0 引言

真空预压法是加固软土地基的有效排水固结方法，因其经济技术指标的优势，在工程上得到广泛应用。根据其加固机理^[1,2,3,4]，理想真空度的形成和排水板的合理打设是该方法成功的前提条件，所以对于现场工况比较复杂的项目，为了保障理想真空度的形成，需要在密封处理方面采用有效的技术措施。现有研究对于实际应用过程中遇到的复杂工况会严重影响密封性，从而影响真空度，所需要采用的有效技术措施及相应的加固效果研究相对较少，多开展实用性的研究，可促进该方法更为广泛的应用。本文针对某煤堆场地基处理所遇到的各种影响真空密封性的复杂工况进行了分析，介绍了相应的技术措施，最后通过监测、检测数据分析加固效果，验证技术措施的有效性。

所建工程为马来西亚某电站煤堆场地基处理，煤堆场设计堆煤高度12m。处理范围原始地貌比较平缓，属于低凹地带，在马来西亚多暴雨的影响下成为一个水塘。大部分区域表层分布有泥炭土层，厚度3～4.2m，泥炭土层下为 (2) 淤泥层，厚度变化很大，为3.3～17.8m，强度低，含水量很大，为77%～118%，孔隙比1.283～2.804，该层属于地基处理的主要对象。再往下是 (3) ₁粗砂层，混少量细砂、黏性土或粉土。典型地质剖面如图1所示。

先清除净表层的泥炭土，换填<2.5m厚的细砂层作为施工垫层，同时作为水平排水垫层，砂垫层面上打设好排水板后安装真空预压系统，真空度稳定运行后膜上回填堆载土方，一部分用于补标高和沉降，一部分作为超载土方，堆载厚度最大区域达到11m (包括泥炭土换填层的厚度) ，塑料排水板间距1.1m，采用正三角形满堂布置，深度以打设至 (2) 淤泥层底以上1.0m为原则，严禁进入下卧的中粗砂层导致漏气。

根据地基处理方案，本项目的施工难点主要在于排水板的打设不能进入下卧中粗砂层以及膜上堆载时的稳定性控制和真空膜的保护等。但是由于现场多方面的管理因素，场地交给地基处理单位时，施工难点增加了很多，主要影响真空密封性的难点问题如下。

1) 清除泥炭土前未先将水排干，采用挖机打捞式清除法，导致场地仍然普遍分布泥炭土。同时砂垫层回填未按设计要求控制回填厚度<2.5m，场地实际回填砂厚度约2～10m，平均达到5～6m。泥炭土层和回填砂层均属于需要密封的透气层。根据原设计方案挖机开挖密封沟就能有效密封的场地，在此情况下因透气层太厚，密封方式需改为泥浆搅拌桩密封墙。又因透气层厚度极大的不均匀性，需要摸探密封墙位置的透气层深度，从而设计密封深度。对于毫无规律的透气层分布厚度，摸探确定透气层深度的难度极大。

2) 回填砂施工时导致淤泥大量挤出、隆起等，改变了原状淤泥的层顶标高和厚度分布，使原设计的分区排水板长度失效，需要重新探知淤泥的分布厚度，从而重新设计排水板长度。

3) 淤泥层层底标高起伏大，下卧层是中粗砂层，排水板不能进入该层，排水板底深度控制困难。

4) 泥炭土夹杂的大量大块木头对排水板施工和泥浆搅拌桩密封墙施工形成了障碍。

5) 真空膜上回填土厚度大，回填土施工时，对真空膜的保护有一定难度。

6) 处理范围的回填土与周边场地形成较大的高差，而原状淤泥承载力极低，稳定性控制有一定的难度。

7) 由于软土厚度差异性大，导致预压期的施工沉降差异性很大，理论计算施工沉降约0.3～2.5m，极大增加了膜在预压期撕裂的风险。

为了保证地基处理质量，首要问题就是克服所有的施工难点，保证理想真空度的形成，保证膜上堆载稳定，形成真空-堆载联合预压机制。针对各难点相应的技术措施如下。

1) 由于透气层厚度不均导致的关于密封墙深度难以确定的技术措施密封深度需隔断回填砂和泥炭土层，进入 (2) 淤泥层，即需要摸清 (2) 淤泥层顶深度位置。采取在密封墙设计位置用静力触探原位测试方法探知所需的密封深度，由于透气层厚度差异性毫无规律，本项目采用每10～15m 1个静力触探点的密度进行测试，根据大量的静力触探数据了解到，回填砂层的锥尖阻力q_c值明显偏高，一般>1MPa，泥炭土层q_c值一般<0.1MPa, (2) 淤泥层的q_c值介于泥炭土和砂层之间。根据此规律可以确定测试位置处于土层的分界位置，从而确定密封深度。

2) 关于确定排水板打设深度的技术措施由于回填砂扰动了 (2) 淤泥层的顶标高，需要重新根据淤泥深度确定排水板的打设长度，同时要控制排水板底端不能进入下卧的中粗砂层。同样采用静力触探原位测试的方法确定排水板的长度，按20m×20m的方格网进行静力触探测试，根据大量的数据了解到，一旦进入下卧的中粗砂层，静力触探q_c值会急剧增大，排水板深度确定时，按照静力触探q_c值的拐点处作为淤泥层底深度，排水板打设时距拐点处1m作为排水板深度的控制值。本项目由于淤泥层底标高起伏大，排水板属于小间距大密度的施工，静力触探测试密度难以完全匹配排水板深度确定的需要，因此施工中再校验排水板深度。排水板施工前先试插，记录试插时进入到中粗砂层时插板机遇到的阻力值。在排水板大批量施工时，一方面参考静探所确定的排水板深度，另一方面参考此阻力值，严格监控每根排水板下插过程中插板机的阻力变化值，一旦发现下插阻力开始急剧变大，立即停止下插，并稍微回带0.5～1m，通过双控的方式控制排水板施工质量。

3) 排水板施工和搅拌桩施工遇到障碍时采取的技术措施排水板施工时遇到下插困难，浅的话挖机翻除，深的话绕开障碍区并加密障碍区周边排水板。搅拌桩施工遇到搅拌障碍时，则降低搅拌速率，以保证小块木头树枝等被绞碎并与淤泥混合均匀，搅碎的部分木屑还会在泥浆浮力作用下泛出地面，随着水流流走。遇到大块木头无法搅碎的情况绕开障碍区，曲线打设密封墙。

4) 真空膜上回填土时对膜的保护技术措施首先第1层回填土厚度≥1m，以避免机械行走由于垫层太薄而撕裂真空膜，其次回填保护层必须是粉土或者砂等细粒土，不含尖角粗颗粒和树枝等。

5) 稳定性控制技术措施严格按照设计要求的分级加载参数施工，并且堆载区坡脚处设置边桩观测水平、竖向位移，一旦达到报警值，立即停止加载或者卸除部分荷载，直至变形稳定。严格管控回填施工，禁止局部过分堆高，需整体逐渐均匀性增高。禁止突然增加回填土速率，严格控制每天平均加载不超过0.17m，禁止预压期在危险滑裂范围内进行开挖工作。

6) 克服预压期较大施工差异沉降撕裂真空膜的技术措施绘制淤泥深度等值线图，根据等值线图确定差异沉降大的区域，根据差异性的大小设置相应的真空膜褶皱宽度。同时为了便于差异沉降发生时褶皱的展开以克服对膜的撕裂，将褶皱埋置于无黏聚力的砂沟中。

真空度观测是为了及时发现和解决密封性问题，如果有密封性问题，实测真空度将无法达到规范要求。

1) 约11d左右，真空度迅速增长到80kPa以上，说明场地的密封性非常好才能有如此快的增长速率，证明了关于密封深度、密封墙质量、排水板深度等的控制等技术措施切实有效。

2) 真空度上升到80kPa以上后，在整个预压期，随着场地的压缩变形，真空度无较大的明显下落，说明填土期对真空膜的保护技术措施、填土时对场地的稳定性控制技术措施、克服施工差异沉降破坏真空膜的协调变形技术措施等都切实有效，保障了整个施工期场地的密封性，从而保证了地基处理质量。

孔隙水压力观测的主要目的是监测软土地基孔隙水压力消散的情况，判断地基的固结状态，监测地基稳定性的发展。选取代表性区域的孔压观测数据进行分析，孔压时间曲线如图2所示。

1) 本项目抽真空时间约11d后，真空度就上升到80kPa以上，真空度稳定约1周后即第20天时开始堆土，可以发现前20天时随着真空度上升孔压逐渐减小，深度越浅的位置，孔压下降越大。

2) 在真空运行第20天时开始在真空膜上堆土，可以发现孔压开始急剧增大，由于真空度沿深度方向逐渐损失^[5,6]，导致孔压消散随着深度增加变慢，故孔压增长沿土层深度方向变大，在5m处增长4kPa, 8m处增长了35kPa, 12m处增长了51kPa。

3) 从孔压时间曲线可以看出，每级加载后孔压都能慢慢的回落，包括12m深度处。根据稳定性控制要求，本项目孔压消散50%后加载下一级，从曲线可以看出，12m深度处下级加载时，孔压消散满足此要求，5m和8m深度处，加载期间的孔压始终为负，也能满足稳定性控制要求。

4) 从第92天满载开始孔压不再上升，随着时间的延长，孔压始终保持回落趋势，未出现导致稳定性风险的孔压变化。

因此，从现场监测的孔压数据来看，稳定性控制技术措施得当，分级加载速率设计合理。

地表沉降的变化规律是理论研究结果正确与否的直接反映，是固结程度、加固效果和地基强度的重要判别指标。也是处理软土地基时了解土体变形情况的主要实测项目之一，根据实测数据绘出沉降-时间曲线如图3所示。

1) 图中SSP1.6和SSP1.7沉降板位于回填坡上，相比满载区域的沉降量明显偏小。

2) 抽真空初期，虽然真空度较低，但是沉降曲线较陡，说明日沉降量比较大，每天约2～5cm。约11d时，虽然真空度上升到80kPa以上，沉降曲线反而开始变缓，说明日沉降量变小，约1.3～1.7cm/d。

3) 抽真空约20d时开始膜上堆载，随着堆载量的增加，约27d时沉降曲线出现拐点，沉降明显加速，最大的日沉降量达到2～6cm，日沉降量超过1cm持续到第56天，随后虽然仍然加载，日沉降量开始变小到1cm内。第92天时堆载结束，进入真空联合堆载满载预压期，相对加载前的沉降速率，沉降加速持续到约110d才开始明显变缓，到约150d时，沉降速率再次变缓，进入沉降收敛期，此时的沉降速率已经连续5d日沉降量<2mm，达到本项目的卸载标准。

不计插板期间发生的沉降量，最大沉降值达到2.2m，平均约1.5m，与理论计算基本匹配。说明排水板打设质量合格，打设深度控制技术措施切实有效。同时说明相关的有利于密封性和真空膜保护的技术措施也非常有效。

此区域处理前后在同一位置做了静力触探测试点的孔一共有10组，选取2组共4个孔作为分析样本，如图4所示。

1) 从图4可以看出，整个软土处理深度范围内，处理后的淤泥加固效果都很明显，锥尖阻力从处理前的约0.1MPa提高到处理后的0.6MPa以上。处理后的平均静探锥尖阻力是处理前的1.9～2.5倍。

2) 从处理前后的静探曲线来看，处理后的软土土性相比处理前，近似于平行移动，意味着土性增长在深度方向上的差异性比较小，场地的均匀性较好。

3) 未发现因泥炭土遗留而导致的软弱层，说明泥炭土强度也可以提高。

从静探原位测试可以直观了解到本项目地基处理质量得到有效控制，在如此复杂工况的不利因素影响下，由于采取了各项有效得当的技术措施，保证了整个项目的工程质量。

1) 针对各项不利于真空密封所采取的技术措施得当，在技术措施的实施过程中，本项目遗留泥炭土层加固处理前的静力触探锥尖阻力一般<0.1MPa。

2) 地基处理加固效果明显，说明形成的真空度理想，且排水板施工质量可靠，排水板打设深度控制的技术措施可行。

3) 施工过程没有稳定性问题，没有真空膜破裂等漏气现象，说明稳定性控制技术措施有效;本项目每天加载不超过0.17m的加载控制标准得当;针对施工差异沉降的变形协调技术措施有效。

4) 本项目膜上堆载时，孔压增长值消散50%以上就进行下级堆载，未曾发生稳定性问题，故该孔压消散标准与竖向和水平向的变形控制标准一起可作为稳定性监测控制标准，作为加载速率的控制措施。

5) 理想的密封情况下，抽真空2周以上，真空度就能达到80kPa以上。

6) 抽真空初期和堆载初期沉降速率最大，非满载期。本项目抽真空初期日沉降量达到2～5cm，后期变缓。真空膜上堆载时，沉降又加速，日沉降量最大时达到2～6cm。

7) 本项目很长时间内日沉降量超过1cm，最大时达到2～6cm，都未曾发生稳定性问题，大于规范规定，未来可以做更多这方面的研究，便于修正规范。

8) 从静力触探来看，场地加固效果比较均匀，未发现因遗留泥炭土层而导致的相对软弱层，泥炭土强度也可以得到一定程度的提高，未来可以针对这方面做更多的研究。