真空堆載預壓加固軟基法在軟基處理中實踐應用

摘要:結合某高速公路工程，筆者簡要介紹了真空堆載預壓法的施工工藝，隨后詳細介紹了關鍵施工工藝的質量控制措施。實踐證明，該路段軟基處理情況良好，工程取得了良好的社會和經濟效益。

關鍵詞:真空堆載預壓法 軟基 砂墊層 塑料排水板 密封膜

1 工程概況

某高速公路互通D匝道DK0+312—DK0+500段路基軟土深厚，采用真空堆載聯合預壓地基處，處理寬度約20m。

地層分布情況如下:①素填土，雜色，主要由塊石、碎石、砂等組成，厚0.6m左右。②粘土，灰黃色，可塑—硬塑狀態，厚2.0m左右。③淤泥，青灰色，飽和，流塑狀，含水量69.0%，孔隙比eo=1.993，壓縮模量Es=1.40MPa，夾少量貝殼，厚22.4m左右，為主要壓縮層。④卵石、礫石，灰—灰黃色，稍密—中密狀，粘性土含量小于20%，厚度為3m，埋深在24.4~27.6，為天然的排水層，塑料排水板應避免進入此層。⑤淤泥質粘土，深灰色，飽和，軟塑，局部為粘土，厚度為5米。

2 真空堆載預壓法工藝流程

真空堆載預壓法施工工藝比成熟的堆載預壓法要復雜，其工藝流程為:①先鋪設50cm厚砂墊層;并打設塑料排水板;②在砂墊層中埋設濾管;③回填10cm厚細砂墊層;④在加固區邊緣挖溝;⑤鋪設復合土工布和密封膜、填溝、安裝并聯接抽氣管道和射流泵;⑥檢驗土工膜密封情況;⑦土工膜上鋪設15~20cm厚細砂層，以保護密封膜;⑧開始抽氣，密切注意膜下真空度的變化，發現漏氣，及時處理，當膜下真空度達到設計值后，連續抽氣15天左右，同時進行上部堆載填筑。

3 關鍵工序施工質量控制

3.1砂墊層的鋪設

3.1.1墊層材料墊層材料應采用透水性好的砂料(中粗砂)，采用50cm以上厚的砂礫墊層，并在其上鋪設10cm細砂。砂礫墊層滲透系數大于10-2cm/s，干密度必須超過1.59/cm3，而它的泥沙含量則要控制在3%以內。

3.1.2墊層尺寸整個墊層厚度最好是大于50cm的，科學的平面尺寸是在加固區四周各往外擴大1m，這樣能有效的保證水分能夠從墊層排除。在施工中，如果沙料不足，可以用砂溝代替砂墊層;砂溝的寬度為2-3倍砂井直徑，通常的深度是40-60cm。

3.1.3水平排水墊層施工該階段在施工時，要盡量控制動作，避免動土地方的過大動作，預防泥沙混合，從而降低墊層的排水效果。

鋪設砂墊層前，要講井頂面和周圍的雜物清理干凈，能提高沙井排水的效率;因為地表比較軟弱，運行車輛應以輕便的車輛為主，同時避免過大的動作;廢棄的沙堆應堆放在施工現場之外，在用小型輕便的運輸工具把沙堆運力開;攤鋪要保證均勻和平整，形成雙向橫坡;在此，還要避免泥沙等雜物混進沙層;壓實應用靜壓式壓路機進行，不得振碾。

3.2垂向塑料排水板施工

3.2.1塑料排水板施工的施工順序主要是:①將塑料帶通過導管從管靴穿出;并與樁尖連接，貼緊管靴并對準樁位;②靜壓沉入導管的深度要符合施工標準;③拔管，塑料排水板與軟土粘接錨要固定在軟基內;④在砂墊層中留出30cm的地方，剪斷塑料排水板;⑤將塑料排水板與樁尖再連接，如有移動，就應重新打設。

3.2.2塑料排水板施工注意事項①在施工前要考察地質情況，在安排排水孔的場地范圍內作必要的觸探(探孔)檢查，以盡量避免施打排水孔時碰到地下障礙物。(探孔深度不要超過設計孔深60cm)。②排水板在裝運和儲存期間，要包上厚保護層，在施工現場存放要注意防曬及泥漿、灰塵污染或其它物體的碰撞破壞。③排水孔的施打過程要采用定載振動壓入的方法，一直打到設計要求的深度，不允許重錘夯擊。④施打從護坡道向路中心推進，每排可打設7根，打完一排再向前移動門架，直至處理長度方向訖點。然后橫移門架，返回施打下一幅。

3.3真空預壓施工工藝

3.3.1主、濾管及其布置主管和濾管的管材可以是自來水管或PVC管，目前使用較多的為后者，PVC材料在水中不會銹蝕，重量輕，價格便宜，容易清洗，可重復使用，外包無紡布后不會粘連。

主、濾管的平面布置一般采用條形或魚刺形排列，本工程中的主、濾管布置形式為雙排魚刺形。各管之間的連接采用橡膠軟管軟連接，以適應場地的不均勻沉降。濾水管布置最好能形成回路，濾水管埋設在水平排水砂墊層的中部，其上有0.15~0.20m砂覆蓋層，防止濾水管上尖利物體刺破密封膜。

3.3.2密封膜的鋪設密封是真空預壓工程成功的關鍵。密封膜應具備重量輕、強度大、韌性好、抗老化、耐腐蝕等特性。工程可選用聚氯乙烯薄膜，其各項性能指標如表1所示。

3.3.3抽真空設備的施工抽真空設備主要包括出膜裝置和真空射流泵。抽真空設備的好壞直接決定真空預壓的成敗和效果，通常采用射流真空泵，因其真空度高、設備輕便、易于操作。空抽時必須達到95kPa以上的真空吸力，本工程達到98kPa。采用功率為8.0kw的射流泵，每臺加固面積控制在8000m2。

3.3.4抽氣階段施工要求與質量要求 ①保持射流箱內滿水和低溫，射流裝置空載情況下均應超過90kPa;②經常檢查各項計錄，發現異常現象，如膜內真空度值小于80kPa等，應盡快分析原因并才取措施補救;③鋪膜前應用砂料把砂井空填充密實，密封膜破裂后，可用砂料把井孔填充密實至砂墊層頂面，然后分層把密封膜穩定好，要預防砂井孔處下沉，從而導致密封膜的破裂;④抽氣階段的膜內真空要大于80kPa。

在卸載的過程中，滿足一下要求時可停止抽氣。①連續施工5d，實測沉降速率小于0.5mm/d;②沉降、承載力、有效壓力強度等都符合相關的施工標準了;③地基的牢固程度要在80%以上。

3.5路堤碾壓和填筑路堤的壓實程度和效果是根據施工材料來確定的，其中，沙粒的最大粒徑要小于12cm。在施工中還要注意它的平整度，預防不均與的情況出現，避免影響到路基的強度和密實度。

路堤填筑壓實的施工工藝是，對于最大粒徑不超過4cm或大于4cm的含量不超過30%的碎石土，通過利用重型擊實試驗法來壓實，并取得最大干密度的壓實度。對于粒徑大于4cm的含量在30%以上的碎石土，采用固體體積率控制壓實密度。在填方路基0-80cm的范圍內，整個填料的固體體積率≥83%，80cm以下≥80%。

在施工中的壓力在80kPa以，同時要連續施工15d，可開始填筑路基。第一層必須進行認真挑選，不能有堅硬礫石，以防戳破真空膜，填土厚度≥0.5m，土層上的機械行走要直走，預防大角度的拐彎和大幅度的運行。而填土的第二層，采用“薄層輪加法”施工，第2層厚度為0.3m，填土速率控制在10cm/d左右。若在雨季施工，可在砂墊層頂面以上2m厚度內路堤采用填砂，邊坡采用包邊土。在路堤填筑時，相鄰填方作業若非同時填筑，則先填地段按1:1坡度分層留好臺階;若同時填筑，則應分層相互交迭銜接，搭接長度須≥2m。真空預壓期，側向位移指向路基中心，孔壓持續下降，不存在失穩問題，對沉降不做嚴格限制;填土后，為了控制好路基填土速率，了解和驗證地基加固程度和處理效果，設置主監控斷面和副監控斷面。觀測穩定標準可按中心沉降<2cm/d、側向位移<0.5cm/d、孔壓系數(B=du/dp)<0.6來控制。

4 結束語

抽真空僅3d，膜下平均真空度己達80kPa左右，抽真空總歷時達120d，膜下平均真空度均保持在85kPa以上，外加0.5~1.0m的覆水，即真空加覆水荷重平均達90KPa。抽真空結束后，排干膜上覆水，鋪設土工布和褥墊層、過渡層，并開始正常的路基填筑。填筑歷時近135d，實際填高達6.1m(設計填高為4.7m，填筑速率為每月1m)。觀測結果顯示，真空一堆載聯合預壓法的加固效果是很顯著的，在真空-堆載聯合預壓期間，觀測斷面中心及邊緣處的沉降分別為142.0cm、98.1cm、103.3cm，均達到了設計要求。工程取得了良好的社會經濟效益。

參考文獻:

[1]蔡金榮.真空預壓技術在杭寧高速公路軟基加固中的應用，中國港灣建設，2006(6).

[2]龔曉南.高等土力學[M].浙江:浙江大學出版社，2006.