基于真空聯合堆載預壓技術的公路軟基施工技術與監測方法研究

　　摘要：本文基于筆者多年從事堆載預壓施工及監測的相關工作經驗，以真空聯合堆載預壓施工技術及監測方法為研究對象，分析了其整個施工工藝流程和監測系統組成，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。
　　關鍵詞：真空聯合 堆載預壓法 施工工藝 監測
　　中圖分類號：U415 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　1概述
　　真空聯合堆載預壓法加固軟土地基既能有減小地基工后沉降，又能在很大程度上提高地基的承載能力。但要運用該方法在實際工程施工中取得良好的加固效果，其合理的施工工藝的研究就十分重要。真空聯合堆載預壓法主要包括排水系統、密封系統、抽真空系統、場地填筑系統和監測系統。真空聯合堆載預壓法施工中要特別注意和做好以下幾點工作：
　　(1) 堆載前要采取可靠措施保護密封膜及密封查漏工作，防止堆載時刺破密封膜；(2) 堆載底層部分應選顆粒較細且不含硬塊狀的堆載物，如砂料等，這一點特別要，一旦在土體填筑過程中造成真空膜的破壞，將影響土體的正常填筑。
　　(3) 選擇合適的堆載時間和荷重。
　　堆載部分的荷重為設計荷載與真空等效荷載之差。如果堆載部分荷重較小，可一次施加；荷重較大時，應根據計算分級施加。堆載時間應根據理論計算確定，現場可根據實測孔隙水壓力資料計算當時地基強度值來確定堆載時間和荷重。一般可在膜內真空度值達5OkPa后7～10天開始堆載；若天然地基很軟，可在膜內真空度值達80kPa后20天開始堆載。
　　(4) 加固區內差異沉降控制問題。
　　2 施工工藝
　　施工前必須對欲加固區的土層分布進行十分認真的分析，特別是對含有硬夾層、透水性好的流沙層深厚復雜軟土地基，這些將影響抽真空的成敗與否，所以前期的地質補勘工作很重要。補勘后就可以進行施工準備工作，測量放線、工設備及材料進場、場地平整、挖四周排水溝，為后面的排水系統施工打好基礎。
　　2.1排水系統
　　真空負壓是通過打設在地基中的豎向排水體向下傳遞給土體的。豎向排水體有普通砂井、袋裝砂井、塑料排水板等形式，目前工程中應用的最多的是塑料排水板。塑料排水板的選擇應該具有良好的透水性和強度，縱向通水量不小于(15-40)×103mm3/s；濾膜的滲透系數不小于5×10-3cm/s；板芯的抗拉強度不小于(10～15)N/mm；濾膜的抗拉強度干態時不小于(1.5～23)N/mm，溫態時不小于(1～2.5)N/mm，整個排水板反復對折5次不斷裂認為是合格的。此外還要考慮插設深度。
　　2.2抽真空系統
　　抽真空系統包括主、濾管布置及鋪設，主管出膜裝置、抽真空設備與安裝。敷設濾管前，先對場地進行測量，然后按設計施工圖的幾何關系，放線主、濾管位置。濾管間距一般為5～6m，主管間距15～20m。主管一般為φ90mm鍍鋅鋼管(或PVC管)，支濾管為φ63mm鍍鋅鋼管(或PVC管)。主管與支濾管之間采用變徑三通、四通柔性連接，同管徑的對接采用鋼絲吸水膠管連接，全部吸水管均埋入砂墊層中，并通過出膜器及吸水管與真空泵連接。在挖密封溝的同時，可進行主管與支濾管的連接、安裝和埋設，由于濾管上面有孔洞(孔洞的布置形式、形狀、間距等參數要根據施工現場的要求，既要滿足通水良好而且要使濾管強度滿足要求)，為防止砂礫進入支濾管內堵塞管道，應用尼龍繩纏繞濾管后用無紡布(250g/m2)包裹。濾管敷設前，對管子的接長和交叉，應事先加工二通、三通、四通軟接頭配件，以便施工時好用。施工操作員要特別注意管子連接部位的施工質量，必須做到不漏氣。濾管的末端要用木塞或PVC圓板封死，然后套上預先縫制好的反濾管布套，再扎牢即可。
　　2.3密封系統
　　密封系統主要包括真空膜及鋪設、密封溝開挖與回填、真空膜保護及土層深部密封、拉裂縫處理等。真空膜的技術指標應滿足下列要求：滲透系數《10-10(cm/s)，圓球頂破壞強度≥280N，抗拉強度≥250N/scm，梯形撕裂強度≥40N。材質采用聚氯乙烯塑料膜，厚度0.12～0.14mm，膜間搭接長度為1.5～2.0cm，膜的搭界必須用熱合粘接法。真空膜鋪設前，要求派專人，逐一檢查場地表面，是否有尖銳器物，如鐵絲頭等，發現應及時清理，以免刺破密封膜而漏氣。而后在砂礫層上鋪設10cm厚的細砂，表面要求達到平整且壓實，然后鋪一層土工布，土工布的頂破強度要求≥1600N，然后再鋪真空膜。
　　3監測系統
　　真空聯合堆載預壓加固軟基的監測裝置，主要有膜下真空度和泵上真空度觀測的真空表，用于觀測加固場地沉降的沉降標和測定地下孔隙水壓力的孔壓計、測斜儀、水位觀測孔、土體及塑料排水板中真空度等，埋設位置和數量符合設計要求。監測的目的：以工程監測的結果指導現場施工、確定和優化施工參數，進行信息化施工；根據監測結果，及時發現危險的先兆，分析原因，判斷工程的安全性，采取必要的措施，防止發生工程破壞事故和環境事故；評價工程的技術狀況，檢驗設計參數和設計理論的正確性；為設計、施工、管理和科學研究提供資料。
　　3.1 表面沉降觀測
　　表面沉降觀測目的，以了解沉降速率、總沉降量和地基平均固結度。表面沉降板的埋設：在埋設點地面挖5Ocmx5Ocmx3cm的土坑，內鋪50cm左右的黃砂，整平壓實；將沉降板平放在坑內，保證板面水平，并回填土整平壓實；沉降板的金屬測桿、套管和接駁的垂直偏差率應不大于1.5%，金屬測桿直徑為4cm，測桿應與底板焊接為一體；套管采用塑料管，直徑為10cm，具有一定的強度和剛度。將套管垂直套進測桿標上；用水準儀連續數日觀測桿的高程，并確定初始高程。
　　3.2水平位移觀測
　　土體水平位移是控制場地填筑速率的重要參數。由于真空預壓使場地中心形成負壓區，即相當于土體上施加了圍壓，此時側向位移表現為向場地中心移動的趨勢，有利于填土穩定。而在堆載預壓加固填土時，水平位移主要是作為控制加荷速率、保證堆載安全的控制指標。
　　測斜管的埋設：采用φ127鉆具定位開孔，成孔偏斜度不允許大于1°，通常應鉆至下臥硬土層50～100cm，深度達無水平位移處；第一導管底用塑料封死，并與其他導管分段在地面拼接，或逐節在孔口對接，慢慢放孔中，注意對接時導向槽的對正不許偏扭；導管埋至預定的深度后，校正導向槽的方向，在導管與鉆孔壁間用砂填充，等穩定一段時間后，進行零點測試，并測量管口高程。
　　測試要求：采用電阻應變式測斜儀伺服加速度式測斜儀進行測試；測試時保證測斜儀反轉180°，重新測試一遍，以消除儀器的誤差；測量穩定后測斜管的初始位置，所測結果視為基準值記入測試記錄表；觀測頻率視加固方案而定，通常與表面沉降觀測一致。
　　
　　
　　參考文獻
　　[1] 任世杰. 塑料排水板處理軟土路基施工技術[J]. 鐵