真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓技術(shù)在堤防工程軟土地基處理中的應(yīng)用

王 虎

（中山市水利水電勘測設(shè)計(jì)咨詢有限公司， 廣東 中山 528400）

1 真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法運(yùn)用過程中的優(yōu)點(diǎn)

在水利堤防工程中使用真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓施工方式的主要優(yōu)點(diǎn)是在真空狀況到達(dá)80kPa之后，就相當(dāng)于一次性對堤防施加4.5米高的填土載荷，在此種狀況下能夠有效地降低地下水的水位，軟土地基從浮容重變換成濕容重，其相當(dāng)于對外部載荷進(jìn)行增加，加快了地基在固結(jié)方面的速度，同時，可以通過排水的通道把真空壓力往土層的下部進(jìn)行傳送。在此種狀況下，使用真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓施工的方式進(jìn)行加固的深度要大于堆載預(yù)壓方式所加固的深度。除此之外，由于真空壓力，使得軟土地基出現(xiàn)豎向壓縮變形和縱向壓縮變形，不會出現(xiàn)由于堤防在進(jìn)行填筑過程中的速度過快，使得施工過程中出現(xiàn)失穩(wěn)的狀況。且此種方式還能夠有效的節(jié)約工程成本，提升建設(shè)單位的經(jīng)濟(jì)效益。

2 真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓技術(shù)在堤防工程軟土地基處理中的應(yīng)用

2.1 工程概況

某堤防工程在修建過程中具體位置在一片灘涂中，此片灘涂地表高程在-0.4～1.0m，堤防工程地基中淤泥的厚度在 22～34m，此淤泥主要的組成成分為粉粒和粘粒等，淤泥孔隙比和含水率都比較大，且強(qiáng)度較低，淤泥的底部主要是礫卵石層，下表1為淤泥層的物理力學(xué)相關(guān)指標(biāo)。

表1 淤泥層物理力學(xué)參數(shù)建議值

2.2 真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓方案設(shè)計(jì)

在此工程中采用真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓方式進(jìn)行地基處理，主要的目的是對工程的軟土地基進(jìn)行加固，且整個堤防工程地基在處理過程中的寬度為35m，在淤泥的表面上有中細(xì)砂層的鋪設(shè)，其厚度在一米左右，在墊層中埋設(shè)波紋過濾管，外徑為Φ50mm，主要的作用的進(jìn)行排水，每一個排水板都要使用鐵絲和濾管進(jìn)行合理的綁扎，并在表面進(jìn)行密封膜的鋪設(shè)，本工程中均使用三層聚氯乙烯薄膜材質(zhì)的密封膜，同時在實(shí)際鋪設(shè)過程中每一層密封膜鋪設(shè)厚度要保持在0.12毫米，且在鋪設(shè)下一次密封膜之前在第一層密封膜上鋪設(shè)一層無紡?fù)凉げ肌Ｔ趯ε潘暹M(jìn)行鋪設(shè)的過程中需要使用C型的塑料排水板，呈三角形進(jìn)行合理的布置，板和板之間的距離要保持在0.9m，在確定排水板打設(shè)深度的過程中要有效的對抗滑穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測，由于在此項(xiàng)堤防軟基中的淤泥抗剪度不夠，進(jìn)行綜合的計(jì)算之后確定排水板要打設(shè)到地基淤泥的最底層[1]。為了有效避免在打設(shè)過程中排水板透到卵石透水層，從而導(dǎo)致在進(jìn)行抽真空過程中出現(xiàn)密封性不強(qiáng)的狀況，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時將底部1m長度范圍內(nèi)的排水板濾膜剝除。此工程中所使用的抽真空設(shè)備是射流式真空泵，并根據(jù)狀況配置相關(guān)的閘閥、止回閥以及真空表等，整個真空過程中泵后的真空壓力要控制在96kPa以上，而對于膜下真空來講要控制在80kPa以上。在此項(xiàng)堤防工程中有效地使用真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓技術(shù)之后，使得堤防地基中淤泥的抗剪強(qiáng)度得到有效的提升[2]。為了對加固的狀況進(jìn)行合理的檢驗(yàn)，在處理過程中對地基采用十字板試驗(yàn)抽樣的方式進(jìn)行合理的驗(yàn)證，測得加固后強(qiáng)度數(shù)值和計(jì)算數(shù)值之間的比例在 0.94～1.14，由此可以看出計(jì)算的數(shù)值和實(shí)際測量的數(shù)值比較相近，以下表 2為真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法引起土體強(qiáng)度增長結(jié)果。

表2 真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法引起土體強(qiáng)度增長計(jì)算結(jié)果

2.3 真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓施工

2.3.1 砂墊層鋪設(shè)

在進(jìn)行施工過程中所使用的砂石材料中含泥量要控制在 3%以內(nèi)，墊層的寬度設(shè)置要大于所需要加固的寬度，而在進(jìn)行袋裝砂井處理過程中其寬度的設(shè)置要比設(shè)計(jì)時的寬度大。

2.3.2 波紋過濾管鋪設(shè)

在對波紋過濾管進(jìn)行鋪設(shè)過程中，為了有效地避免連接處的脫節(jié)，不管是支管還是主管在進(jìn)行鋪設(shè)過程中接頭的部位長度要大于 50厘米，且埋深需要合理地控制在25～45厘米，同時還要保證鋼絲不會穿過砂墊層，以免給密封膜帶來損傷。同時還需要在對波紋過濾管鋪設(shè)之前做好濾紙的檢查工作，如有損壞要及時做好修補(bǔ)工作，且對管中的雜質(zhì)進(jìn)行清理[3]。

2.3.3 密封膜鋪設(shè)

為了對密封膜的密封性能進(jìn)行良好的控制，需要根據(jù)工程的具體狀況，按照一定的順序鋪設(shè)兩層密封膜，在此過程中需要嚴(yán)格注意需要在風(fēng)力小于一級的狀況進(jìn)行密封膜的鋪設(shè)工作，且在鋪設(shè)時不能進(jìn)行拉扯。同時兩層密封膜需要相互錯開，做好粘結(jié)工作。在第一層鋪設(shè)完成之后，進(jìn)行有效檢查，確保完整之后再進(jìn)行第二層的鋪設(shè)，在整個工程中的密封膜都鋪設(shè)完成之后，需要根據(jù)狀況在密封膜周圍壘上沙袋，且要派專業(yè)的工作人員去到工程現(xiàn)場做好管理，以免外人進(jìn)入，使得密封膜出現(xiàn)損傷。

2.3.5 密封溝開挖

在進(jìn)行埋膜時，鉤機(jī)要做好倒挖的工作，且埋膜要和鉤機(jī)開挖施工保持同步。在埋膜深度需要控制在淤泥層實(shí)際深度的一米以上，并需要保證有足夠的滲徑。在密封溝開挖過程中要保證其內(nèi)壁的光滑度，以免內(nèi)壁硬物對密封膜產(chǎn)生損傷，其中一端可直接插入淤泥層，在進(jìn)行一系列加固之后再設(shè)置相關(guān)的保護(hù)層[4]。同時在對淤泥進(jìn)行回填時，可以根據(jù)狀況使用分層回填的方式，控制好搭接，在整個回填完成之后密封溝的深度要進(jìn)行合理地控制，不能過大。

2.3.6 真空設(shè)備安裝

在真空設(shè)備進(jìn)行安裝的過程中，對薄膜和出膜管之間進(jìn)行連接部位進(jìn)行有效的處理，以此對密封性和氣密性進(jìn)行有有效的提升。除此之外，在進(jìn)行具體施工的狀況下，還可以在四通管上設(shè)置密封物，同時做好綁扎。

2.3.7 抽真空

在準(zhǔn)備進(jìn)行抽真空時，要在密封溝中做好充水的工作，在最開始進(jìn)行抽真空的狀況下，因?yàn)槊芊饽は旅娴恼婵斩炔皇呛芨撸诖朔N狀況容易致使水倒流到砂墊層中，對于此種情況要做好閥球的控制工作，其中真空的數(shù)值要在20Pa到30kPa之間。在密封膜下面真空狀況穩(wěn)定的狀況下才可以把所有的球閥打開。如果真空值還在一直上升，因?yàn)樗碌谋∧せ厥艿綁毫Φ挠绊懀瑥亩鴮?dǎo)致補(bǔ)膜工作很難進(jìn)行，因此，在進(jìn)行抽真空過程中一定要控制要壓力值，同成不能超過95kPa。

2.4 加固處理效果分析

為了對此堤防工程中軟土地基淤泥加固狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的評價(jià)，對淤泥層加固處理前后土工試驗(yàn)物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了對比，其對比的結(jié)果如圖 3所示，從表 3中能夠有效地看出，與淤泥處理前相比，淤泥處理后 0～20m狀況下含水率下降了27%、20m以下含水率下降了23%，容重均增加5%，孔隙比分別減少31%和30%，壓縮模量分別提高了35%和15%，抗剪強(qiáng)度內(nèi)摩擦角分別提高224%和291%，通過有效的施工，此堤防工程中淤泥土層得到了有效的加固，以此可以看出在對軟土地基進(jìn)行處理過程中合理地使用真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓施工的方法，能夠得到較好的工程效果，滿足當(dāng)前軟土地基工程的需要[5]。

表3 淤泥層加固處理前后物理力學(xué)主要參數(shù)

3 施工期間的檢測

在真空堆載聯(lián)合預(yù)壓施工中，應(yīng)及時采集沉降、孔隙水、位移和水位的變化，分析和研究荷載速度和地基處理效果。處理場應(yīng)設(shè)置地表沉降標(biāo)志、孔隙水壓力測頭、斜管、排水管等監(jiān)測設(shè)施，這些監(jiān)測設(shè)施的布置方式和數(shù)量往往與堆載施工有關(guān)，工人的過度布置會影響樁的施工。如果布局過小，將無法充分監(jiān)控；布局不合理將導(dǎo)致監(jiān)控設(shè)施損壞。許多設(shè)計(jì)院在真空預(yù)壓設(shè)計(jì)過程中，往往盲目設(shè)置監(jiān)測設(shè)施，追求多，不追求實(shí)際效果，導(dǎo)致超載施工過程中一些監(jiān)測設(shè)施損壞，導(dǎo)致監(jiān)測失敗，從而失去了埋設(shè)監(jiān)控設(shè)施的意義。

軟土路堤施工應(yīng)注意填筑過程的觀測和施工后地基的變形，根據(jù)公路軟土地基路堤的設(shè)計(jì)施工技術(shù)規(guī)范和真空排水預(yù)壓法的有關(guān)規(guī)定，檢測項(xiàng)目有：（1）膜下真空度的觀測和定期記錄。為掌握補(bǔ)強(qiáng)區(qū)真空度的變化，在膜下砂墊層內(nèi)設(shè)置真空測頭，每隔1000-1500m2設(shè)置一個測頭均勻分布，測量膜下真空度是否符合設(shè)計(jì)要求。（2） 為了了解加固區(qū)的沉降情況，在膜上設(shè)置一定數(shù)量的沉降板。設(shè)計(jì)要求線路縱向每50m均勻分布一次。觀察各區(qū)域沉降情況并做好記錄。（3） 側(cè)向位移邊樁：當(dāng)采用樁-荷載聯(lián)合預(yù)壓法，且樁荷載土很高時，確定填土率，了解地表變形情況[6]。

4 結(jié)束語

總的來講，堤防工程中采用真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法加固堤防淤泥軟基具有較好的效果，能夠滿足工程的具體需求，希望通過本文的探討為相關(guān)人員以及相關(guān)工程提供參考，充分的對真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓施工技術(shù)的優(yōu)勢進(jìn)行發(fā)揮，并根據(jù)工程狀況進(jìn)行不斷的優(yōu)化，從而提升真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓方式在軟土地基中的運(yùn)用。