真空联合堆载预压法在市政公路软基加固中的应用

真空联合堆载预压法在市政公路软基加固中的应用

温沛锋

珠海市基础工程直属管理处广东珠海519000

摘要：文章通过对堆载预压、真空预压不同加固原理的分析研究，介绍了真空联合堆载预压加固法的加固机理，阐明了软基加固真空联合堆载预压法的应用设计，并通过实际工程，探究了真空堆载联合预压法在市政公路软基加固中的施工工艺，旨在对真空联合堆载预压法在工程中的推广应用有所裨益。

关键词：软基加固；沉降；真空联合堆载预压法；有效应力

随着我国国民经济的发展，市政公路的建设一日千里。在市政公路施工中，经常会遇到软土路基的问题。软土具有含水率高、压缩性大、强度低以及渗透性差等特点，软土路基容易出现稳定性、沉降大和不均匀沉降等问题。为符合施工稳定、沉降需求，应采取一定的措施对软土路基问题进行处理。目前市政公路建设中软基处理的方法较多，有置换法、排水固结法、灌入固化物法、挤密与振密法、加筋法等。其中，真空联合堆载预压法是从真空预压和堆载预压基础上发展起来的新一代软基处理方法,在工程的实践中具有很大的优越性。

1真空联合堆载预压加固机理

1.1堆载预压加固软基原理

预压与排水为堆载预压加固软基法的重要组成部分。其原理为将大于或等于设计使用荷载施加给软基表面，通过一定预压完成80%到95%沉降，卸载在预压后进行，如部分回弹情况出现在地基，需利用合作进行再次沉降，以此对设计规定进行最大限度满足，并对地基承载力进行有效提升。

1.2真空预压加固软基原理

真空预压是将塑料排水板与砂井等竖向排水通道设置到软土地基，并将砂垫层、水平抽水通道铺设到表面，随后将密封膜覆盖到其上方，随后利用真空泵抽出膜内气体与水，在膜内将有气压差(80kPa)的产生，以此排出软土内的水分，达到软基加固的作用。

1.3真空联合堆载预压原理

软基选取真空联合堆载预压法加固，可利用真空压力与堆载使土体内的孔隙水压力出现不平衡的水压力，在这种不平衡力的作用下可利用竖向排水体将孔隙水排除，进而达到土体固结变形的目的。真空联合堆载预压法具备以上两种方式的施工效果，其中联合预压过程中将产生有效应力改变，如图1所示。

式中:孔隙水渗透速度由V表示；土的渗透系数由K表示；水头差由Ah表示；渗透距离由L表示。

2软基加固真空联合堆载预压法设计

地质勘探与土工试验、理论计算、塑料排水板打设深度、间距、布置形式等都属于真空联合预压法设计内容。现阶段主要选取工程实用设计方式与数值计算方法作为设计计算方法。根据《公路路基设计规范》相关规定设计容许工后沉降标准，其中30cm为市政公路与一等公路路段路堤容许工后沉降，50cm为二等公路。

2.1排水系统设计

排水系统设计包括3个方面:确定处理区域面积；设计水平向排水系统与分块；垂向排水系统设计。整个工程加固范围为真空预压法的加固范围，为确保具备良好的气密性与真空度，要求加大单块加固面积，按照目前所选材料与技术，如工程加固范围极大，需分区加固。为确保路基填筑质量，要求加固宽度必须在路基以外2m，以此达到路堤中心、路肩沉降差异降低的目的。通过合理地排水系统设计，可及时排除土颗粒间自由水，并达到地基固结的作用。

2.2密封系统设计

选择密封膜、压膜沟与补漏等都为密封系统设计的内容，如地基较浅，表层具有砂夹层，必须做好防漏设计。一般选取专用聚聚氯乙烯薄膜作为密封膜，其特点为抗老化能力强等。热合粘结密封薄膜时，可选取2条膜热合粘结缝平搭接，15cm为搭接最小宽度。选取挖深沟埋膜作为密封措施时，需将沟槽2m～3m开挖到加固区附近，并把塑料薄膜铺设到其上方，随后将淤泥(1m)填入，最后在沟内埋入密封膜，回填沟槽时一般选用粘性土。

2.3真空系统设计

出膜装置设计、膜下真空度等都为真空系统设计的内容。一般选取高真空度、便于操作的抽空设备，要求施工作业时真空吸力大于95kPa。按照加固面积进行真空泵数量确定，据相关研究显示，一台真空泵(7.5kW)能够处理的软基面积为1000m2～1500m2。要求膜下真空度需控制在600mnHg以上，真空预压固结度需在80%以上。

3市政公路软基加固中真空堆载联合预压法的工艺流程

3.1试验区概况

某市政公路选取长度101m、宽57m路段作为真空堆载联合预压试验区，5757m2为单块面积，为满足施工要求，本试验区必须进行砂垫层铺设，并做好排水处理等工作。

3.2施工准备

勘查施工现场、对设计文件、设计交底等进行全面了解等都是施工前的技术准备。公路路基施工前，施工单位必须详细勘察施工现场及附近环境，并进行工程相关材料的全面采集，为编制施工方案、控制成桩质量等提供便利。施工现场勘察中，应对施工场地地质勘察报告进行分析，并充分掌握施工现场的具体情况，如地质、水文及附近建筑物等。

3.3铺设砂垫层

选取良好透水性能的砂料作为垫层材料，砂砾垫层厚度应大于50cm，并将细砂(10cm)铺设到其上方。每立方厘米干密度应控制在1.5g，含泥量为3%以下。当垫层厚度在50cm以上时，要求平面尺寸必须向加固区外进行1m延长，以此沿砂垫层将渗出水排出。如砂料较少，砂垫层可由砂沟代替，与砂井直径相比，砂沟宽度为其2到3倍，其中40cm～60cm为一般深度。如地基表层具备相应厚度硬壳层，可选取机械分堆摊铺法进行施工。当硬壳层具有较低承载能力，则可选取顺序推进摊铺法。

在软土地基表面含水量过大时，可将塑料、尼龙编织网铺设到软基表面。为避免扰动软土表层，在砂垫层铺设前，一个将砂井顶面杂物清理干净，为砂井排水提供便利。一般选取轻型车辆进行施工，在摊铺作业中应做到连续、均匀，并以此形成双向横坡。

3.4竖向塑料排水板施工

真空度传递与确保排水通畅是真空堆载联合预压法内竖向排水体的主要作用。塑料排水板作为市政公路软基加固中竖向排水体的重要材料，其各项指标如表1所示。

其施工顺序包含以下几点:

(1)利用导管将塑料带由管靴内穿过，连接塑料带和桩尖，并与管靴紧贴；

(2)静压沉入导管与设计深度相符；

(3)拔管，软基内预留锚固塑料排水板，并与软土粘结；

(4)30cm预留砂垫层内，将塑料排水板剪断；

(5)连接塑料排水板和桩尖，移位再次打设。

3.5真空预压施工

布设射流泵、沉降标后，应对各项观测仪器初读数进行调整，以此起到射流泵进行抽气作业，通常时间定为5到10天，如真空度为60kPa，属抽气正常，即可开始真空预压作业。当施工区内水位比薄膜高出10cm，70kPa为真空度时，在稳定真空度后即可停止施工。在施工过程中，应对各个装置接头连接状况进行检查，避免漏气等情况的产生。

70kPa为膜下真空度时，需进行堆载施工，为避免填料挤压损坏密封膜，需将一层无纺布铺设到密封膜内，随后由近到远机械施工，并进行多次压实，施工中应对沉降标等设施加以保护，确保其符合设计预压高度。

4结论

实践证明，真空联合堆载预压法在软基处理中的应用是成功的，是一种经济合理、技术可行的市政公路深厚软基处理方法。随着我国市政公路事业的迅速发展和科学技术的不断发展，凭借施工工期短、加固效果好、安全性强及无需材料堆载等优点，真空堆载联合预压加固软基法将会越来越受到业主、设计和施工者的青睐，在软基路段将来会有更多的市政公路工程采用真空堆载联合预压加固软基方法，由此将会产生巨大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]付杰.真空联合堆载预压在高速公路软基加固中的应用[J].赤子,2013(17):211-211

[2]廖嘉雄.真空联合堆载预压法在高速公路软基加固中的应用[J].广东建材,2015(11):53-55