。砂垫层施工前，首先在试验区周边做砂包袋围堰，砂包袋围堰顶宽１ｍ、高度１ｍ，用彩条布覆盖保护。根据施工前测量的结果，１区地表高程为４．４４ｍ，２区地表高程为４．４８ｍ，现场插竹竿，在竹竿上用红油漆标示１ｍ的高度，作为砂垫层施工厚度控制的标记。在吹砂完工后，进行场地整平，工程质量满足设计要求。总计完成吹填中、粗砂垫层２．３×１０４ｍ３。４

插设塑料排水板

塑料排水板插板桩机由日产液压式挖掘机改装而成，本工程共进场ＨＤ１２５０型和ＨＤ９００型２台插板机，于２００２年１０月３１日正式施工。采用ＳＰＢ－Ｃ型塑料排水板，间距１．０ｍ，正方形布置。

７４

??第９期

塑料排水板底部以穿透中粗砂混黏性土层进入其下淤泥质土，离该层土底面５０ｃｍ为控制。１区排水板的平均长度为２６．８ｍ；２区排水板的平均长度为２８．７ｍ。

正式施工前，在场地内按照每１０ｍ×１０ｍ打设１根排水板，进行打设深度的探摸，根据探摸结果再进行正式施工。

在排水板施工过程中，由于下卧淤泥层厚度大，含水率高，因此排水板施工带上来很多的淤泥，淤泥会影响竖向排水体的排水效果，必须清除。

５淤泥搅拌桩密封墙施工

１区钻探资料表明，表层砂层厚度介于２．３￣５．５ｍ并普遍分布，地下水位高，达４．４ｍ左右，无法开挖密封沟。２区钻探资料表明，表层砂层厚度３．２￣５．５ｍ，深度６ｍ处存在厚度０．５～２．０ｍ的细砂层，呈黑色，质地较纯，偶尔含少量淤泥，透水性良好，此层细砂对真空预压的密封有很大影响，因此采用淤泥搅拌密封墙密封，淤泥搅拌密封桩墙设计采取单排，直径７００ｍｍ，两桩彼此搭接２０ｃｍ，桩间距５０ｃｍ，要求淤泥搅拌桩必须穿透透气（水）层并进入其下不透水层５０ｃｍ为准。

２区深度范围１０．６～１３．５ｍ之间存在一淤泥夹中粗砂层，含砂量较大，并含有大量的贝壳，透水性好，可能会对真空预压的密封不利。１区和２区在埋深约２０ｍ处均有下卧的砂层，在试验施工中，为了解这些深层砂层是否会对真空预压的密封不利，施工中没有采用淤泥搅拌桩密封，试验结果表明这些深层砂层对真空度影响很小，可不密封。

淤泥搅拌桩实际打设的范围和深度，依据土层分布情况以及现场挖掘机试挖的结果，由业主、设计、科研和监理单位经过认真讨论后最终确定：１）１区的打设范围是全部边界，打设深度分３种，分别为６．５ｍ、５．０ｍ和４．５ｍ；２区打设范围为全部边界，打设深度没有明确指出，要求是穿过表面砂层并进入淤泥层５０ｃｍ，不穿过中间夹砂层，目的是检验夹砂层的透水性，为大面积的设计和施工提供参考。

本工程采用的搅拌桩机型号为ＳＪＢ－２型，采取四喷四搅方式进行施工。

在实际施工中，对淤泥搅拌桩的工程质量必须严格控制，泥浆的比重需要达到１．３以上，淤泥掺入比达到３０％。对于搅拌桩施工过程中可能会造成两侧砂层坍塌，每施工完１段，用竹竿试探，如果遇到砂层，必须进行补打，避免出现过大的漏水漏气层，影响真空预压的加固效果。

６真空预压施工

１区于２００２年１１月２３日中午正式抽真空，１１月２９日膜下真空度达到８５ｋＰａ；２区于１２月１６日试抽，至１２月２０日膜下真空度达到８５ｋＰａ。抽真空时，在加固区周边出现明显裂缝，出水量大，效果良好。所有膜下真空表都达到设计要求的８５ｋＰａ膜下真空度。

６．１现场清理

清理地表的淤泥和杂物，特别是坚硬的物体，插板施工带上来很多泥浆，影响砂垫层的排水，必须进行清理整平。

６．２滤管布设

在场地清理后进行滤管的布设，滤管采用通径为!６０ｍｍ的ＵＰＶＣ硬塑料管，包１层９０ｇ／ｍ２的无纺土工布作为过滤层。滤管间距６ｍ，按加固区设计要求的尺寸，先将滤管摆设好并连接好，接头处用铁丝绑扎牢固，然后在管路旁边铺膜，高程基面挖滤管沟，沟深约２５ｃｍ，沟内铺设１层中粗砂，一边挖沟一边埋管入沟，入沟深度约２０ｃｍ，并用中粗砂填平。真空测头布设在２条滤管之间。

６．３密封膜铺设

密封膜大小按照加固区的面积及平面尺寸预定，每个加固区边预留４ｍ长度。密封膜铺设２层，采用聚乙烯（或聚氯乙烯）薄膜，厚度大于０．１２ｍｍ。在出厂前先将密封膜一次热和。铺设密封膜时，先将密封膜垂直摆放在加固区的中轴线上，从一端开始依次向两边展开，用砂包袋及时压实。在铺设了１层薄膜后，仔细检查薄膜的破裂处，并及时进行修补；铺设第２层薄膜后，同样详细检查，并用砂包袋压实。在加固区内埋设

刘兵，等：大面积吹填软土地基真空预压施工工艺７５

２００６年

水运工程??的分层沉降管及水位管等对密封膜的铺设和密封都有影响，采取了用ＰＶＣ管套住沉降管，ＰＶＣ管与密封膜绑接，ＰＶＣ管与深层沉降管之间用淤泥封堵的密封措施，可以保证密封。

踩膜施工对于保证密封膜的密封效果非常重要。踩膜施工自一端向两侧进行，所有踩膜人员均赤脚作业，安排专人负责质量，保证踩膜深度超过１ｍ，两层密封膜分２次完成。６．４真空泵安装

真空泵安装严格按照电机→水泵→水箱→闸阀→止回阀→出膜口的次序进行连接，连接处采用橡胶垫、玻璃胶等进行密封，底座用砂包垫高、夯实，水箱进水口和出膜口保持在同一水平面，出膜口与水箱之间用波纹管连接。本预压区周边均是淤泥和水，因此，必须采用砂包袋筑成平台，确保真空泵平稳放置。６．５真空预压

每个试验区设１４台真空泵，在真空泵系统安装完毕后进行了试抽，泵上真空度均达９８ｋＰａ以上，保证真空预压选用的真空泵性能良好。

在抽真空过程中，详细检查薄膜破裂处，当膜下真空度达到４０ｋＰａ左右时，微小的破损处能发出很大的响声，容易发现漏洞，发现后须及时修补，以保证真空预压的效果。

在真空预压施工过程中，地基向内收缩，加固区周边出现明显裂缝。为了保证周边的密封效果，对离加固区２ｍ以内的裂缝必须进行处理，主要方法是保持蓄水，这样可以减小裂缝的宽度，也防止漏气。如果裂缝宽度太大，则必须回灌泥浆，完全密封。从目前的施工效果来看，工程加固效果明显，设计方案是可行的。７结语

１）通过对吹填淤泥表面的现场探摸发现，采

用在吹填淤泥表面铺设１层无纺土工布加１层土工格栅的方法，能有效地加筋并扩散上部荷载，约束土体的侧向变形和提高吹填淤泥的地基承载力，是一种对吹填淤泥表面进行处理的有效措施，能够满足后续施工机具的安全作业要求。

２）两块试验区的膜下真空度均稳定地达到设计要求的８５ｋＰａ的事实表明，采用含泥量小于５％、１ｍ厚的中粗砂垫层，可以保证真空度顺利传递到水平及竖向排水体系。

３）按照目前的施工机械，塑料排水板打设深度完全可以达到２８ｍ深度以上，且不会对真空度产生明显的影响。

４）采用２层厚度大于０．１２ｍｍ的聚乙烯（或聚氯乙烯）密封膜，在周边打设淤泥搅拌桩，并辅以人工踩膜（深度超过１ｍ）的真空预压施工工艺（包括相应的施工机械）能够很好地保证密封效果，提高膜下真空度。

５）试验区软土地基中的表层（

深度６ｍ以内）砂层对真空度的影响较大，应采用淤泥搅拌桩墙进行密封；下卧深层砂层对真空度的影响很小，无需密封。参考文献：

［１］叶国良，张敬，郭述军，等，真空预压法加固软土地基的

几点新认识［Ｊ］．水运工程，２００４（１０）：９７－１００．

［２］中交第四航务工程勘察设计院．广州港南沙护岸围堰及

试挖工程陆域软基处理试验区分区图［Ｒ］．广州：中交第四航务工程勘察设计院，２００２．

［３］郑各椿．真空预压法在吹填土软基工程中的应用［Ｊ］．山

西建筑，２００５，（１５）：１０４－１０５．

［４］王旭东，董淑海．超厚冲填土对其下卧软土层的堆载预

压效应［Ｊ］．水运工程，２００５（６）：８０－８２．

［５］彭涛，武威．吹填淤泥的工程地质特性研究［Ｊ］．工程勘

察，１９９９（５）：１－５．

［６］ＧＢ／Ｔ１７６８９－１９９９，土工合成材料［Ｓ］．

７６