一、引言
新近吹填的淤泥具有高含水率、高压缩性、高孔隙比及低渗透性的特点，尤其是对于工期紧的工程项目，需要对初始含水率达到 100%~200% 的吹填淤泥进行处理，以满足后期施工的要求。目前新近吹填淤泥的处理方式多采用传统真空预压方法，如何高效、快速的处理新近吹填淤泥性土成为工程迫切需要解决的问题。现有的真空预压地基处理方面的研究多是针对传统真空预压法，新型直连式真空预压技术目前正处于试验阶段，中化岩土集团股份有限公司在江苏德邦兴华化工股份有限公司搬迁改造工程 35 万吨/年合成氨系列产品项目德邦东区一期软基处理工程真空预压二标段（以下简称真空预压二标段）首次应用直连式真空预压技术进行地基处理。本文基于现场施工工艺，分析施工过程中的关键工序，结合各项监测数据分析加固机理，并与传统真空预压法的检测结果进行对比分析，为直连式真空预压法的应用提供参考。
二、工程概况
真空预压二标段处理面积约 11.5 万m2，其中 10 万m2 采用传统真空预压法进行施工，1.5 万 m2 采用直连式真空预压法。处理土体为回填土厚度 3m，回填前原状海底淤泥性土厚度 14m，海底原状淤泥性土具有含水率高、孔隙比较大，强度较低，塑性指数较高的特点，原状海底淤泥性性土物理力学参数见表 1
表 1 淤泥性土物理力学参数
三、施工工艺
3.1 传统真空预压工艺流程
①打设塑料排水板；②铺设 30~40cm 中粗砂垫层；③砂垫层内埋设φ65cm 滤管；（滤管外有滤布，只透水透气不透砂）④连接滤管与真空泵；⑤封盖密封膜后抽真空。其主要原理是由真空泵连续抽真空在加固区域内形成负压作用，达到一定压力后将土体中的空气和水依次通过排水板、砂垫层、滤管支管、滤管主管、真空泵排出，使处理区域内的土体产生固结，最终达到消散孔隙水压力和消除沉降，降低含水率，提高承载力的目的。
3.2 直连式真空预压工艺流程
①打设塑料排水板；②安装排水板接头③布置 PU 钢丝软管并与排水板连接；④连接滤管与真空泵；⑤封盖密封膜后抽真空。该工艺减少了
铺设砂垫层的工序，减少了真空排水的传递路径，节约了中粗砂的材料， 增加了抽真空效率。
四、对比分析
4.1 施工效率分析
传统真空预压中粗砂排水垫层施工难度大，因场地较软，无法进行机械施工，只能用人工推填的方式进行作业，施工效率很低，约 50m2/ 工日。而直连式真空预压取消了砂垫层的铺设，直接在排水板上安装接头即可，易形成流水作业，据现场经验得出：安装接头的施工效率是铺设砂垫层的 2~3 倍。铺设砂垫层和安装接头见图 1 图 2
4.2 成本分析
直连式真空预压相比传统式真空预压减少了中粗砂垫层和φ65mm 管，增加了排水板接头和PU 钢丝软管。
中粗砂垫层原材＋人工费=28+7=35 元/m2
Φ65mm 滤管原材＋人工费=2.5+0.5=3.0 元/m2
排水板接头原材＋人工费=1+0.5=1.5 元/m2
PU 钢丝软管原材＋人工费=20+5.0=12.5 元/m2
直连式真空预压比传统真空预压的成本减少=（35+3）-（1.5+12.5）=24 元/m2,成本降幅约为总成本的 20%~25%。
4.3 监测与检测结果分析
4.3.1 真空度对比分析
见图 3 真空度随抽真空时间变化曲线
由图 3 可知，真空预压膜下真空度是随抽真空的时间增加而增加， 约半个月左右可稳定在设计要求即 85kPa 以上，而直连式真空预压出现前期膜下真空度上升较快而后又忽然衰减的情况，分析其原因是直连式真空预压法因为没有砂垫层，减少了真空压力传递的路径，压力损失较小，所以前期真空度上升较快；真空度忽然衰减是因为直连式真空预压处理区域较小，密封膜封闭不严导致漏气造成的，经现场检查修补后膜下真空度回归正常上升曲线，正式抽真空 20 天以后，传统真空预压和直连式真空预压的膜下真空度均稳定在 85kPa 以上。
4.3.2 地表沉降量分析
见图 4 沉降量随抽真空时间变化曲线
由图 4 可知，抽真空初期，孔隙水压力消散值较大，主要是由于土体的含水率较大，排出的是土体中的自由水，随着抽真空的进行，土体中的自由水逐渐减少，孔隙水压力消散值逐渐减小，到后期孔隙水压力消值的速度更加缓慢，分析其原因在长时间的抽真空作用下，排水板周围的土体首先产生固结，形成以排水板为中心的“土柱”，阻碍了真空度向周围土体的传递。同理，抽真空初期地表沉降增长缓慢，在正式抽真空 30d 后，地表沉降速率均逐渐增大。正式抽真空 70d 后，沉降速率逐渐减小。
随着抽真空的进行，直连式真空预压由于排水管路采用密封的钢丝软管，真空度传递过程中沿程损失较小，传递速度较快，此外钢丝软管有较高的抗压强度，抽真空过程中不会出现被压瘪的现象，对真空度的传递和排水均有利好；现场采用新型高效抽真空设备，设备性能稳定， 抽真空期间未出现问题，真空度稳定性较好，地表沉降效果明显。而传统真空预压区域在抽真空时间满足 90 天的设计要求时，连续 5 天平均沉
降量＞2mm/天，没有达到卸载要求，故继续抽真空，直至满足连续 5 天平均沉降量≤2mm/天的卸载标准。传统真空预压正式抽真空累计用时100d，超出设计要求时间 10d。
4.3.3 载荷试验
本工程设计要求地基承载力特征值不低于 80kPa。传统真空预压区和直连式真空预压区处理完成后卸载并进行普夯，普夯完成后由第三方检测单位进行平板载荷试验。经现场检测，160kPa 荷载作用下地基无破坏迹象，且 80kPa 荷载作用下的沉降量符合规范要求，可判定表层回填土地基承载力特征值≥80kPa，满足设计要求。
4.3.4 土的物理力学特性分析
传统真空预压区和直连式真空预压区处理后由第三方检测单位现场取土进行室内力学特性试验，土的主要物理力学参数对比见表 2
表 2 淤泥性土物理力学参数
由表 2 得知，经过真空预压处理后，土体的各项物理力学指标显著提高，含水率降低超过 50%，孔隙比大幅降低，加固效果显著。而直连式真空预压处理后土的各项试验参数均优于传统真空预压。
五、结论
本文基于实际工程现场试验，阐述了真空预压的加固机理，并对直连式与传统式真空压工艺流程和加固效果进行对比分析，可得到如下结论：
（1） 直连式真空预压采用接头直接连接排水板和钢丝软管后，由真空泵到排水板的真空度衰减较小，提高了真空度的传递效率，保证了真空度的稳定。
（2） 直连式真空预压减少了砂垫层的施工工序，较传统真空预压更能降低施工成本，增加了施工作业效率，可有效地缩短工期。
（3） 抽真空初期，主要排出的是土体中的自由水，孔隙水压力消散值较小，随着抽真空的进行，孔隙水压力消散逐渐增大，但在排水板周围形成的“土柱”影响了真空度向周围土体的传递，建议根据处理场地的地质条件准确计算出排水板的影响范围，合理布置排水板间距。
（3）直连式真空预压具有真空能效利用率高、加固效果好、抽真空时间短、施工成本低的显著效果。同时，直连式真空预压法施工方法简单，易于大规模推广，在软土地基处理中具有良好的应用前景。
参考文献
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