軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》是中國二十冶集團有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是黃曉亮、何健、代景艷、李飛、張建民、龍輝、許添勝、薛瀟利；適用範圍是軟土路基處理真空系統破壞局部再造，尤其涉及大面積軟基處理中路基土層局部滑移破壞中真空系統的再造工程。

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》主要的工法特點是：可操作性強、修補時間短、見效快、造價低；能夠快速、簡便地在大範圍鋪設範圍內查找到密封膜破損漏氣處，進行及時修補；提高了真空系統修復後的密封性能。

2019年12月11日，《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》被廣東省住房和城鄉建設廳評定為2019年度廣東省省級工法。

基本介紹

• 中文名：軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法
• 工法編號：GDGF124-2019
• 完成單位：中國二十冶集團有限公司
• 主要完成人：黃曉亮、何健、代景艷、李飛、張建民、龍輝、許添勝、薛瀟利
• 審批單位：廣東省住房和城鄉建設廳
• 主要榮譽：廣東省省級工法（2019年度）

形成原因

真空聯合堆（超）載預壓因其處理費用較低、施工所用作業人員、機具相對較少等優點，在沿海各地區軟土地基處理施工中已被廣泛運用。但在實際真空堆載預壓施工過程中，因處理區域大都位於沿海灘涂、淤泥等地區，處理區域周邊地質條件差，因地質條件、停電等多方面因素，容易出現無法負荷堆載土側向壓力而導致路基水平位移，甚至錯層向外滑移的情況（見圖1），造成土工材料斷裂，損壞真空系統。若出現真空系統滑移或錯層，應立即組織有效方案處理，否則真空系統嚴重破壞會造成不可預計的損失，如何對造成嚴重錯層斷裂的密封區域進行及時修補成為工程技術人員攻克的難點。傳統的處理方法是整個真空區域全部卸載重新處理或更改軟基處理方式為堆載預壓或複合樁基等復地基處理方式，這樣費用較大、工期較長，同時容易出現不同處理方式的差異沉降。為此，中國二十冶集團有限公司依託承建工程，研發了《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》。

圖1 真空聯合堆載預壓滑移斷面示意圖

工法特點

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》的工法特點是：

1.針對路基容易移、局部真空系統破壞後難以有效快速修復等問題，發明了軟土路基土層滑移破壞真空系統的局部再造、修復、臨水深厚淤泥區域的吹填施工場界圍堰加固等方法，創新了真空系統局部快速修復技術。具有可操作性強、修補時間短、見效快、造價低等特點，不僅可以節約工程投資、方便施工，還能很好的保障工程建設的安全性和正常生產。

2.為解決了密封膜破損後難以查找的情況，發明了真空堆載預壓密封膜破損的查找方法、真空表校核裝置，創新了真空堆載預壓密封膜破損查找技術。能夠快速、簡便地在大範圍鋪設範圍內查找到密封膜破損漏氣處，進行及時修補，提高了施工效率，保證了真空處理的質量。

3.為確保真空系統修復後穩定及可靠，研發了括真空系統的出膜位置自密性、排水過程中的自動保持等，創新了真空系統密封性能加固技術，大大提高了真空系統修復後的密封性能。

操作原理

適用範圍

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》適用於軟土路基處理真空系統破壞局部再造，尤其涉及大面積軟基處理中路基土層局部滑移破壞中真空系統的再造工程。

工藝原理

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》施工工藝，包括真空系統局部快速修復、真空堆載預壓密封膜破損查找、真空系統密封性能加固，自主研發了新設備、新技術，形成了安全、便捷、經濟的一整套施工方法。在出現真空系統發生破壞的區域，檢查確認破損情況，進行分層分台階快速卸載堆載土；對於滑移段，進行滑移抵抗反壓，保證滑移段的穩定；快速對密封牆斷面接縫處理，塑膠排水板重新施工；地基修復處理後，快速進行包括濾管、密封膜、土工布等真空系統土工材料修復；真空系統修復後，需進行抽試真空並對斷面進行監測；達到穩定狀態後，路堤分層填築復原，並對地層填築進行土工格柵設定，提高承載力要求，最終達到真空系統恢復後的功能。

一、真空系統局部快速修復技術

真空聯合堆載預壓法出現滑移、失穩、真空度缺失等情況時，一般採取失穩範圍所在的真空處理區段全方位的重新處理，如堆載預壓、複合樁基、重新進行真空聯合堆載預壓等方法，往往會造成軟基處理的工期延長、成本增高。採用真空系統局部快速修復技術，確保了修復工程的作業環境，為修復工程的建設提供了有效的技術保障。

二、真空堆載預壓密封膜破損查找技術

為解決出現真空預壓密封膜漏氣難以查找的情況，通過技術創新，創新了一種能夠有效、精確地找出密封膜破損位置的方法。利用氣壓吸附原理而製作，其能夠快速、簡便地在大範圍鋪設的密封系統表面找出密封膜的破損之處。

三、真空系統密封性能加固技術

在真空聯合堆載預壓過程中，尤其是受破壞後恢復真空堆載預壓系統的過程，為保證真空系統的穩定性和可靠性，對真空系統的出膜位置、排水過程中的自動保持以及真空表的可靠性進行了創新研究，大大提高了真空系統恢復的可靠性和穩定性。

施工工藝

• 工藝流程

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》的工藝流程如下所示（見圖2）。

圖2 施工工藝流程圖

操作要點

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》的操作要點如下：

一、分層分台階快速卸載堆載土方

滑移側進行反壓確保剪下破壞部分下臥層土體保持穩定，同時對附近土方進行分級卸載。反壓注意從道路滑移邊向外側分層填築，通過計算反壓厚度和標高，土方卸載時從中間向兩邊進行，同時分級放坡卸載，坡比按照1:1.5，平台留置2米寬（見圖3）。

圖3 分層分台階卸載示意圖

二、反壓帶抵抗路基滑移

1.自路基斷裂面開挖卸載後，可通過在其上覆水、聽聲、覆膜的方法來確定斷裂處密封膜漏氣範圍，然後進行後續修補工作。通過計算路基土層的側向壓力及周邊環境的抗壓力，在修復區域周邊土質承載力低處堆載大圍堰砂袋或土方，形成修復區域反壓帶，有效抵抗真空系統路基土層施工時對周邊環境的擠壓，防止繼續滑移或下滑（見圖4）。

圖4 反壓帶

2.砂袋鋪放。鋪放分陸地鋪放和水域鋪放兩種方法。陸地鋪放時，採用多人將縫製好的充填袋捲起，抬放至制定位置攤開即可；水域鋪放時，水深＜500毫米，鋪放方式同陸地鋪放，水深≥500毫米時，採用船隻運送充填砂袋，水中攤開。

3.鋪放的砂袋由於在極易出現移位，因此，在砂袋周圍設定限位鋼管，並用繩索將砂袋與限位鋼管綁定（見圖5）。砂袋縱向鋪放、搭接必須錯開（見圖6）。

三、密封牆斷面接縫處理

粘土密封牆兩頭斷裂破損處向外側加寬打設兩排新的粘土密封牆，與原密封牆搭接寬度方向20厘米，長度方向搭接3.6米，由於場地條件限制採用單軸攪拌樁機鑽頭，直徑不少於原設計要求，往外擴打的粘土密封牆用鋼板鋪設以便機械站位施工，縱橫向搭接20厘米，深度穿過透水層。粘土密封牆施工效果好壞將直接影響真空系統再造的成敗，施工過程中，嚴格按原設計圖紙及施工驗收規範要求進行施工，粘土和膨潤土的摻量均不小於10%，泥漿比重控制在1.3以上，每制一罐漿測其比重；採用四噴四攪工藝，提升速度控制在1.0米/分鐘以內；粘土密封牆施工完畢後進行現場取樣檢測滲透係數，滲透係數應不大於1x10-5厘米/秒。為防止在抽真空過程中粘土密封牆失水後而出現開裂，造成密封區域漏氣，必須在開始抽真空時即用水對粘土密封牆養護（見圖7）。

圖7 密封攪拌樁搭接施工

四、塑膠排水板重新施工

由於土體滑移後縱橫向排水體系均已被破壞無法傳遞真空度，因此需重新打設塑膠排水板，塑膠排水板間距1米，長度20米，呈正方形布置（見圖8）。

圖8 排水板處理施工

五、真空系統土工材料修復

真空系統土工材料修復包括真空濾管修復、密封膜修復、土工布修復等。

1.橫向真空濾管與原真空濾管的連線難度大，施工時先找出真空濾管破損的位置，因此土方卸載時必須滿足真空管的連線以及施工工作面的需要，在破損位置處往道路內50厘米進行切割，所有新舊真空濾管連線處使用鋼絲橡膠管長度60厘米連線並紮緊（見圖9），真空濾管應均勻打孔後（Φ6，間距100毫米，交錯打孔）外包200克/平方米土工布（見圖10）。

2.密封膜是真空系統局部再造施工中的密封關鍵材料，是真空系統局部再造是否成功的關鍵之一。由於密封膜易出現損壞、漏氣，其隱蔽性非常強，不易查找。因此不僅要嚴把材料關，施工過程中還必須加強檢查與看護。同時密封膜上的200克/平方米無紡土工布必須要完全遮蓋住搭接部位的密封膜寬1米以上，並且真空系統局部再造技術中密封膜搭接鋪設施工時必須注意：

（1）密封膜覆蓋：密封膜一般選擇在工廠粘成整體，因此密封膜尺寸需計算好，在保證鋪設密封膜時留有一定的鬆弛尺寸之外，需考慮人工壓入粘土密封牆內1.5米左右以及另外三邊與原有密封膜的最少2米搭接寬度。

（2）密封膜搭接處需要嚴格清洗乾淨，用密封強力膠水粘接（見圖11）。

圖11 密封膜修復處理

（3）在試抽真空過程中，需對密封膜進行有效保護，如出現破損情況，利用創新的真空堆載預壓密封膜破損後快速查找技術。利用氣壓吸附原理，能夠快速、簡便地在大範圍鋪設範圍內查找到密封膜破損漏氣處，進行及時修補，提高了施工效率，保證了真空處理的質量。

3.密封膜修復後，在其頂部鋪設土工布進行保護，防止破壞（見圖12）。

圖12 土工布鋪設

六、抽試真空及斷面監測

1.密封膜封閉後，抽真空一周之內，需經常檢查密封膜的密閉性特別是密封膜搭接處的漏氣情況。當真空穩壓80千帕後最好利用真空系統抽出的水作為密封膜的保護。能有效地減小陽光紫外線對密封膜的侵害，同時可減少無關人員隨意進入密封區域。

2.如在抽真空發現密封膜破損，將採取有效的快速補救措施。

3.膜下真空度達到80千帕連續試抽氣10天后，在確認各個關鍵部分均符合要求後即可進行堆載土施工。由於真空系統局部再造是在原有的基礎上進行處理，因此整個處理區域的沉降量會比一般的真空聯合堆載預壓值小，但總體還是會有沉降不均現象。

4.抽試真空過程中，採用真空聯合堆載預壓的真空系統出膜管自密封裝置和排水固結法真空度自動保持裝置，保證真空系統的可靠性和穩定性。

七、路堤分層填築復原及土工格柵加強系統自穩

真空系統局部再造技術中填土載入施工時主要控制以下幾點：

1.土料選擇：用於路床以下的堆載土最好採用透水性較強砂性土，用透水性不良的土填築路堤時應嚴格控制其含水量在最佳壓實含水量±2％之內。

2.土方路堤應根據真空系統再造的區域分層填築、分層壓實。分層的最大松鋪厚度不應超過30厘米；填築至路床頂面最後一層的最小壓實厚度不應小於8厘米。其中重點應該注意每層與原有堆載填土的錯台搭接最少寬度不小於2米，首層上下各加鋪一層土工格柵確保真空系統再造與原有真空系統的穩定搭接性，增強其抗拉作用，加鋪土工格柵與斷裂處搭接寬度不小於0.8~1.5米，接頭縫合2~3道，縫合寬度不小於8~14厘米（見圖13）。

圖13 分層分台階填築示意圖

3.一般真空系統堆載土均選用機械施工，在首層填土時必須選擇小型作業機械，最大限度地減小機械對真空系統的影響。

4.真空系統再造與一般的真空聯合堆載同樣會存在土方載入過程各層填土後的施工高程和平面寬度值減小的趨勢。在每層土方載入的過程中逐層加寬。

八、真空系統局部再造監控

1.對於修復後真空系統，採用監測方法為在滑移部位的中間外側增加測斜孔和相應的位移、沉降監測點（見圖14）。

圖14 監測裝置示意圖

監測頻率如下表所示（見表1）。以便更為精細地監測填土過程的穩定參數，為出現突變採取應對措施提供保證。

2.同時施工時嚴格按照圖紙要求的監測頻率進行位移、沉降工作的監測，及時的繪製沉降曲線，預防異常。地表沉降數據不但可以判斷地基的穩定性，還可以體現沉降的發展趨勢，預測工後沉降（見圖15）。

圖15 監測斷面“荷載-時間-沉降”曲線

3.深層水平位移（側斜）是了解土層不同深度側向位移最直觀的方法，對判斷土體的穩定狀態十分有效，故在滑移側布設一隻測斜孔（見圖16）。

圖16 深層水平位移(測斜)成果圖

通過監測可以看出滑移段經過土方卸載後抽真空前後的位移發展趨勢，以及在真空荷載作用下，地基土體發生的收縮變形。

材料設備

一、主要材料

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》所用的主要材料見表2。

二、機具設備

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》所用的機具設備見表3。

質量控制

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》的質量控制要求如下：

一、執行施工及驗收標準

1.《真空預壓加固軟土地基施工技術規程》（JTS147-2-2009）；

2.《工程測量規範》（GB50026-2007）；

3.《地基處理技術規範》（DG/TJ08-40-2010）；

4.《土工合成材料套用技術規範》（JTG/TD32-2012）；

5.《公路土工合成材料套用技術規範》（JTG/TD32-2012）。

二、質量控制措施

1.施工過程中，嚴格執行國家規範、規程、質量檢驗評定標準及公司質量管理程式檔案，以保證每道工序均處於受控狀態。

2.嚴格進行技術交底，每一個分項開工之前，施工技術管理人員必須以書面形式對作業班組進行施工技術、安全交底，明確施工方法及質量目標，交接記錄雙方均要簽字。

3.各級管理人員均要持證上崗，特殊工種要有相應的上崗操作證。

4.嚴格執行“三檢制”和“三工序”制度，項目質量員跟蹤檢查，掌握質量動態，加強工序質量控制，確保修復工程質量目標實現。

5.對重要的工序及環節，如打插塑膠排水板、攪拌粘土密封牆、水平排水濾管連線及埋設、密封膜敷設、抽真空設備安裝、首層土（砂）填築及以上各層土載入條件控制等工序，必須嚴格按照規範及規程要求進行過程控制和驗收。

安全措施

採用《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.施工時專人負責，操作人員均經過專業培訓學習。特種操作、指揮人員持證上崗。

2.每天工作前，對施工工具進行安全檢查，確保全全施工。

3.用機械調運工具和材料時，應先檢查機械設備和繩索的安全性和可靠性，起吊後下面不得站人或通行。施工應按順序施工，設備不得歪斜施工。

4.開工前建立健全安全保證體系，落實安全生產責任制。配備相應的安全管理人員，備足相應的材料。各工序嚴格按施工驗收規範要求作業。

5.施工前認真、詳細、全面地進行安全技術交底，並要求每個參與作業人員均參加，交底結束後進行相關不清楚問題的解釋，交底確認，然後作業。

6.進入施工現場配戴好必要的安全用品，並牢固樹立安全第一，預防為主的思想。

7.各工種在工長、班組長統一安排下，分工負責做好管轄範圍內的安全工作，對管轄範圍內的工、機具隨時檢查，發現隱患及時處理並上報。

8.施工架設的用電線路及臨時拉設二次線路，必須符合《施工現場臨時用電安全技術規範》JGJ46規定，施工現場用電由安全員和電工經常巡查，維護處理。

9.打插排水板作業必須設定警戒區域，由指揮人員統一指揮，專人監護。插板機插桿導架頂部出現鉸帶等故障時，必須將插板機導架落地放平排除故障，嚴禁操作人員登高作業排除故障。

10.機械行走道路需平整，密封牆機械下面必須鋪設平穩；作業時要密切注意路基是否異常變化。

11.進行土方卸載或載入作業時，施工機械及運輸車輛必須嚴格按照施工方案規定的順序、路線以及現場指揮人員的要求作業，嚴禁運輸車輛隨意、無序卸土。

12.土方作業宜在白天進行，特殊情況須在夜間進行時，現場必須設定有效的照明設施，運輸車輛必須聽從指揮有序進場。

13.進行土方載入作業前，必須對設定在載入場地內的監測裝置實施有效地保護。

環保措施

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》的環保措施如下：

1.成立施工環境保護管理機構，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發的有關環境保護的法律、法規和規章制度，加強對施工材料、設備、廢水、生產生活垃圾的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規章制度，做好交通環境疏導。

2.將施工場地和作業限制在工程建設允許的範圍內，合理布置、規範圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。

3.儘量選用低噪聲或備有消聲降噪設備的施工機械，施工現場的強噪聲機械要設定封閉的機械棚，以減少強噪聲的擴散。

4.施工前必須編制項目施工環境保護及文明施工專項方案，並嚴格執行。現場文明施工管理，各班組成員實行分工負責制。

5.運至現場的材料、機具一定要擺放整齊，做好有關標識。

6.施工余、廢料必須及時清理回收，保持現場清潔。

7.材料計畫力求準確，供應及時，施工結束後及時退場。

8.施工人員進入施工現場，必須做好標準化作業施工，正確穿戴安全帽、工作服等勞動防護用品。

9.施工現場用水、用電設施的設定和使用，必須符合安裝規範和安全操作規程，並按施工組織設計進行接（架）設，臨時接用應提前提出申請，按批覆實施，嚴禁隨意接水、接電。

10.現場施工必須做到工完料清，及時清理現場。

效益分析

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》的效益分析如下：

一、經濟效益

該工法經濟效益良好，在真空系統局部修復的地基處理上，減少了返工和處理的費用及工期損失，同時經濟、高質、高效。

傳統的真空聯合堆載預壓法出現滑移、失穩、真空度缺失等情況時，一般採取失穩範圍所在的真空處理區段全方位的重新處理；如採用堆載預壓、複合樁基、重新進行真空聯合堆載預壓等方法進行處理，會導致工期延長、成本增大，不利於項目的建設。

而採用該軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工技術進行局部修復處理，經濟效果明顯，能為套用的工程帶來較大的經濟效益，以珠海橫琴新區市政基礎設施項目示範段市政道路部分採用該修復技術的案例分析，與堆載預壓和重新進行真空聯合堆載預壓處理比較，縮短工期3~5個月，與其他處理方法對比，在1萬平方米麵積區域範圍可產生直接經濟效益超過800萬元。

註：施工費用以2019年施工材料價格計算

二、社會效益

該工法自主研發的多項新裝置、新技術，均在工程中得到了有效套用，提高了工程質量，具確保了修復工程的作業環境，為修復工程的建設提供了有效的技術保障。符合2018年前中國國內常用的設計、施工技術及施工條件要求，且該工法具有可操作性強、修補時間短、見效快、造價低等特點，不僅可以節約工程投資、方便施工，還能很好的保障工程建設的安全性和正常生產。對於大面積的真空聯合堆載預壓處理軟土地基來說，該工法從理論到實踐上提供了切實可行的環境保護和預控的方法及措施。

同時採用軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法，能保證其餘位置處理的材料繼續使用，減少資源的浪費，減少對材料的需要，避免了大面積的反覆處理，減少對周邊環境和居民的干擾，有效保護環境，造福社會。

該工法為真空聯合堆載預壓地基處理中局部破壞修復處理提供了科學合理的成功案例，完善和發展了排水固結法施工技術。為橫琴地區、珠海乃至類似其他地區深厚軟土路基處理提供可靠的借鑑意義，為後續工程建設積累寶貴的經驗。

套用實例

《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》的套用實例如下：

• 套用實例1：橫琴新區環島北片主、次幹路市政道路工程

道路長度約30千米，其中海漫灘地貌採用先吹填造陸，之後緊跟進行排水固結法加固軟土地基施工的路段長度約20千米。2010年3月示範段開工，2013年4月完工，軟土地基處理面積約80萬平方米。其中，出現真空預壓系統破壞的地方有3處，採用了該工法修復處理，截至2018年，道路沉降穩定，交通行使暢順。

• 套用實例2：橫琴新區市政基礎設施BT項目非示範段主、次幹路市政道路工程（一期工程）Ⅰ標段

合計道路長度約15千米，其中海漫灘地貌採用先吹填造陸，之後緊跟進行排水固結法加固軟土地基施工的路段長度約14千米。2011年10月非示範段開工，2013年12月完工，軟土地基處理面積約37萬平方米。其中，出現真空預壓系統破壞的地方有3處，採用了該工法修復處理，截至2018年，道路沉降穩定，交通行使暢順。

• 套用實例3：橫琴新區市政基礎設施BT項目非示範段主、次幹路市政道路工程（一期工程）Ⅱ標段

合計道路長度約24千米，其中海漫灘地貌採用先吹填造陸，之後緊跟進行排水固結法加固軟土地基施工的路段長度約20千米。2011年10月非示範段開工，2013年12月完工，軟土地基處理面積約55萬平方米。其中，出現真空預壓系統破壞的地方有4處，採用了該工法修復處理，截至2018年，道路沉降穩定，交通行使暢順。

• 套用實例4：粵澳合作中醫藥科技產業園地基處理施工工程

包括地塊1、地塊2、地塊3、地塊4和勝洲路，位於珠海市橫琴新區高新技術產業區，橫琴島西北角的環島北路以北、環島西路以西的兩條主幹路交界處，軟基處理採用真空聯合堆載預壓+堆載預壓+水泥攪拌樁的加固處理方案。該工程四個地塊和勝洲路共分為A-F六個區，地基處理施工總面積約48.00萬平方米。2014年8月開工，2015年9月完工。其中，出現真空預壓系統破壞的地方有6處，採用了該工法修復處理，截至2018年，地基沉降穩定，園區道路路面平順，無下陷情況，處理效果良好。

榮譽表彰

2019年12月11日，廣東省住房和城鄉建設廳以“粵建市函〔2019〕1270號”檔案發布《廣東省住房和城鄉建設廳關於公布2019年度廣東省工程建設省級工法的通知》，《軟基真空聯合堆載預壓系統快速修復施工工法》被評定為2019年度廣東省省級工法。