淺析公路軟土路基真空預(yù)壓施工技術(shù)的應(yīng)用

張 萌

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淺析公路軟土路基真空預(yù)壓施工技術(shù)的應(yīng)用

張 萌

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隨著改革開放的不斷深入，我國公路事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。作為一種新型地基加固方式，真空預(yù)壓技術(shù)在公路軟基加固中得到了廣泛地應(yīng)用與推廣。本文主要對真空預(yù)壓的概況、施工工藝及質(zhì)量控制進(jìn)行了分析與探究。

真空預(yù)壓；公路工程；軟土路基

在公路工程建設(shè)中，每個施工階段都存在著必然的聯(lián)系，如其中一個階段出現(xiàn)問題，都會對工程的整體質(zhì)量造成極大的損失。真空預(yù)壓技術(shù)作為公路工程軟基施工的重要技術(shù)，其施工技術(shù)水平的高低將直接影響到公路工程的整體質(zhì)量，為防止任何安全事故出現(xiàn)在施工中，相關(guān)部門及施工企業(yè)必須重視真空預(yù)壓施工，根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況及當(dāng)?shù)刈匀粭l件、地質(zhì)等條件，提高其技術(shù)水平，規(guī)范施工工序，只有這樣才能確保公路工程的整體質(zhì)量。

一、真空預(yù)壓的概況

真空預(yù)壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)垂直排水管道，再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道，用真空裝置進(jìn)行抽氣，使其形成真空，增加地基的有效應(yīng)力。當(dāng)抽真空時，先后在地表砂墊層及豎向排水通道內(nèi)逐步形成負(fù)壓，使土體內(nèi)部與排水通道、墊層之間形成壓差。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(jié)。主要反映在以下幾個方面：第一，薄膜上面承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載；第二，地下水位降低，相應(yīng)增加附加應(yīng)力；第三，封閉氣泡排出，土的滲透性加大。真空預(yù)壓是通過覆蓋于地面的密封膜下抽真空，使膜內(nèi)外形成氣壓差，使粘土層產(chǎn)生固結(jié)壓力。即是在總應(yīng)力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓和降水預(yù)壓是在負(fù)超靜水壓力下排水固結(jié)，稱為負(fù)壓固結(jié)。

二、真空預(yù)壓技術(shù)的施工工藝

1、施工準(zhǔn)備。作為一種新型軟基加固技術(shù)，真空預(yù)壓施工極為復(fù)雜，為此必須做好施工準(zhǔn)備工作。首先，在加固區(qū)邊界定位中施工單位必須嚴(yán)格遵循路基軟土地基設(shè)計圖進(jìn)行確定，隨后將加固區(qū)內(nèi)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(nèi)，地基土則必須進(jìn)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計要求，并將檢驗報告提交監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)。在取得監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后，開始進(jìn)行真空預(yù)壓的下一步施工。

2、鋪設(shè)砂墊層。在抽真空過程中，砂墊層的功能就是將豎向排水體進(jìn)入墊層內(nèi)的滲流水從土體內(nèi)及時排除，縮短土層固結(jié)時間，并避免土顆粒堵塞排水系統(tǒng)等情況的出現(xiàn)。墊層質(zhì)量對軟基加固效果與預(yù)壓時間起到直接的影響。工程要求與地質(zhì)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(jié)速度符合施工規(guī)定，則不需要進(jìn)行豎向排水體的設(shè)置。當(dāng)加固地基具有較深的淤泥層，則必須進(jìn)行抽真空系統(tǒng)與豎向排水系統(tǒng)的同時設(shè)置。

3、真空預(yù)壓施工。主管與濾管是砂墊層內(nèi)埋設(shè)的主要管道，其功能就是進(jìn)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(shè)形式，布置過程中，應(yīng)確保循環(huán)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(jìn)行有效處理。

在水平排水砂墊層中部埋設(shè)濾管，并在其上方進(jìn)行砂覆蓋層設(shè)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(jìn)行孔洞的搭設(shè)，并確保主管直徑在濾管以下。

沿加固區(qū)邊界進(jìn)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(shè)置圍堰位置，并通過粘土夯筑。

為提高真空預(yù)壓工程的質(zhì)量，必須重視其密封性。密封膜作為真空預(yù)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。加工薄膜過程中，應(yīng)對密封溝埋設(shè)部分進(jìn)行充分考慮，不能拉的過緊，避免損壞薄膜情況的出現(xiàn)。

三、公路軟基施工中真空預(yù)壓質(zhì)量控制

1、真空度測試。真空預(yù)壓正常階段就是密封膜下面真空度超過80kpa并穩(wěn)定在這個范圍的情況下，如真空堆載預(yù)壓正常階段3個月后，連續(xù)5、6天加固區(qū)中心點沉降率的平均值都在2mm/d以下時，就能進(jìn)行停機卸荷作業(yè)，并進(jìn)行必要的驗收作業(yè)。

2、空隙水壓力測試。定時進(jìn)行多次測試，一般情況下平均1天要進(jìn)行2到3次的測量，進(jìn)而對土體內(nèi)空隙水壓力在抽填過程中的變化進(jìn)行充分了解。

3、表面沉降觀測。表面沉降觀測要在袋裝砂井施工過程中級真空預(yù)壓后進(jìn)行，以此對沉降速度、沉降總量等進(jìn)行充分了解。

4、觀測側(cè)向位移。在真空預(yù)壓的作用下，促使路基中心有負(fù)壓區(qū)的出現(xiàn)，也就是說將圍壓施加在了土體上，這種情況下側(cè)向位移的位移趨勢主要是向路基中心逐漸移動。在填土施工中，側(cè)向位移可能向路基外移動，但此時其具有較小的位移量，并不會對路基的安全性造成極大的危害。

5、當(dāng)處理區(qū)內(nèi)有充足水源補給的透水層時，應(yīng)采取封閉式板樁墻加溝內(nèi)覆水或其他密封措施隔斷透水層。當(dāng)面積較大時，宜分區(qū)預(yù)壓，區(qū)與區(qū)間隔距離2～6m為佳。應(yīng)做好真空度、地面沉降量、水平位移、空隙水壓力和地下水位的現(xiàn)場測試工作，掌握變化情況，作為檢驗和評價預(yù)壓效果的依據(jù)。冬季施工時，應(yīng)對薄膜、管道、閥門及真空表等采取常規(guī)保溫措施。冬季抽氣，應(yīng)避免過長時間停泵，否則膜內(nèi)、外管路會發(fā)生冰凍而堵塞。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升，在公路工程施工中，只有根據(jù)相關(guān)施工要求進(jìn)行施工，才能提升公路工程的質(zhì)量。真空預(yù)壓技術(shù)作為公路工程施工建設(shè)的重要組成部分，只有在了解軟基特點的基礎(chǔ)上，才能提高其技術(shù)水平，提高工程質(zhì)量，并為實現(xiàn)高速公路工程經(jīng)濟(jì)效益最大化提供可靠保障。

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