真空排水預壓技術在高速公路軟基加固中的應用

朱春曉 李 浩

魯山縣凱風路橋工程有限公司

?

真空排水預壓技術在高速公路軟基加固中的應用

朱春曉 李 浩

魯山縣凱風路橋工程有限公司

高速公路工程結構中路基和路面是其主要組成部分，因各種荷載及自然因素的影響，路基逐漸呈現出不同程度的損壞。為確保高速公路工程的安全性及質量，必須確保路基具有較高的強度，為此，施工單位必須在充分掌握真空排水作用機理的基礎上，規范真空排水預壓施工工藝，提高公路工程施工的整體質量。

真空排水預壓技術；高速公路；軟基加固

一、真空預壓的概況

真空排水預壓法是一項比較新的加固軟土技術，是屬于排水固結法的一種，它通過鋪設水平排水砂墊層和設置在軟基中的豎向排水體，再在砂墊層上鋪設不透氣的薄膜封閉裝置，借助于埋設在砂墊層內的管道，通過抽真空裝置，使土體中形成負壓，將土體孔隙中的孔隙水抽出，從而降低孔隙水壓力，增加有效應力，使土體產生固結，減少后期沉降，提高地基承載能力。在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，從而使土體固結。主要反映在以下幾個方面：第一，薄膜上面承受等于薄膜內外壓差的荷載；第二，地下水位降低，相應增加附加應力；第三，封閉氣泡排出，土的滲透性加大。真空預壓是通過覆蓋于地面的密封膜下抽真空，使膜內外形成氣壓差，使粘土層產生固結壓力。即是在總應力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應力的方法。真空預壓和降水預壓是在負超靜水壓力下排水固結，稱為負壓固結。

二、高速公路軟基加固中真空排水預壓技術的施工工藝

1 、工程案例

某高速公路總長度為234公里，總投資為127億元。選取其部分軟土地基路段進行施工，其地層情況如下：

（1）素填土，雜色，主要構成材料為塊石、碎石及砂等，厚度約0.6米；

（2）粘土，灰黃色，可塑-硬塑狀態。

2 、施工準備

作為一種新型軟基加固技術，真空排水預壓施工極為復雜，為此必須做好施工準備工作。首先，在加固區邊界定位中施工單位必須嚴格遵循路基軟土地基設計圖進行確定，隨后將加固區內的雜物清理干凈，如草根等，場地高度差必須控制在15厘米以內，地基土則必須進行放樣測量。

作為一種新型軟基加固技術，真空排水預壓施工極為復雜，為此必須做好施工準備工作。首先，在加固區邊界定位中施工單位必須嚴格遵循路基軟土地基設計圖進行確定，隨后將加固區內的雜物清理干凈，如草根等，場地高度差必須控制在15厘米以內，地基土則必須進行放樣測量。并檢驗沙袋、聚氯乙烯薄膜及中粗砂是否符合技術標準及設計要求，并將檢驗報告提交監理工程師審核批準。在取得監理工程師批準后，開始進行真空預壓的下一步施工。

3 、鋪設砂墊層

砂礫墊層（50厘米）鋪設時，需進行塑料排水板打設。作為水平排水與真空度傳遞的載體，砂墊層鋪設時應對其質量進行有效控制。一般選用中粗砂作為砂墊層的砂料，含泥量必須控制在3%以下，這樣才能具有良好的排水效果。在鋪設砂墊層時，必須清除砂墊層內的雜物，如鋼絲、玻璃等。如塑料排水板高出砂墊層，可以將其多出部分剪掉或向砂墊層進行埋設。隨后緊密連接主管、濾管與豎向排水系統，確保其排水的暢通性。

在抽真空過程中，砂墊層的功能就是將豎向排水體進入墊層內的滲流水從土體內及時排除，縮短土層固結時間，并避免土顆粒堵塞排水系統等情況的出現。墊層質量對軟基加固效果與預壓時間起到直接的影響。當地基表層厚度符合施工要求后，其承載力將大大提升，在運輸機械行駛過程中，通常選用機械分堆攤鋪法進行施工，也就是先進行多個干砂堆的鋪設，再通過機械或人工的方式進行鋪平。當其承載力較低時，可以選用順序推進攤鋪法進行施工。工程要求與地質條件是決定豎向排水體的主要因素，在軟土層厚度低于5米、薄粉砂夾層較多的情況下，如其固結速度符合施工規定，則不需要進行豎向排水體的設置。當加固地基具有較深的淤泥層，則必須進行抽真空系統與豎向排水系統的同時設置。

4 、塑料排水板材料及打設

遵循設計圖紙為準對塑料排水板進行測量放樣，并標注打設深度。排水板在打設施工中，不能出現扭曲、破損等情況。如排水板剩余長度不足時，不能對塑料排水板進行搭接施工，避免對排水性能的影響。補打樁位市，施工單位必須對其垂直度進行有效控制，偏差一般在1.5%以下。在真空預壓施工中豎向排水體極為關鍵，其作用為真空度傳遞與排水通道。本文主要選用塑料排水板作為排水材料，在打設施工中，應利用導管把塑料帶從管靴內穿出，并連接塑料帶和樁尖位置，緊貼管靴并對準樁位。拔管施工中應在軟基內留存粘接與錨固的塑料排水板，在搭接塑料排水板，應確保其搭接長度超過20厘米。

5 、真空預壓施工

（1）主管、濾管布置

主管與濾管是砂墊層內埋設的主要管道，其功能就是進行真空壓力的傳遞與排出流入砂墊層的水，一般選用自來水管與PVC管作為主管與濾管的主要材料。高速公路軟基施工中，都會選用條形、魚刺形作為主管、濾管的平面布置形式。本工程選用雙排魚刺形作為主管、濾管的布設形式，布置過程中，應確保循環管放置的合理性。選用橡膠軟管作為各管連接的主要材料，對路基沉降問題進行有效處理。

在水平排水砂墊層中部埋設濾管，并在其上方進行砂覆蓋層設置，厚度為0.15到0.2米之間，避免濾水管上尖利物體將密封膜穿破。主管的作用就是將真空度均勻傳遞給濾管，通常不進行孔洞的搭設，并確保主管直徑在濾管以下。

（2）密封溝與圍堰

沿加固區邊界進行密封溝開挖，其深度必須滿足地下水位，并將透水層切斷，溝底寬度則控制在0.4米以上，這樣可以確保密封膜和溝底粘土之間的緊密性。沿密封溝外溝沿設置圍堰位置，并通過粘土夯筑。

（3）鋪設密封膜

為提高真空預壓工程的質量，必須重視其密封性。密封膜作為真空預壓工程密封的主要材料，必須具有較輕的重量、較高的強度、韌性及良好的抗老化能力等。本工程選用的密封膜為聚氯乙烯薄膜。每一層密封膜鋪設完，應對膜面進行詳細檢查，如存在問題，必須對其進行立即修正。在密封溝內側坡面位置將剩余部分鋪平，如太長，必須將其折到溝底，不能在外側坡上進行鋪設。加工薄膜過程中，應對密封溝埋設部分進行充分考慮，不能拉的過緊，避免損壞薄膜情況的出現。

三、結束語

綜上所述，隨著經濟全球化的不斷深入，我國高速公路事業也得到了極大的發展。作為一種新型地基加固方式，真空排水預壓技術在高速公路軟基加固中得到了廣泛地應用與推廣。排水系統、抽真空系統及密封系統是真空排水預壓技術的重要組成部分。其優點為較快的加荷速度、不需要堆載材料，地基失穩情況不會出現在加荷施工內等。作為軟基處理的有效措施，施工單位必須在分析軟基危害的基礎上，規范真空排水預壓技術的施工工藝，提高技術水平，為高速公路工程建設整體質量的提升提供可靠的保障。

［1］朱云飛.平臨高速公路軟基真空排水預壓加固設計與施工［D］.中國地質大學（北京）2012

［2］樓永良.真空預壓加固深厚軟土地基現場試驗與設計理論研究［D］.浙江大學2015

［3］岑仰潤，龔曉南，溫曉貴.真空排水預壓工程中孔壓實測資料的分析與應用［J］.浙江大學學報（工學版）.2012（01）

［4］張澤鵬，李約俊，馮淦清，洪寶寧.塑料排水板在真空預壓加固軟基中的作用［J］.廣州大學學報（自然科學版）.2012（02）