真空堆载联合预压法在公路软基处理中的应用

时间：2024-05-17

曹飞

（河南省公路工程局集团有限公司，河南郑州 450000）

在公路工程建设中，地基处理是建设过程中最重要也是最基础的部分。由于我国各个地区受环境、气候等因素的影响，地质方面存在较大差异，再加之软土地基自身的特点，加大了地基处理难度。如果没有将软土地基的问题处理好，将会给人们的生命财产问题造成严重威胁，所以，在实际施工过程中，要提高软土地基的施工质量，保证选择的地基符合施工的标准，另外，在施工前对软土地基进行有效的勘察，为日后的建设奠定良好的基础。

1 软土地基特性

1.1 孔隙较大

在其他因素相同的情况下，对于软土和一般泥土来说，软土孔隙比较大，因为软土含水量大，导致泥土颗粒之间出现分散，进行扩散，打破了内部的坚实构造，泥土在不经意间松散，久而久之，导致孔隙变大。

1.2 灵敏度高

主要表现在对触变性非常敏感，在这种情况下，如果选用轰动的方法来处理软土，会破坏土质构造，导致软土地基的强度大大降低，严重的话会出现稀释、侧面挤出、土质沉降等现象，影响工程的施工质量。

1.3 紧缩性强

在施工的初步阶段，由于压力较小，软土地基的紧缩过程相对缓慢，不会太明显，但是，随着时间的增加，当压力达到规定点时，就会出现明显的下降趋势，随后会再次出现1～3个不同标准线的降低点。整个过程中，软土地基的紧缩曲线会呈现出一个从缓慢到突变的进程，紧缩性明显增强。

1.4 透水性差

软土地基的排水性能非常差，水浸透参数标准值很低，达到10 cm就会出现渗漏，导致孔隙压力增大，影响地质的沉降过程和最终结果，因为土质的不同，软土地基的沉降幅度比普通土质地基的沉降幅度更大，沉降时间更长。

1.5 含水量过高

软土地基主要由黏土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成，由于含水量大，所以土质比较松软，容易出现沉降。

2 工程概况

某公路工程为双向四车道，总长度为3.3 km，所处路段淤泥质土较为严重。为有效处理软土地基问题，经分析决定选用真空联合堆载预压法进行施工处理，施工时可选用振动沉管、静压式插板机等打设排水板，且进行排水板深度自动记录仪的安装。本工程以“C”型板做排水板，以非再生料作为极芯材料。可按正方形设置排水板，1 m为其间距，长度为18.5 m～25 m，3 597.64 m为总长度。在施工前，应做好施工现场地质勘查工作，勘查结果显示，海漫滩地貌，可通过人工方式回填施工。冲填砂土层为施工现场主要路段表层类型，块石回填的临时路则为少数路段类型。地面标高在-2.7 m～3.5 m，整体而言具有较为平坦的地势情况。各土层情况见表1。

表1 土层状况表

3 施工重点及难点分析

3.1 淤泥层具有较大厚度

松散～稍密填土位于本工程施工段路基土上部，深厚海相淤泥位于中部，且16 m～30 m为其厚度范围，因该层具有较大厚度，将大大提升其含水量，最高可达到90 %左右。同时因此土层具有流变、触变等特点，极易出现路基沉降、失稳等现象，这也是本工程施工的难度，即淤泥层具有较大厚度。

3.2 淤泥层较大且含水率高

因本路段具有较大淤泥层厚度及较高含水率，如何选取软基施工方式极为关键，不仅要与路基技术标准相符，还应合理控制工程造价。在综合考虑本工程软土层厚度、物理力学特点及经济性等因素的基础上，决定选用施工成本较低的排水固结法进行施工。以路堤自重作为预压荷载，在排水固结法施工中，真空联合堆载法的合理应用，可加快路基软土固结速度，提高路基稳定性，且能减短工期。

4 真空堆载联合预压法施工流程

4.1 地表清理

施工前，应先将地表杂物清理干净，如树根、杂草或表层腐殖土，30 cm为耕植土厚度控制范围。随后将土工布铺设其上，并进行素土回填，厚度范围为80 cm～100 cm，相比路边地面，砂垫层底面应高出一些，为排水提供方便。

4.2 铺设垫层

完成地表清理工作后，即可进行中粗砂（60 cm）垫层铺设，所选中粗砂应具有良好透水性，要求在5×10-3cm/s以上控制其渗透系数，含泥量则控制在5 %以下，并在指定位置埋设断面观测仪。

4.3 塑料排水板设置

塑料排水板设置前，应按照桩位图做好桩位放样工作，同时应根据设计要求，选取振动沉管、静压式插板机打设排水板，且进行排水板打深自动记录仪的安装。以C型板作为排水板，以非再生料作为极芯材料。在施工时，以正方形布设排水板，1 m为其间距。在砂垫层顶进行施工，塑料排水板板头剪断后，应保证露出砂垫层200 mm以上。向砂垫层内埋入其端头，插板被中粗砂填满之后，将有孔洞产生于板周围。打设过程中回带应控制在500 mm以内，并在总根数5 %以内控制回带根数，同时必须在50 mm以内控制排水板平面定位偏差，如杂填土内插板难度较大，则可选用引孔法施工。

4.4 铺设滤管及安装真空设备

设置塑料排水板之后，即可进行重点断面监测仪器埋设，并由此进行监测。为保证施工质量，需再次做好场地清理工作并整平，保证其平整度满足设计要求。随后即可进行滤管铺设。一般主管无须打孔，而滤管需打孔，且保证打孔均匀，通常打孔施工可交错实施，且将土工布（200 g/m2）包裹其外。选取钢丝橡胶管连接两根管，即主管与滤管，且做好绑扎工作，为避免路基沉降之后出现拉脱问题，应合理控制钢丝橡胶管的长度。一般在砂垫层中部埋设滤管，同时还需埋设全部仪器设备的出膜装置。

在真空设备安装时，可采取射流式真空泵，7.5 kW为其最小电机功率，根据施工实际情况，一般不宜选用柴油机等作为真空泵动力，同时，须将泵后真空压力控制在96 kPa以上。要求在加固范围四周合理设置真空泵，避免布设集中化。

4.5 开挖密封沟

在不透气土层以下位置控制密封沟深度，即在1.5 m以上，并及时回填黏土，做好压实工作。随后进行密封膜铺设，并将一层无纺土工布+3层密封膜铺设到中粗砂顶面，此时需进行真空加载施工，并对地表沉降、水平位移与膜下真空压力等进行观测，当膜下持续10天以上真空压力满足80 kPa需求，即可进行上层土工布铺设，并进行中粗砂垫层（50 cm）铺筑，并对路堤进行分级填筑，直到满足设计路床顶面高程。