(完整版)软基处理方案真空预压施工工艺

(完整版)软基处理方案真空预压施工工艺真空预压法处理软土地基，核心在于“先排水、再加压、后固结”三步闭环。把孔隙水抽出来，把土颗粒压密，把强度提上去，全过程靠一张密封膜、一套真空管网、一层水平排水砂垫层、一排垂直排水通道共同完成。下面把现场从测量放线到真空度衰减监测的每一道工序拆开写，给出参数、给出计算、给出易错点，可直接落地。一、前期勘察与试验1.1钻孔取原状土，每1.5m取一组，做含水率、密度、直剪固结、渗透、有机质、PH、易溶盐。若十字板强度Su＜25kPa或含水率w＞液限1.2倍，判定为“极软”，必须真空预压。1.2现场抽水试验：在拟处理区中心打一口φ200mm试验井，降深5m，观测72h，得平均渗透系数kv＝2.3×10⁻⁷m/s，作为后期真空泵选型依据。1.3试验段：选20m×30m矩形区，打设间距1.0m的PVD，膜下真空度维持80kPa，连续抽气60d，实测沉降580mm，推算最终沉降680mm，固结度85%，反算Cv＝5.8×10⁻³cm²/s，作为大面积施工控制指标。二、材料与设备2.1密封膜：三层共挤PE+EVA，厚度0.12mm，拉伸强度≥26MPa，断裂伸长率≥550%，渗透系数≤1×10⁻¹³m/s，幅宽6m，热熔焊缝强度≥母材80%。2.2PVD（塑料排水板）：宽度100mm，厚度4mm，纵向通水量≥55cm³/s（侧压150kPa），滤膜等效孔径O95≤75μm，抗拉强度≥1.5kN/10cm。2.3真空泵：水环式，额定抽速4.2m³/min，极限真空−0.097MPa，功率15kW，配汽水分离罐、止回阀、真空表。每800m²布一台，另配10%备用。2.4主管：φ75mmUPVC，壁厚2.3mm，环刚度≥8kN/m²；支管φ32mm，打孔率12%，外包200g/m²无纺布反滤。2.5砂垫层：中粗砂，含泥量＜3%，渗透系数≥5×10⁻³m/s，厚度一律50cm，分两层铺，每层25cm，用12t光轮振碾4遍，干密度≥1.65g/cm³。三、施工流程3.1场地整平：推土机整平至+0.3m设计标高，坡度1%向四周排水沟，高差≤10cm。3.2铺设第一层砂垫层25cm，洒水至最优含水率8%，振碾后测压实度≥0.90。3.3测量放线：用全站仪放出每根PVD点位，纵横间距1.0m，呈梅花形，边界外扩1.5m作为打设外包线。3.4插板机就位：选用履带式静压插板机，接地比压≤35kPa，确保在已铺砂面行走不下陷；导管直径128mm，端部带可拆卸活动靴。3.5打设PVD：a.导管垂直度≤1.5%，深度按设计+0.5m超深，确保穿透最厚软层进入下卧硬壳≥0.3m；b.回带量＜0.5m，否则补打；c.板上拔速率≤0.8m/s，防止缩颈；d.每根板顶部预留30cm弯入砂垫层，用土工布包裹防止砂倒灌。3.6埋设真空支管：在砂垫层顶面开槽深15cm，宽20cm，人工铺φ32mm支管，槽底垫5cm砂，管顶再覆10cm砂，确保支管与PVD不直接接触，避免“短路”。3.7铺设第二层砂垫层25cm，振碾后高程误差±1cm。3.8安装主管与出膜装置：主管沿场地长边中轴线布置，每30m设一道φ75mm三通，三通上接φ50mm钢丝软管穿出膜面，软管末端配快插接头及真空表。3.9挖密封沟：在边界外0.5m处挖梯形沟，底宽0.6m，深1.2m，坡1:0.5，沟底铺粘土厚30cm，人工夯实，渗透系数≤1×10⁻⁶m/s。3.10铺膜：a.选无风天气，6m幅宽顺坡铺设，搭接宽度1.0m；b.双轨热熔焊，温度420℃，速度1.8m/min，焊缝宽15mm，每条焊缝均做0.2MPa气压检测，5min压降＜5%为合格；c.膜边界埋入密封沟底，回填粘土分层夯实，每层20cm，压实度≥0.93，确保水气不沿膜边窜漏。3.11安装真空泵：泵位设在密封沟外2m，泵入口与出膜钢丝软管之间加汽水分离罐，罐底设自动排水阀，防止水进入泵体。3.12试抽真空：a.先单泵试抽，关闭所有支管阀门，30min内膜下真空度升至−65kPa，检查膜面是否塌陷、焊缝是否漏气；b.发现漏气用PE补丁热熔修补，补丁四角圆弧过渡，半径≥5cm；c.全部泵开启，72h内膜下真空度稳定≥80kPa，视为系统密封合格，进入正式预压。3.13正式预压：a.真空度控制：膜下真空度维持80±5kPa，泵启停差压设定−75kPa启泵、−85kPa停泵；b.沉降观测：在场地中心、四角、长边中点布沉降板，每24h读一次，读数精确到0.1mm；c.孔隙水压力：每500m²布一只孔压计，埋深按软土层厚度1/2、2/3、底部三点，自动采集频率1次/h；d.侧向位移：在坡脚外1m设测斜管，孔深穿透软层，每0.5m读数，初期每天一次，后期每周一次；e.真空度衰减：每10d停泵1h，观测膜下真空度自然衰减曲线，若30min内降幅＞5kPa，说明系统漏气，立即查漏补焊。3.14预压时间：按试验段推算，当连续7d平均沉降速率＜0.5mm/d，且孔压消散度≥90%，可判定固结基本满足设计要求。本工程软土厚12m，Cv＝5.8×10⁻³cm²/s，按Terzaghi一维固结理论计算，达到90%固结需85d，考虑边界效应取1.2安全系数，实际预压102d。3.15卸载与检测：a.停泵后保持膜密封24h，让真空缓慢消散，防止负压骤降引起回弹；b.揭膜后钻探取土，做十字板强度，要求Su≥50kPa，比天然强度提高一倍；c.静载试验：铺50cm砂垫层，用1.5m×1.5m钢板，分级加载至150kPa，沉降＜15mm，且24h内沉降速率＜0.1mm/h，判定承载力≥120kPa，满足道路路基要求。四、关键计算示例4.1沉降计算：软土厚H＝12m，初始孔隙比e₀＝1.85，压缩指数Cc＝0.68，回弹指数Cs＝0.08，有效上覆压力σ'z0＝γ'·H/2＝8kN/m³×6m＝48kPa，真空附加Δσ'＝80kPa，则最终沉降S＝Cc·H/(1+e₀)·log[(σ'z0+Δσ')/σ'z0]＝0.68×12/(1+1.85)·log(128/48)＝0.68×12/2.85×0.426＝1.22m实测沉降1.10m，计算与实测误差9.8%，在允许±15%以内。4.2泵数量：处理面积A＝120m×80m＝9600m²，单泵控制800m²，需12台，备用2台，共14台。4.3膜下真空度损失：沿程损失ΔP＝λ·(L/d)·ρ·v²/2，λ＝0.025，L＝60m，d＝0.075m，ρ＝1.2kg/m³，v＝Q/(πd²/4)＝(4.2/60)/(π×0.075²/4)＝15.9m/s，ΔP＝0.025×(60/0.075)×1.2×15.9²/2＝3.0kPa，远小于5kPa，故主管管径满足要求。五、质量控制要点5.1PVD间距允许偏差±50mm，垂直度1.5%，回带量＞0.5m必须补打，补打板与原板错位0.3m。5.2膜焊缝100%气压检测，现场随机取2%做条带拉伸，强度≥母材80%。5.3真空泵运行记录：每班记录真空度、电流、电压、泵温，电流波动＞10%立即停机检查。5.4砂垫层压实度每500m²一组，采用环刀法，干密度≥1.65g/cm³，不合格区域补碾再测。5.5孔压计埋设后做初始读数校验，用气压法施加20kPa，读数变化＜1kPa为合格。六、常见问题与对策6.1膜下真空度迟迟达不到80kPa：原因多为密封沟回填不密实或膜被刺破；采用肥皂水巡检，发现气泡立即补焊，沟边再注粘土浆。6.2沉降不均匀：多因PVD打设深度不足或砂垫层厚度不均；采用地质雷达复测砂垫层厚度，局部补砂；对沉降小的区域补打加密PVD至0.8m。6.3泵体发热跳闸：多为汽水分离罐排水阀堵塞，罐内积水淹没泵入口；每班手动排水一次，并加装自动浮球阀。6.4冬季膜面结露：膜内外温差大，水汽凝结成水滴压膜；在膜面铺设一层无纺布吸湿，并加密支管，减少膜面塌陷。七、安全与环保7.1真空泵设隔音棚，噪声控制在75dB以下，夜间停止高噪作业。7.2密封沟回填粘土就近取用，严禁外运弃土，减少车辆扬尘。7.3膜材料边角料集中回收，交由有资质单位再生造粒，禁止现场焚烧。7.4雨季施工在四周设截水沟，防止雨水灌入膜下造成真空失效。八、经济性对比与堆载预压相比，真空预压无需堆土，节省借土30万m³，减少运输碳排放约260t；工期缩短30d，机械台班费节省约180万元；但膜与泵一次性投入增加120万元，综合造价仍降低8%，且无堆载卸载工序，现场文明施工大幅提升。九、验收表格（摘录）|序号|检查项目|允许偏差|检查方法|检查频率|结果记录||----|------------------|----------|--------------------|------------|----------||1|PVD间距|±50mm|钢尺量|每根|||2|膜下真空度|≥80kPa|真空表|连续自动|||3|沉降速率|＜0.5mm/d|水准仪|每天|||4|十字板强度|≥50kPa|现场十字板