增压式真空预压（OVPS）实验工程研究
王建平1 金亚伟2金亚军2钱明2徐霞2
1上海第三航务勘察设计研究院
2江苏鑫泰岩土科技有限公司, 江苏省宜兴市新庄镇, 214267
摘要：真空预压软基加固增压法（“OVPS系统”软基处理法）是一项真空预压施工的新工艺。采用了增压技术，用新型防淤堵排水板取代了传统排水板，取消了吹砂垫层，采用手型接头直排技术。在天津临港工业区进行了试验研究，检测结果表明：“OVCS系统”软基处理法处理效果好于传统真空预压处理效果。
关键词：地基处理，排水固结，真空预压，“OVPS系统”软基处理法，增压技术，防淤堵排水板，手型接头，直排技术
作者简介：王建平(1985- ) 男，天津人，从事岩土工程研究及管理。金亚伟(1962- )，男, 宜兴人,从事岩土工程及土工材料研究
一. 引言
1.我国围海造地区域的地基处理工程，直接关系着后续工程整体建设进度和工程质量的好坏，其中地基处理技术发挥着关键作用。
2.根据实际情况，滩涂区域表层多为吹填淤泥或淤泥质土，属低强度、高压缩性土层，其渗透系数一般不超过10-7cm/s。针对这种场地条件，目前的真空预压技术难以在地基承载力和工后沉降等方面达到工程建设的要求。譬如，在采用传统的真空预压技术方式进行地基处理后，地表下仍存在着较厚的软弱土层，不仅会造成较大的剩余沉降量，而且地基承载力也往往无法达到设计要求，直接影响后续工程建设，造成工期拖延和投资追加。此外，随着城市生态化的发展，急需大量河道淤泥再造湿地, 创造宜居环境。
3.针对以上情况，试验区位于临港工业区长江道北侧，中石油地块B33区内，面积约为23695平方米，（见图-1）。该区域是围海造地吹填土，颗粒细,含水量高,土层厚度6.5m，含水量达80%以上,渗透系数为10~7cm /s 。吹填土的中值粒径随着深度的不同而不同,上部小于0.005mm,中部小于0.01mm,下部小于0.017mm 。天津临港区属大面积淤泥土，吹填的土体是一种含水量较高、孔隙大、渗透性差、强度及承载力极低，且具有明显的流变性。在这软土地基上建筑，必须先进行加固较差的软土地基处理，我公司通过认真研究，创建了真空预压新方法，手型接头的研制成功，改变了原来排水板无法与真空管连接，必须采用砂垫层作为真空管与排水板的连结通道，避免了砂粒进入真空管造成管道堵塞，从而降低真空度及影响排水通道。手型接头可使真空直接传递至排水板内部即是直达加固土体内部，在软基中增设增压管，对软土进行水平向增压，使土体中的水分子定向流动，从而快速、高效的排出加固土体内部的结合水，加速土体固结,使真空预压的机理得到了更充分的应用。软基加固采用增压式真空预压(OVPS系统)法对本试验应用。
二. 试验目的
吹填土造陆试验工程希望达到以下目的（1）免砂法, 免黑砂黄砂,实现低碳环保；（2）防淤堵法, 证明防淤堵排水板效果 ；（3）增压法, 彻底解决上部吹填土体固结效果；（4）深浅层联合真空法, 缩短真空时间提高固结效果。
主要技术考核指标为:处理深度为-13.50m(天津港理论高程),固结度≧90% ,十字板平均强度不低于26.5Kpa ,合同试验工期为6月。
三. 核心专利技术
3.1增压技术
对软基采取真空预压的同时，在软基中增设特殊微孔增压管，对软土进行水平向增压，使土体中的水分子定向流动，加速土体固结，使得上层土体对下层土体形成堆载，相当于真空联合堆载的处理效果。
3.2直连接技术
区别于原有靠砂垫层使排水板与真空管连接的方法，而是通过手型接头连接排水板，使真空直达土体内部，从而不用砂垫层，降低成本。
3.3防淤堵技术
防淤堵排水板的特殊结构（属连续梁结构)，使其具有整体性好、抗拉强度高、通水量大的特点。该排水板的滤膜通过特殊工艺，具有自吸功能，并且可根据淤泥的中值粒径调整孔径的大小，达到最佳泥水分离的目标。传统排水板为挤出成型的塑料芯板 ,芯板外部包复化纤无纺布（属支架梁结构)，其整体性差、侧压变形大，通水量只有防淤堵排水板的一半；值得注意的是，传统排水板滤膜孔径都是一样的，而应用在不同淤泥中产生涂抹和井阻效应后，必然会出现不同程度的淤堵现象。
3.4长短板联合抽真空技术
原真空预压深浅层系统是分开独立的,而我们利用浅层真空系统处理后在深层真空系统作用时,继续发挥浅层真空系统,使浅层土体固结强度大大提高。
4普通真空预压法和真空预压软基加固增压法的区别
4.1普通真空预压法原理图
4.2真空预压软基加固增压法原理
四. 工程实验过程
工程区
（1）铺设土工布
铺设300克/米2针刺土工布和150克/米2编织土工布。
（2）打设浅层防淤堵排水板及连接手型接头,三通,真空管覆盖密封膜组成浅层真空系统。排水板间距1.0m,深度距离淤泥面以下4米, 防淤堵排水板板头距离淤泥层底标高以下0.5m,
（3）浅层抽真空
（4）铺设土工布
铺设300克/米2针刺土工布。
（5）打设深层防淤堵排水板及连接手型接头,三通,真空管覆盖密封膜组成深层真空系统。防淤堵排水板正六边形布置，中间放置增强压管。排水板间距1.0m；插板深度距离淤泥层底标高以下0.5m，防淤堵排水板板头高出土层20cm。排水板打设深度为18.5米
（6）手行接头主要是改变原来排水板无法与真空管连接，必须采用砂垫层作为与真空管的连接通道，避免沙粒进入真空管造成管道堵塞。手行接头使真空直达排水板内部也就是直达软基内部，减少沙层，节约成本。板头全部连接形成真空系统。
（7）增压管施工
防淤堵排水板正六边形布置，中间放置增强压管。增压管选用有特殊微孔做成的过滤层，并且又能收缩的水平井微孔透水增压管。能匀速分布压力，使土体水分子在压力作业用下定向流动。另外，增压管由弹簧支撑，可以压缩以适应大变形沉降。增压管采用水冲孔或震动压管放置，深度为4.米，管头三通连接成增压系统。
（8）检查增压系统密封性，真空系统连接可靠性后覆盖土工布，打设密封墙。
（9）土工膜覆盖最外层是确保真空预压密封的有力保证，所以必须采用真空预压密封专用膜，方能确保整个真空预压内部的真空度。膜下管道采用手形接头及直径Ф32mmPVC管，与离心泵和射流箱相连接。真空预压的真空度要达到650mmHg以上。
（10）增压施工步骤：
a、先将防淤堵排水板及增压管打入软基。
b、先将打设好的排水板板头插入手型接头，用枪钉固定，再将PVC软管连接，组成真空系统。
c、增压管由水钻孔成孔后放置增压管，管头三通连接增压系统。
d、布置密封沟，铺设PVC专用真空膜。
e、预抽真空至-0.03MPa，检查真空膜是否漏气。
f、将真空保持在-0.03MPa左右，连续抽真空直至出水量明显减少。
g、提高真空至-0.06MPa，连续抽真空至出水量明显减少。
h、提高真空至-0.08MPa，连续抽真空至出水量明显减少。
j、保持真空在-0.08MPa开始逐步加正压至0.03MPa，使出水量减少后逐步加正压至0.02－0.04MPa。保持真空在0.08MPa，连续抽至无出水。具体根据实际情况调整增压系统。
k、增压管布设简图（见图-2)
g.防淤堵排水板、增压管和手型接头，见图-3）
五.试验区软基加固后的质量评价
5.1监测数据
5.1.2沉降曲线图（见图-10) （见图-10)
5.1.3边界变化情况（见图-11) （见图-11)
5.1.4十字板检测强度 （见表-1） （见表-1）
5.1.5固结前后力学指标对比表 （见表-2） （见表-2）
5.1.6深层抽真空沉降表 （见表-3） 见表-3）
5.1.7试验区软基加固后的效果
①下沉情况：
“天大”测得深层真空预压期沉降为1.517m（见表-3），浅层处理沉降26cm，打设深层排水板沉降28cm,累计深浅层处理沉降2.057m。
②由于增压作用，观测水位下降 明显达8.5-9m。
③由于防淤堵排水板滤膜孔径是针对上部土体的中值颗粒直 径加以制造的，防淤堵情况效果明显,边界位移69cm（见图-11）。
④根据“天大”测得有关数据分析，三点法计算固结度93%（见表-1），
加固后的十字板强度从地面-12.38m平均值28.6Kpa（见表-2）。
根据天津大学检测,符合合同要求,部分指标超过设计实验要求
六.实验总结
通过实验证明：
1.采用平型接头取消黑砂黄砂传提真空是可行的.
2.防淤堵排水板排水效果极佳.
3.增压错施对土体强度提高明显通过对试验结果的对比、质量效果分析、经济效益分析，达到实验目的,可以肯定地说，增压防堵真空预压技术是一项科学的、经济的新技术，是一项值得大面推广的新技术。
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