真空堆载联合预压与堆载预压在越南沿海电厂项目中的应用及效果对比

　　摘要：真空预压和堆载预压是软基处理排水固结常用的方法。本文以越南沿海电厂一期工程软基处理所采用的上述两种方法为例，着重对此两种方法的设计方案和处理效果的差异进行分析，可供同类工程参考。
　　关键词：软基处理;排水固结;真空;堆载预压
　　
　　1引言
　　软基处理是工程建设中经常面临的问题，软土的一般表现为高压缩性、低渗透性、高孔隙水压力和承载力低等特点，在工程上部结构建设前，必须对软土地基进行处理，也就是要解决好两个方面问题：一是地基土的承载力和稳定性，二是地基沉降稳定。一般来说软基处理的方法有强夯法、挖土换填法、置换法、化学加固法、排水固结法、复合地基法等多种方法，其中排水固结法包括真空预压、堆载预压、真空-堆载联合预压等方法。采用塑料排水板的真空堆载联合预压法适用于含有夹层或不均匀泥层等的软基以及饱和软土层。本文以越南沿海电厂一期工程软基处理为例，着重介绍和对比真空-堆载联合预压与堆载预压在地质条件类似的同一厂区内同时进行时的效果差异，可供同类工程设计参考。
　　
　　2工程概况
　　越南沿海电厂一期工程位于越南茶荣省沿海市。厂址夹于湄公河入海的两条支流入海口之间，地貌属典型的海陆交互作用形成的三角洲，冲积平原边缘的河滩地。工程规模为2X622MW燃煤电厂。厂址区域内地势平缓，原场地标高约0.40~1.20m(越南HonDau高程系统)。场地分布有大量鱼塘，局部区域生长少量低矮灌木树丛和红树林。场内淤泥层深厚，软土层在16~30m厚,主厂区场地已回填（吹填海砂）至+4.200m(越南HonDau高程系统)。
　　根据地质资料，场地全部由第四系土层组成，100m深度范围内未揭露基岩，主要处理的软土层为淤泥层，土质灰黑色、褐灰色；呈饱和、流塑状态；含大量有机质及贝壳碎屑，局部含多量粉细砂颗粒，略具臭味，属海积成因。该层所有钻孔均有揭露，分布于整个厂区，层厚17.5m~25.0m，层顶面高程-5.16m~1.85m，层底面高程-26.41m~-20.42m，标准贯入试验击数为1-3击，平均1.5击。地基承载力特征值为50~60kPa。
　　
　　3设计方案
　　如图1所示，根据厂区上部构筑物特点，整个厂区软基处理方法主要分为两类，其中A类区域为真空－堆载联合预压法处理，B类区域为堆载预压法处理。本文以A1-1及B4-1区为例进行分析对比。
　　
　　图1软基处理布置图
　　
　　真空－堆载联合预压法处理的技术要求如下：
　　现有场地原自然地面以上，已回填有约3m～3.8m厚砂层，依据我国已有在越南当地施工的成功经验，可利用该部分回填砂作为水平排水通道。
　　水平滤管的间距为2米，塑料排水板矩阵形布置，间距1m，设计长度26m。埋设监测系统，密封墙为双排桩，深16m、宽1.2m，真空泵(7.5kW)按每800m2-1000m2左右布置1套。根据沉降标的实测沉降曲线，计算出地基土体的平均固结度达到90%以上或实测地面沉降速率连续5天平均沉降量不大于2.0~3.0mm/d时，可进行卸载。
　　堆载预压法处理的技术要求如下：
　　现有场地原自然地面以上，已回填有约3m～3.8m厚砂层，同上述真空-堆载联合预压法，可利用该部分回填砂作为水平排水通道。
　　塑料排水板矩阵形布置，间距1m，设计长度26m。垂直于排水盲沟设置间距2m的水平排水板，盲沟采用塑料排水盲沟，管径φ200mm，纵向间距约20m。在盲沟上设置集水井，间距20m，井底深度比盲沟深约1.0m，井壁材料采用钢筋笼缠滤布的形式。计算出地基土体的平均固结度达到80%以上或实测地面沉降速率连续5天平均沉降量不大于2.0~3.0mm/d时，可进行卸载。
　　各区域处理技术要求详见表1:
　　表1地基处理分区设计技术要求明细表
　　 A1-1 B4-1
　　处理面积 21707m2 21922m2
　　处理方法 真空-堆载联合预压 堆载预压
　　地下水位高程 1.56m 0.767m
　　排水板深度 26m 26m
　　膜下真空度 80kPa N/A
　　设计堆载高度 2.5m 3.5m
　　设计估计时间 140天（从抽真空开始） 160天（从堆载开始）
　　设计固结度 ≥90% ≥80%
　　卸载后场地高程 4.2m 4.2m
　　预压荷载下沉降量 1.45m 1.07m
　　处理后软土承载力特征值 ≥80kPa 60-70kPa
　　
　　4施工工艺流程
　　
　　对于真空－堆载联合预压区，主要施工工艺流程如下：
　　清表、平整场地→测量表面高程→探摸确定PVD深度→打设竖向排水板→开挖水平滤管沟槽→埋设排水PVC主管和滤管→PVD与滤管连接→填埋主管滤管→埋设观测仪器→打设密封墙→安置主管出膜装置等→铺设一层无纺土工布，二层真空膜→安装抽真空泵，连接主管到抽真空泵→设置膜上沉降标→测沉降标初始高程→试抽真空→再铺设一层无纺土工布→正式抽真空→施工监测→膜上堆载→卸载。
　　对于堆载联合预压区，主要施工工艺流程如下
　　清表、平整场地→测量表面高程→探摸确定PVD深度→打设竖向排水板→开挖盲沟沟槽→埋设排水盲沟→埋深水平排水PVD并于盲沟连接→填埋集水井→埋设观测仪器→设置沉降标→测沉降标初始高程→施工监测→堆载→集水井排水→卸载。
　　
　　5监测及效果检测
　　软基处理过程中对表面沉降量、分层沉降量、孔隙水压力、深层水平位移、地下水位、膜下真空度等指标进行动态监测，在达到卸载条件后，对土体各项物理力学指标进行效果检测，通过现场和试验室试验，计算出软土层地基承载力。为对比简明直观起见，本文重点针对表层沉降量和软土层承载力指标进行分析对比。
　　各区域根据设计要求分别设置9个表层沉降标，各沉降观测点观测数据如图2所示。
　　
　　图2沉降观测数据对比图
　　A1-1区2011年5月20日开始抽真空，2011年7月21日完成堆载。截止2011年9月14日，真空-堆载联合预压时间117天，抽真空前初始沉降167mm，真空-堆载联合预压期间沉降1402mm,总沉降量1569mm，根据三点法计算固结度U=96.13%，ASAOKA法计算固结度Uave=99.51%。连续5天平均沉降量为2.6mm/天。
　　B4-1区2011年7月24日开始堆载，2011年8月30日达到满载。截止2011年12月3日，堆载预压时间133天，堆载前初始沉降540mm，堆载预压期间沉降965mm，总沉降量1505mm，根据三点法计算固结度U=97.08%，ASAOKA法计算固结度Uave=98.21%。连续5天平均沉降量为0.6mm/天。
　　通过上述沉降曲线和观测结果可以看出，真空-堆载联合预压法下固结沉降较为均匀，自抽真空开始至堆载完成沉降曲线变化较为稳定，满载后沉降曲线趋向平缓。同一区域的9个沉降标沉降观测到的最终沉降数据差异在200mm左右。从固结时间来看117天小于设计预期的140天的固结时间23天。沉降量和固结度均满足设计要求。
　　堆载预压法处理的区域在堆载前后差异较大，因沉降标埋设位置不同，先完成堆载的部位沉降曲线会先发生明显变化，如上图所示的3号和4号沉降标曲线，满载后沉降曲线陡然下降然后渐趋平缓。同一区域的9个沉降标沉降观测到的最终沉降数据差异在300mm左右。从固结时间来看133天小于设计160固结时间27天。沉降量和固结度均满足设计要求。
　　固结完成后对各处理区域进行效果检测，检测内容包括钻芯取样、静力触探及十字板剪切试验。通过现场及试验室试验得到的各项主要指标及其对比情况如表2所示。
　　表2软基处理效果检测对比表
　　区域  含水率 容重 孔隙比 原状土的不排水抗剪强度 压缩指数 地基承载力
　　 符号 w γw e Cu Cc fa
　　 单位 % kN/m3 / kPa / kPa
　　A1-1 处理前 57.9 16.3 1.594 25.6 0.615 51
　　 处理后 44.2 17.2 1.261 70.5 0.396 107
　　B4-1 处理前 50.8 16.8 1.379 32.9 0.64 57
　　 处理后 44.7 17.5 1.210 72.8 0.44 99
　　
　　对上述指标进行对比分析可以看出，无论是采用真空-堆载联合预压或堆载预压法，软土层土体的各项物理力学指标均有所提高，地基承载力指标均超过设计承载力最低要求。对比堆载预压区域，采用真空-堆载联合预压法的区域，软土层含水率和孔隙比有了显著下降，土体抗剪强度也有更为明显的提升，地基承载力的改善也更为明显。
　　
　　6结论
　　针对本工程地质条件和上部构筑物特点对越南沿海一期电厂软基进行了真空-堆载联合预压和堆载预压两种软基处理方法，通过过程监测和效果检测，固结度指标及地基承载力均满足设计要求。
　　软基处理固结过程应保持动态监测，根据沉降观测确定固结达到设计要求的时间，固结度达到设计要求即可卸载。卸载后做好效果检测，确保各项指标达到设计要求。
　　通过对地质条件类似的同一厂区不同的两种处理方法效果的对比可以看出，采用真空-堆载联合预压可以显著地缩短固结时间，提高固结沉降量，对软土层土体物理力学指标改善优于采用堆载预压的方式。堆载预压虽然历时较长，但成本较低，且对土体地基承载力改善效果也非常明显，对于非关键部分或工期要求较宽松的工程可以考虑采用。
　　真空-堆载联合预压法和堆载预压法在越南已被广泛使用和采纳，相关中国规范也被大部分业主认可，可根据工程特点、地质条件及工期和造价要求选择合适的软基处理方法。在越南南部地处冲积平原河滩地区软土层较为均匀且饱和度较高的地区，采用此类方法效果较好。
　　
　　［1］ 龚晓南．地基处理手册(第三版)［M］.北京:中国建筑工业出版社，2008．
　　［2］ 周永辉.真空联合堆载预压法施工技术的应用与革新[J].土工基础,2011,25(3):40-41.
　　［3］ 葛安定真空预压法在北方某场地工程软基处理中应用探讨[J].科技资讯,2011,(26):40-41