谢悯（汕头市建筑设计院）
摘要：真空预压法作为一种近年来兴起的软基处理手段，已成为排水固结法中的重要组成，其适用范围日益扩大。真空预压法的机理、计算方法、效果检测、施工工艺在大量的实验和实测资料对比的基础上不断成熟。真空预压法在微观机理以及三维分析方法等方面有着广阔的发展空间，同时应考虑其环境效应问题。首先对真空预压地基处理技术的加固机理进行了分析，然后通过具体实例对其效果进行了阐述。
关键词：真空预压软土地基机理效果
1概述
近年来随着某市建设的迅猛发展，围海造路工程的增多，水力吹填的施工方法被广泛采用。这就使得在港域区内，部分地面以下5-6m的深度范围内，分布着吹填上来的海底淤泥质土，道路、集装箱堆场以及各种设施的建设都要在这种地基上进行，吹填土在刚吹填的初始几年内在上覆土重下难以达到完全固结，具有很高的含水量和很低的强度。而且港域地区广泛分布着深厚的软黏土土层，即使在这种吹填土以下的地基土其承载力仍然很低。
2真空预压对软土地基的机理研究
2.1真空预压渗流场理论
在真空预压稳定预压阶段，如图1所示，抽真空作用最终在地基土中较大的孔道中形成一定范围一定真空度分布的网络连通体系——真空渗流场，并使地下水位降到3-3位置。在真空渗流场各处，由于土中较大孔道中流动的“真空流体”与土中较小孔道中的水存在压差，使得较小孔道中的水在这种压差下被吸出，直到在该处较大孔道中的压力和较小孔道中的压力达到重新的平衡为止，这就产生了固结现象。伴随着真空渗流场的形成，地基中的地下水位线由1-1下降到3-3，地下水位的下降将导致地基土体的固结。
2.2真空预压有效应力理论
根据软土基有效应力理论，总应力σ=σ’-μ(σ’为有效应力；μ为孔隙水压力)。真空预压是在总应力σ不变的前提下，降低孔隙水压力μ，从而提高有效应力σ’，即△σ’+△μ=0，亦即表明，土中孔隙水压力的降低量等于其有效应力的增加量。从有效应力路径分析可知，加固前地基中的平均应力为P0=(σ30+σ30’)/2；由于孔隙水压力是一个球应力，设加固过程中各方向均降低△μ(反向增加，符号为负)，则地基土内的有效应力增加△σ’=-△μ，平均压力增加到P’，但应力圆半径没变;当加固结束卸除后，地基土的强度沿超包线退到F点，和原来强度相同“荷载”比增加了△τ，所以，加固后强度有了提高。
3真空预压对软土地基的效果分析
综上分析了真空预压过程中土体强度增强机理。下面结合某大面积滨海软基处理工程的现场监测数据，进一步阐述真空预压中的加固效果与变形特征。
3.1孔隙水压力的监测成果及分析
在真空荷载的作用下，地基土体中的孔隙水压力不断减小。图4给出了不同深度处孔隙水压力随时间变化的曲线。土体中不同深度的孔压变化在加荷一个半月到两个半月的时间后，趋于稳定。由观测结果可知，80kPa的真空压力沿竖向塑料排水板均匀分布，说明真空压力的施加是相当有效的。
3.2地面沉降的监测成果及分析
在真空膜的外表面布置表层沉降板监测真空预压过程中的总沉降。同一施工区内其中二块沉降板相应的沉降曲线如图5所示。需要说明的是，在施工塑料排水板过程中软土已发生了一定的沉降，此沉降值不包括在图5沉降曲线内。从图5沉降特征看，沉降明显分为两个阶段，在开始抽真空的30天内，沉降速率很大，很快沉降进入平缓阶段，经过较长的时间才基本稳定，达到真空预压有关规范要求的卸载标准。从沉降曲线看，最大沉降均超过1200mm，最大达到1400mm。
3.3侧向位移分析
深层位移监测主要用于监测土体稳定，控制堆载的加载速率，但真空预压加固软土时土体水平位移方向向内，不会造成土体失稳，所以对真空荷载的施加速率不作要求。在北侧2m设置一根测斜管B2，根据图6以看出，抽真空期土体水平位移朝向加固区内，水平位移随深度的增加逐渐减少，管口20m以下基本没有水平位移，查看土工试验可知20m以下为含水率低，孔隙比小的粘土，基本上为硬层，所以该处深层位移基本上没有变化。抽真空第一周位移速率最大，最上部土体位移达到4.12mm/d。后期位移速率逐渐减少，卸载前最上部土体位移为0.6mm/d，已趋于稳定。所以从位移曲线可看出，土体不会向外滑移。
3.4真空预压法对周围环境的影响
真空预压法加固软土地基时，加固区周围土体有向加固区内位移的趋势。很多工程实例也指出，真空预压法或者真空堆载联合预压法在加固软土地基时，加固区周围土体是具有先向加固区内，后向加固区外移动的特点。不管地基土的单内位移或是往复变形都会对加固区周围构筑物产生一定影响。而影响程度与场地地质条件、抽真空作用强度、地下水赋存情况、竖向排水体的存在情况等有关。
3.5真空预压法的发展趋势及存在问题
经过多年的努力，真空预压法已渐成为一种有效的软基加固措施。并且随着岩土工程理论水平的进步，该技术还有广阔的发展空间。从真空预压法的机理研究方面而言，表现出越来越细致、全面的分析。有必要对真空预压机制作深入的、微观的分析，以取得土体的抽真空状态下，土颗粒、孔隙、水、空气的微观变化过程。取得定量的微观模型以解决真空下的固结理论，主、次固结的划分，及软土蠕变时限等理论问题等。真空预压工地加固后期周边容易出现裂缝，这是由于四周土体向真空预压场地挤压的结果。若周围有挡坝、堆场、道路，极易发生失稳破坏。这些都是真空预压法应注意的问题。
4结语
4.1真空预压法是通过降低土体中的孔压来达到加固土体的目的，真空预压使土体产生等向固结，不会产生剪应力，因此更适合于工期较紧的超软地基加固。
4.2真空预压时，加固区内的地下水位并没有降低，降低的只是孔隙水压力中的大气压力部分，因此，加固区中的土体可以按饱和土体考虑。
4.3真空预压的有效加固深度取决于砂井或塑料排水板的阻力和土体的渗透系数，对于一般的软土地基且井阻较大时，可以认为其加固深度与纵向排水体的打设长度基本一致。
4.4在加固区周围，土体中的水位可能会降低，对加固区和周围的土体产生一定的影响，应重视真空预压与边界的相互影响关系，边界的密封与否是真空预压成败的关键因素。
4.5真空预压使土体受到各向相等的固结压力并产生整体收缩现象，在发生沉降的同时也产生向里的水平位移。加强影响范围(距离)的预测和监测，对加固区周围建筑物采取适当的防护措施具有重要的意义。
参考文献：
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