真空—堆載聯合超載預壓法處理軟土路基綜述

摘要：我國東南部沿海地區大部分地基為軟粘土，軟土路段既不容易處理，造價也相應增加，因而對軟土路基的處理對工程質量和施工工期有著重大影響。本文介紹了高速公路軟粘土路基的常用處理方法，通過對這些方法進行了分析比較，認為真空堆載聯合超載預壓法經濟、適用、處理效果理想，是值得推廣的軟基處理方法。

關鍵詞：真空堆載聯合超載預壓法 軟粘土路基處理

1 軟粘土路基修筑高速公路主要問題

進入21世紀社會現代化程度不斷提高，高速公路運營效率直接影響社會現代化進程，因此，高速公路成為現代化交通的重要標志之一。由于高速公路對路基承載力變形有較高要求，而我國東南沿海地區大部分地基為軟粘土，軟粘土路基變形大承載力低，既不容易處理，也導致工程造價和工程進度增加。多年沉積河湖濱海相軟粘土抗剪強度低、壓縮性高、滲透性差、含水量大、靈敏度高。在施工過程中以及使用過程中，都可能出現沉降過大、承載力低發生剪切破壞，因此對軟粘土路基處理效果的好壞直接影響工程的質量。

高速公路路基不僅要求具有較高的承載力和穩定性，而且對竣工后沉降要求更嚴格，從已建成的軟粘土路基高速公路的使用情況來看，主要問題就是使用過程中的沉降過大以及不均勻沉降，導致路面平整度不滿足要求和“橋頭跳車”等道路質量問題。此外，采用擠密樁、灰土樁等復合地基處理的路基工程造價又過高，而且復合地基質量仍難以保證。

2 現有的軟土路基處理方法

目前高速公路軟粘土路基處理的各種方法中，主要有以CFG樁、粉噴樁、擠密樁等為代表的復合地基法，以堆載預壓為主的排水固結法，以及真空-堆載聯合超載預壓方法。各種方法具有各自的特點，先就堆載預壓排水固結法、復合地基處理法和真空堆載聯合超載預壓法的工作原理和特點進行概括總結：

2.1 堆載預壓排水固結法 堆載預壓法就是對地基進行加載預壓，使地基在施工前沉降完成或者完成大部分，從而提高土體抗壓縮性，同時使土體密實提高了地基承載力，然后卸去預壓荷載進行填土碾壓。堆載預壓排水固結法操作簡單、造價較低、但工期較長，加固效果受加載方式、預壓荷載的大小以及排水途徑、固結時間的影響，因為預壓荷載過小則無法土體產生壓縮土中水流出，而施加荷載過大又會使軟粘土產生塑性蠕變，導致路基強度降低，甚至造成路基破壞。

2.2 復合地基處理方法 復合地基是指在軟弱土層中形成樁體，使部分土體得到增強，同時對樁體周圍土體起到擠密作用，在荷載作用下，由樁體和周圍被擠密土體共同承擔，提高了軟弱土層的承載力改善了壓縮性。復合地基處理方法主要有CFG樁、旋噴樁、碎石樁和粉噴樁，以及預應力鋼管樁。復合地基不僅能夠有效改善軟弱土層的承載力、壓縮性和滲透性，還能起到擋土護坡作用，增加填土穩定性。復合地基處理方法能有效地減小沉降，改善不均勻變形，該法施工作業簡便且安全可靠，施工振動小、噪聲低，對周圍建筑物擾動小，可達到理想的加固效果，施工速度快能明顯縮短路基處理時間。但復合地基法工程造價較高，尤其是軟弱層較厚的地基還需超填碾壓，因此限制了該法的應用范圍。

2.3 真空堆載聯合超載預壓處理方法 真空預壓法的理論依據就是太沙基有效應力原理，通過外部真空預壓對土體加載，增加土體有效應力減少孔隙水壓力，由于孔隙水壓力的變化不會引起土體剪應力。真空堆載聯合超載預壓法施工過程中，土體處于負壓狀態使得土體產生向內側向變形，抵消了填土碾壓產生的擠出變形，保證施工過程中土體的穩定。真空堆載聯合超載預壓是真空荷載和路堤堆載兩者荷載的相疊加，其加固深度、土層沉降速度都優于常規堆載預壓，因而可縮短預壓工期、減少工后沉降。

3 真空-堆載聯合超載預壓法理論研究

浙江大學龔曉南教授等人，利用軟土真空滲流場理論解釋真空預壓加固軟土地基的機理，發現真空預壓的效果是由真空膜內的真空度和土樣內外的氣壓差決定的，提出了真空預壓下土體的固結系數計算公式。并確定了在負壓條件下土中水的滲流模式，得到負壓滲流場沿地基深度的分布模式。通過分析真空排水預壓過程中孔隙水壓力的實測資料，發現在淤泥及砂井和塑料排水板地基中的孔隙水壓力消散包括：真空度的直接傳遞導致的孔隙水壓力下降值和抽真空引起水位線下降進而引起的孔隙水壓力消散兩部分。

其他學者進行的現場試驗研究表明，真空預壓法對于一般軟粘土地基，包括超軟地基均能獲得滿意的加固效果。真空預壓過程中，地基水平變形向著預壓區收縮，真空荷載可以一次抽到最大值而不會產生側向擠出現象，同時在對地基中孔壓監測過程中，發現抽真空能引起地基軟土的曼德爾現象。

4 結語

真空堆載聯合超載預壓法經濟、適用、處理效果理想，是值得推廣的軟基處理方法。該法施工技術可靠、操作可靠，施工質量容易保證，竣工后公路運營效果好，路面變形及不均勻變形都在容許范圍內。真空堆載聯合超載預壓法不僅能夠在高速公路中應用，在碼頭港口工程、機場跑道以及一些大型工民建工程中也可采用。隨著該法實踐經驗的增加和理論研究的深入，必將為真空堆載聯合超載預壓法的使用提供更廣闊空間。

參考文獻：

[1]龔曉南.地基處理新技術[M].西安：陜西科學技術出版社，1997.

[2]《地基處理手冊》（第二版）編寫委員會，地基處理手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2001.

[3]龔曉南.復合地基理論及工程應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2002.

作者簡介：

劉巖（1981-），男，河北承德人，承德石油高等專科學校建筑工程系助教，碩士研究生，主要研究方向為地基基礎共同作用、地基處理新技術的應用、新型樁的理論研究與應用。