软基真空联合堆载预压系统快速修复施工工法

软基真空联合堆载预压系统快速修复施工工法

1.前言

真空联合堆（超）载预压因其处理费用较低、施工所用作业人员、机具相对较少等优点，

在沿海各地区软土地基处理施工中已被广泛运用。但在实际真空堆载预压施工过程中，因处

理区域大都位于沿海滩涂、淤泥等地区，处理区域周边地质条件差，因地质条件、停电等多

方面因素，容易出现无法负荷堆载土侧向压力而导致路基水平位移，甚至错层向外滑移的情

况（见图1）,造成土工材料断裂，损坏真空系统。若出现真空系统滑移或错层，应R即组

织有效方案处理，否则真空系统严重破坏会造成不可预计的损失，如何对造成严重错层断裂

的密封区域进行及时修补成为工程技术人员攻克的难点C传统的处理方法是整个真空区域全

部卸载重新处理或更改软基处理方式为堆载预压或复合桩基等复地基处理方式，这样费用较

大、工期较长，同时容易出现不同处理方式的差异沉降C

①滑移段；②侧边滑移处淤泥

图1真空联合堆载预压滑移断面示意图

为此，中国二十国集团有限公司依托承建T程，研发了软基真空联合堆载预压系统快速

修复施工工法，关键技术获得授权专利7件，其中发明专利3件、实用新型专利4件。以本

工法关键技术为核心的成果”沿海新建区城市综合管廊全寿命周期关键技术研究与应用”获

得广东省土木建筑学会科学技术奖一等奖。工法已成功应用于珠海横琴新区市政基础设施

BT项目示范段、非示范段等工程，取得了良好的经济效益和社会效益，其中珠海横琴新区

市政基础设施BT项目非示范段中心南路、环岛东路工程获得“中国安装之星”“全国市

省优质工程金杯奖”“中国建设工程鲁班奖”等多项奖项。

2.工法特点

2.0.1针对路基容易移、局部真空系统破坏后难以有效快速修复等问题,发明了软土路

基土层滑移破坏真空系统的局部再造、修复、临水深厚淤泥区域的吹填施工场界围堰加固等

方法，创新了真空系统局部快速修复技术。具有可操作性强、修补时间短、见效快、造价低

等特点，不仅可以节约工程投资、方便施工，还能很好地保障工程建设的安全性和正常生产。

2.0.2为解决了密封膜破损后难以查找的情况，发明了真空堆载预压密封膜破损的查找

方法、真空表校核装置，创新了真空堆载预压密封膜破损查找技术。能够快速、简便地在大

1

范围铺设范围内查找到密封膜破损漏气处，进行及时修补，提高了施工效率，保证了真空处

理的质量。

2.0.3为确保真空系统修复后稳定及可靠，研发了包括真空系统的出膜位置自密性、排

水过程中的自动保持等，创新了真空系统密封性能加固技术，大大提高了真空系统修复后

的密封性能。

3•适用范围

本工法适用于软土路基处理真空系统破坏局部再造，尤其涉及大面积软基处理中路基土

层局部滑移破坏中真空系统的再造工程C

4.工艺原理

软基真空联合堆载预压系统快速修复施工工艺，包括真空系统局部快速修复、真空堆载

预压密封膜破损查找、真空系统密封性能加固，自主研发了新设备、新技术，形成了安全、

便捷、经济的一整套施工方法。在出现真空系统发生破坏的区域，检查确认破损情况，进行

分层分台阶快速卸载堆载土；对于滑移段，进行滑移抵抗反压，保证滑移段的稳定；快速对

密封墙断面接缝处理，塑料排水板重新施工；地基修复处理后，快速进行包括滤管、密封膜、

土工布等真空系统土工材料修复；真空系统修复后，需进行抽试真空并对断面进行监测；达

到稳定状态后，路堤分层填筑复原，并对地层填筑进行土工格栅设置，提高承载力要求，最

终达到真空系统恢复后的功能。

4.1真空系统局部快速修复技术

真空联合堆载预压法出现滑移、失稳、真空度缺失等情况时，一般采取失稳范围麻在的

真空处理区段全方位的重新处理，如堆载预压、复合班基、重新进行真空联合堆载预压等方

法，往往会造成软基处理的工期延长、成本增高。采用真空系统局部快速修复技术，确保了

修复工程的作业环境，为修复工程的建设提供了有效的技术保障。

4.2真空堆载预压密封膜破损查找技术

为解决出现真空预压密封膜漏气难以查找的情况，通过技术创新，创新了一种能够有效、

精确地找出密封膜破损位置的方法。利用气压吸附原理而制作，其能够快速、简便地在大范

围铺设的密封系统表面找出密封膜的破损之处。

4.3真空系统密封性能加固技术

在真空联合堆载预压过程中，尤其是受破坏后恢复真空堆载预压系统的过程，为保证真

空系统的稳定性和可靠性，对真空系统的出膜位置、排水过程中的自动保持以及真空表的可

靠性进行了创新研究，大大提高了真空系统恢复的可靠性和稳定性。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

施工工艺流程如下所示（见图5.1）：

2

5.2操作要点

5.2.1分层分台阶快速卸载堆载土方

滑移侧进行反压确保剪切破坏部分下卧层土体保持稳定，同时对附近土方进行分级卸

载。反压注意从道路滑移边向外侧分层填筑，通过计算反压厚度和标高，土方卸载时从中间

向两边进行，同时分级放坡卸载，坡比按照1：1.5,平台留置2米宽。（见图5.2.1）

图5.2.1分层分台阶卸载云意图

5.2.2反压带抵抗路基滑移

3

1、自路基断裂面开挖卸载后，可通过在其上覆水、听声、覆膜的方法来确定断裂处密

封膜漏气范围，然后进行后续修补工作。通过计算路基土层的侧向压力及周边环境的抗压力，

在修复区域周边土质承载力低处堆载大围堰沙袋或土方，形成修复区域反压带，有效抵抗真

空系统路基土层施工时对周边环境的挤压，防止继续滑移或下滑。（见图5.2.2T）

场地平整界限

场地于整b域场地中整以外b域

＜D

砂体

第二展堤水体

第

-777777//­

水下漱泥〃-'777777/r^水卜淤泥工

图5.2.2-1反压带

2、沙袋铺放。铺放分陆地铺放和水域铺放两种方法。陆地铺放时，采用多人将缝制好

的充填袋卷起，抬放至指定位置摊开即可；水域铺放时，水深＜500mm,铺放方式同陆地铺

放，水深＞500mm时，采用船只运送充填沙袋，水中摊开。

3、铺放的沙袋由于极易出现移位，因此，在沙袋周围设置限位钢管，并用绳索将砂

袋与限位钢管绑定（见图5.2.2-2）。沙袋纵向铺放、搭接必须错开（见图5.2.2-3）。

图5.2.2-2沙袋限位示意图图5.2.2-3沙翻向搭接示意图

5.2.3密封墙断面接缝处理

粘土密封墙两头断裂破损处向外侧加宽打设两排新的粘土密封墙，与原密封墙搭接宽度

方向20cm,长度方向搭接3.6m,由于场地条件限制采用单轴搅拌桩机钻头，直径不小于原

设计要求，往外扩打的粘土密封墙用钢板铺设以便机械站位施工，纵横向搭接20cm,深度

穿过透水层。粘土密封墙施工效果好坏将直接影响真空系统再造的成败，施工过程中，严格

按原设计图纸及施工验收规范要求进行施工，粘土和膨涧土的掺量均不小于10%,泥浆比重

控制在1.3以上，每制一罐浆测其比重：采用四喷四搅工艺，提升速度控制在l.Om/min以

内；粘土密封墙施工完毕后进行现场取样检测渗透系数.渗透系数应不大于1x10-5cm/s。

为防止在抽真空过程中粘土密封墙失水后而出现开裂，造成密封区域漏气，必须在开始抽真

空时即用水对粘土密封墙养护。（见图5.2.3）

4

图5.2.3密封搅拌桩搭接施工

5.2.4塑料排水板重新施工

由于土体滑移后纵横向排水体系均已被破坏无法传递真空度，因此需重新铺设塑料排水

板，塑料排水板间距1m,长度20m,呈正方形布置。（见图5.2.4）

图5.2.4排水板处理施工

5.2.5真空系统土工讨料修复

真空系统土工材料修复包括真空滤管修复、密封膜修复、土工布修复等。

1、横向真空滤管与原真空滤管的连接难度大，施工时先找出真空滤管破损的位置，因

此土方卸载时必须满足真空管的连接以及施工工作面的需要，在破损位置处往道路内50cm

进行切割，所有新旧真空滤管连接处使用钢丝橡胶管长度60cm连接并扎紧（见图5.2.F1）,

真空滤管应均匀打孔后（66,间距lOOnui,交错打孔）外包ZOOg/m?土工布（见图5.2.5-2）

5

图5.2.5-2横向真空滤管与原真空滤管修复连接

2、密封膜是真空系统局部再造施工中的密封关健材料，是真空系统局部再造是否成功

的关键之一。由于密封膜易出现损坏、漏气，其隐蔽性奏常强，不易查找。因此不仅要严把

材料关，施工过程中迁必须加强检查与看护。同时密封膜上的200g/n『无纺土工布必须完

全遮盖住搭接部位的密封膜宽1m以上，并且真空系统局部再造技术中密封膜搭接铺设施工

时必须注意：

1）密封膜覆盖：密封膜一般选择在工厂粘成整体，因此密封膜尺寸需计算好，在保证

铺设密封膜时留有一定的松弛尺寸之外，需考虑人工压入粘土密封墙内1.5m左右以及另外

三边与原有密封膜的最少2m搭接宽度。

2）密封膜搭接处需要严格清洗干净，用密封强力胶水粘接。（见图5.2.5-3）

图5.2.5T密封膜修复处理

3）在试抽真空过程中，需对密封膜进行有效保护，如出现破损情况，利用创新的真空

堆载预压密封膜破损后快速直找技术。利用气压吸附原理，能够快速、简便地在大范围铺设

范围内查找到密封膜破损漏气处，进行及时修补，提高了施工效率，保证了真空处理的质量。

3、密封膜修复后，在其顶部铺设土工布进行保护，防止破坏。（见图5.2.5-4）

6

图5.2.5-4土工布铺设

5.2.6抽试真空及断面检测

1、密封膜封闭后，抽真空一周之内，需经常检查密封膜的密闭性特别是密封膜搭接处

的漏气情况。当真空稳压80kPa后最好利用真空系统抽匕的水作为密封膜的保护。能有效地

减少阳光紫外线对密封膜的侵害，同时可减少无关人员随意进入密封区域。

2、如在抽真空发现密封膜破损，将采取有效的快速补救措施。

3、膜下真空度达到80kPa连续试抽气10天后，在确认各个关键部分均符合要求后即可

进行堆载土施工。由于真空系统局部再造是在原有的基础上进行处理，因此整个处理区域的

沉降量会比一般的真空联合堆载预压值小，但总体还是会有沉降不均现象。

4、抽试真空过程中，采用真空联合堆载预压的真空系统出膜管自密封装置和排水固结

法真空度自动保持装置，保证真空系统的可靠性和稳定性。

5.2.7路堤分层填筑复原及土工格栅加强系统自稳

真空系统局部再造技术中填土加载施工时主要控制以下几点：

1、土料选择：用于路床以卜的堆载土最好采用透水性较强砂性土，用透水性不良的土

填筑路堤时应严格控制其含水量在最佳压实含水量±2%之内。

2、土方路堤应根据真空系统再造的区域分层填筑、分层压实。分层的最大松铺厚度不

应超过30cm；填筑至路床顶面最后一层的最小压实厚度不应小于8cm。其中重点应该注意每

层与原有堆载填土的错台搭接最小宽度不小于2m,首层上下各加铺一层土工格栅确保真空

系统再造与原有真空系统的稳定搭接性，增强其抗拉作用，加铺土工格栅与断裂处搭接宽度

不小于0.8〜1.5m,接头缝合2~3道，缝合宽度不小于8〜14cm（见图32.7）。

图5.2.7分层分台阶填筑云意图

7

3、一般真空系统堆载土均选用机械施工，在首层填土时必须选择小型作业机械，最大

限度地减小机械对真空系统的影响。

4、真空系统再造与一般的真空联合堆载同样会存在土方加载过程各层填土后的施工高

程和平面宽度值减小的趋势。在每层土方加载的过程中逐层加宽。

5.2.8真空系统局部再造监控

1、对于修复后真空系统，采用检测方法为在滑移部位的中间外侧增加测斜孔和相应的

位移、沉降监测点。（见图5.2.8-1）

监测频率如下表所示（见表5.2.8）。以便更为精细地监测填土过程的稳定参数，为出

现突变采取应对措施提供保证。

表5.2.8监测频率表

观测项目填筑期预压期卸载期备注

路基沉降2次/层（且21次/d1次/7d1次/3d

）

深层土体孔隙水压

地表沉降＞10mm/d,地表

力、分层沉降、水每天不得少于一次/

侧向变形（向外）＞5mm/d

平台位移监测

膜下真空度及泵后

每天至少观测两次每天至少观测两次/

真空压力

2、同时施工时严格按照图纸要求的监测频率进行住移、沉降工作的监测，及时地绘制

沉降曲线，预防异常。地表沉降数据不但可以判断地基的稳定性，还可以体现沉降的发展趋

势，预测工后沉降。（见图5.2.8-2）

8

3、深层水平位移（侧斜）是了解土层不同深度侧向位移最直观的方法，对判断土体的

9

通过监测可以看出滑移段经过土方卸载后抽真空前后的位移发展趋势，以及在真空荷载

作用下，地基土体发生的收缩变形。

6.材料与设备

表6.1主要材料

序号材料名称规格及要求用途

1密封膜根据工程需要采购密封膜修复

2胶水根据工程需要采购密封膜搭接

3插水板根据工程需要采购竖向排水

4PVC管根据工程需要采购横向排水

5无纺土工布根据工程需要采购密封膜保护

6铁丝根据工程需要采购新旧管搭接修复

7土工格栅根据工程需要采购提高土层承载力

8真空表根据工程需要采购监测装置

9真空阀根据工程需要采购真系系统开关

表6.2机具设备

序号名称规格数量备注

1挖土机EX2201台

2推土机SD16TL1台

3静压插板机PC2001台

4搅拌机DJB-14D1台

5潜水泵QS32X25-42台

6手持缝纫机4台缝制土工布

7泥浆泵NB-152台

8装载机ZL50E-II1台

9振动压路机ZD-201台

10自卸汽车8〜15t按需

7.质量控制

7.1执行施工及验收标准

7.1.1《真空预压加固软土地基施工技术规程》(JTS147-2-2009)

7.1.2《工程测量规范》(GB50026-2007)

7.1.3《地基处理技术规范》(DG/TJ08-40-2010)

7.1.4《土工合成材料应用技术规范》(JTG/TD32-2012)

7.1.5《公路土丁合戌材料应用技术规范》(JTG/TD32-2012)

7.2质量控制措施

7.2.1施工过程中，严格执行国家规范、规程、质量检验评定标准及公司质量管理程序

文件，以保证每道工序均处于受控状态。

7.2.2严格进行技术交底，每一个分项开工之前，施工技术管理人员必须以书面形式对

作业班组进行施工技术、安全交底，明确施工方法及质量目标，交接记录双方均要签宅。

7.2.3各级管理人员均要持证上岗，特殊工种要有相应的上岗操作证。

7.2.4严格执行“三险制”和“三工序”制度，项目质量人员跟踪检查，掌握质量动态

10

加强工序质量控制，确保修复工程质量目标实现。

7.2.5对重要的工序及环节，如打插塑料排水板、搅拌粘土密封墙、水平排水支管连接

及埋设、密封膜敷设、抽真空设备安装、首层土(砂)填筑及以上各层土加载条件控制等工

序，必须严格按照规范及规程要求进行过程控制和验收C

8.安全措施

8.().1施工时专人负责，操作人员均经过专业培训学习。特种操作、指挥人员持证上岗。

8.0.2每天工作前，对施工工具进行安全检查，确保安全施工。

双⑴R用机械调运工具和材料时，应先检查机械设备和绳索的安全性和可靠性，起吊后

下面不得站人或通行。施工应按顺序施工，设备不得歪斜施工。

8.0.4开工前建立健全安全保证体系，落实安全生产责任制。配备相应的安全管理人员，

备足相应的材料。各工序严格按施工脸收规范要求作业C

8.0.5施工前认真、详细、全面地进行安全技术交底，并要求每个参与作业人员均参加，

交底结束后进行相关不清楚问题的解释，交底确认，然后作业。

8.0.6进入施工现场佩戴好必要的安全用品，并牢同树立安全第一，预防为主的思想。

8.0.7各工种在工长、班组长统一安排下，分工负责做好管辖范围内的安全工作，对管

辖范围内的工、机具随时检查，发现隐患及时处理并上报。

8.0.8施工架设的用电线路及临时拉设二次线路，必须符合《施工现场临时用电安全技

术规范》JGJ46规定，施工现场用电由安全员和电工经营巡查，维护处理。

8.0.9打插排水板作业必须设置警戒区域，由指挥人员统一指挥，专人监护。插板机插

杆导架顶部出现较带等故障时，必须将插板机导架落地放平排除故障，严禁操作人员登高作

业排除故障。

8.0.10机械行走道路需平整，密封墙机械下面必须铺设平稳；作业时要密切注意路基

是否异常变化。

8.0.11进行土方卸载或加载作业时，施工机械及运输车辆必须严格按照施工方案规定

的顺序、路线以及现场指挥人员的要求作业，严禁运输车辆随意、无序卸土。

8.0.12土方作业宜在白天进行，特殊情况须在夜间进行时，现场必须设置有效的照明

设施，运输车辆必须听从指挥有序进场。

8.0.13进行土方加载作业前，必须对设置在加载场地内的监测装置实施有效保护.

9.环保措施

9.0.1成立施工环境保护管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的

有关环境保护的法律法规和规章制度，加强对施工材料、设备、废水、生产生活垃圾的控

制和治理，遵守有关防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导。

9.0.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标

牌清楚、齐仝，名种标识醒目，施工场地整洁文明。

9.0.4尽量选用低噪声或备有消声降噪设备的施工机械，施工现场的强噪声机械要设置

封闭的机械棚，以减少强噪声的扩散。

9.0.5施工前必须编制项目施工环境保护及文明施工专项方案，并严格执行。现场文明

施工管理，各班组成员实行分工负责制。

9.0.6运至现场的材料、机具一定要摆放整齐，做好有关标识。

9.0.7施工余、废料必须及时清理回收，保持现场清洁。

9.0.8材料计划力求准确，供应及时，施工结束后及时退场。

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9.0.9施工人员进入施工现场，必须做好标准化作业施工，正确穿戴安全帽、工作服等

劳动防护用品。

9.0.10施工现场用水、用电设施的设置和使用，义、须符合安装规范和安全操作规程，

并按施工组织设计进行接（架）设，临时接受应提前提出申请，按批复实施，严禁随意接水、

接电。

9.0.11现场施工必须做到工完料清，及时清理现场。

10.效益分析

10.1经济效益

本工法经济效益良好，在真空系统局部修复的地基处理上，减少了返工和处理的费用及

工期损失，同时经济、高质、高效。

传统的真空联合堆载预压法出现滑移、失稳、真空度缺失等情况时，一般采取失稳范围

所在的真空处理区段全方位的重新处理；如采用堆载预压、复合桩基、重新进行真空联合堆

载预压等方法进行处理，会导致工期延长、成本增大，不利于项目的建设。

而采用本软基真空联合堆载预压系统快速修复施工技术进行局部修复处理，经济效果明

显，能为应用的工程带来较大的经济效益，以珠海横琴新区市政基础设施项目示范段市政道

路部分采用该修复技术的案例分析，与堆载预压和重新进行真空联合堆载预压处理比较，缩

短工期:C5个月,与其他处理方法对比.#I万m2面积区域范围可产生直拷经济效苕超过

800万元。

10.2社会效益

本工法自主研发的多项新装置、新技术，均在工程中得到了有效应用，大大提高了工程

质量，确保了修复工程的作业环境，为修复工程的建设提供了有效的技术保障。符合目前

国内常用的设计、施工技术及施工条件要求，且该工法具有可操作性强、修补时间短、见效

快、造价低等特点，不仅可以节约工程投资、方便施工，还能很好地保障工程建设的安全性

和正常生产。对于大面积的真空联合堆载预压处理软土地基来说，本工法从理论到实践上提

供了切实可行的环境保护和预控的方法及措施。

同时采用软基真空联合堆载预压系统快速修复施工工法，能保证其余位置处理的材料继

续使用，减少资源的浪费，减少对材料的需要，避免了大面积的反复处理，减少对周边环境

和居民的干扰，有效保护环境，造福社会。

本工法为真空联合堆载预压地基处理中局部破坏修复处理提供了科学合理的成功案例，

完善和发展了排水固结法施工技术。为横琴地区、珠海乃至类似其他地区深厚软土路基处理

提供可靠的借鉴意义，为后续工程建设积累宝贵的经验C

11.应用实例

本工法在地下工程施工中成功应用，修复工作完成后，实体质量优良，产生了突出的经

济效益和社会效益，赢得了业主、监理的充分肯定和社会名界的一致赞扬，也取得了良好的

声誉。

应用实例1：横琴新区环岛北片主、次干路市政道募工程

道路长度约30km,其中海漫滩地貌采用先吹填造陆