趙友云 閔木林

摘要:在市政道路軟土地基處理中,真空預(yù)壓法的應(yīng)用日益廣泛。實(shí)踐證明:真空預(yù)壓法在軟基處理中取得了很好的工程效益和經(jīng)濟(jì)效益。文章分析了真空預(yù)壓技術(shù)的研究現(xiàn)狀和作用機(jī)理,并對(duì)真空預(yù)壓法加固軟基施工技術(shù)提出了改進(jìn)意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞:真空預(yù)壓法;市政道路;軟土路基;施工技術(shù);排水系統(tǒng)

中圖分類號(hào):TU753文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)21-0169-02

在我國(guó)公路的不斷發(fā)展中面臨著一個(gè)最普遍的問(wèn)題就是軟土路基的處理,軟土層具有地基厚度深、含水量高、抗剪強(qiáng)度低、承載能力差、滲透系數(shù)小、孔隙比大、壓縮性高明顯的流變性等特點(diǎn)。在這種地質(zhì)條件下修筑高速公路,采用有效的地基加固措施是必要的。目前應(yīng)用較為廣泛的是真空預(yù)壓法,但仍存在諸多尚未解決的問(wèn)題需要研究,如:真空預(yù)壓中的等效荷載問(wèn)題;真空預(yù)壓對(duì)道路周圍環(huán)境的影響;真空預(yù)壓后卸載的判斷標(biāo)準(zhǔn)等。因此,筆者以道路軟弱路基處理為依托,擬針對(duì)真空預(yù)壓法在處理道路軟土地基時(shí)的諸多問(wèn)題展開研究,旨在為真空預(yù)壓法在道路軟基處理中的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持。

一、真空預(yù)壓法的概念

真空預(yù)壓法處理地基時(shí),首先在原地基表面鋪墊一定厚度(通常為40～50cm)的砂墊層作為水平排水體,然后在土體中打入袋裝砂井或塑料排水板(以下統(tǒng)稱砂井)作為豎向排水體,再將不透氣的薄膜鋪設(shè)在需要加固的軟土地基表面砂墊層上,薄膜四周埋入土中。通過(guò)抽真空裝置產(chǎn)生負(fù)壓,再借助于埋設(shè)在砂墊層中的管道,將薄膜下土體間的空氣抽出,使其形成相對(duì)負(fù)壓,由于砂井滲透性較大,該負(fù)壓能夠傳遞到砂井中,并且在砂井和周圍土體之間形成孔壓差,使土體中的孔隙水流入砂井并被排出,以達(dá)到固結(jié)。由于真空預(yù)壓對(duì)于密封性的特殊要求,該法主要適用于能在加固區(qū)形成(包括采取措施后能形成)穩(wěn)定負(fù)壓邊界條件的軟土地基,如淤泥質(zhì)土、淤泥、素填土、吹填土和沖填土。一些實(shí)際工程證明,對(duì)于砂層和粉煤灰,采取措施后也能獲得所需的真空度。

筆者在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)際工程特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),研究真空預(yù)壓法處理軟土地基時(shí)的工程特性和影響區(qū)問(wèn)題,對(duì)施工工藝提出一些改進(jìn)建議。

二、排水系統(tǒng)的施工質(zhì)量控制

真空預(yù)壓的排水系統(tǒng)主要包括水平和豎向兩個(gè)方面。水平排水系統(tǒng)一般指砂墊層。豎向排水系統(tǒng)主要是指打設(shè)于土體中的豎向排水體(袋裝砂井或塑料排水板)。設(shè)置排水系統(tǒng)前還需要進(jìn)行場(chǎng)地的平整。

(一)平整場(chǎng)地

施工前須對(duì)預(yù)加固場(chǎng)地進(jìn)行平整,將地基處理范圍內(nèi)原地面的草皮、樹根、垃圾等雜物清理干凈。根據(jù)以往的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),真空預(yù)壓場(chǎng)地在抽真空加固以后,一般呈鍋底形狀,即中間沉降量大,四周沉降量小。因此,在平整場(chǎng)地時(shí),基本上應(yīng)做到中間略高,四周稍低。對(duì)于公路、鐵路等條形場(chǎng)地,應(yīng)中間高,兩側(cè)低。這樣做,一方面可以減少公路的回填土方量;另一方面,可防止在加固后期不致于中部太低而兩側(cè)太高,有利于濾管與主管中水的排出,且不容易因沉降差過(guò)大而導(dǎo)致濾管或主管的破裂與變形,影響排水能力。在施工過(guò)程中,不能將中間的土留得過(guò)高,坡度不能太大,根據(jù)實(shí)際的工程地質(zhì)情況以及施工要求適當(dāng)增高或降低。遇水坑及池塘要求回填素土,尤其是密封溝5米范圍內(nèi),必須采用粘性土回填并壓實(shí),以防漏氣。

(二)豎向排水系統(tǒng)施工

豎向排水體分為普通砂井、袋裝砂井、塑料排水板(以下簡(jiǎn)稱排水板)三種,其中后兩種較為常用,其主要作用是縮短排水距離、改善排水條件,有效加快軟土地基排水固結(jié)。排水板的品種多達(dá)數(shù)十種,在選用時(shí)應(yīng)根據(jù)加固土層的厚度和性質(zhì)選用相應(yīng)規(guī)格的排水板,與袋裝砂井相比,排水板具有可規(guī)模生產(chǎn)、質(zhì)量指標(biāo)較穩(wěn)定,重量輕運(yùn)輸方便,連續(xù)性好和施工簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。另外在工程中排水板的打設(shè)深度必須要達(dá)到設(shè)計(jì)要求,已完成的許多路基工程運(yùn)營(yíng)之后,發(fā)現(xiàn)沉降要求根本就達(dá)不到規(guī)標(biāo)準(zhǔn),其中排水板打設(shè)不到位便是其中原因之一。在塑料排水板的打設(shè)時(shí),需控制以下幾個(gè)方面:首先,塑料排水板的平面位置允許偏差為不大于10cm,施工前,應(yīng)以中心樁和邊樁為基準(zhǔn),按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行測(cè)量放樣,確定打設(shè)位置并標(biāo)注明顯標(biāo)記,每個(gè)區(qū)段的塑料排水板總量應(yīng)與設(shè)計(jì)要求數(shù)量相同,避免由于累計(jì)誤差而減少行列數(shù)量,方能控制好平面位置。其次,垂直度保證?！端芰吓潘迨┕ひ?guī)程》規(guī)定塑料排水板的垂直度允許偏差小于1.5%。施工中,主要依靠插板機(jī)的導(dǎo)架在打設(shè)過(guò)程始終與地面保持垂直來(lái)控制。最后,排水板接帶嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行對(duì)接,由于打設(shè)塑料板出地面處土體擾動(dòng),須將塑排板四周土體踩實(shí)。

(三)水平排水體施工

水平排水系統(tǒng)包括主管、濾管及砂墊層等,在真空預(yù)壓加固地基過(guò)程中起水平排水和傳遞真空度的雙重作用。墊層材料應(yīng)采用透水性好的砂料,通常采用級(jí)配良好的中粗砂,含泥量≤3%,一般是砂墊層或卵礫石層,其主要作用是水平排水作用,砂墊層在鋪設(shè)時(shí),應(yīng)將其中混有的鋼絲、玻璃、其它鋒利物等清除干凈,中粗砂要求無(wú)石礫。另外,當(dāng)天然地基承載力很低時(shí),砂石墊層可以提高地面承載力;傳遞真空荷載的作用。砂墊層的級(jí)配、礫徑、含泥量與透水性對(duì)真空預(yù)壓的成敗起關(guān)鍵作用,一般砂的粒徑不宜過(guò)細(xì),宜用中粗砂,含泥量不超過(guò)3%。厚度以30～50cm為宜。在施工中,因?yàn)樗綁|層上鋪設(shè)了雙層的土工布和塑料膜,所以墊層的厚度只有30cm;與豎向排水通道連接好,不允許雜物堵塞或隔斷連接處,在本次施工中,砂料都經(jīng)過(guò)了一定的篩分;盡量不擾動(dòng)天然地基;不得將泥土或其它雜物混入墊層,以免堵塞濾管;對(duì)高出砂墊層的塑料排水板應(yīng)予剪斷或埋入砂墊層中。鋪設(shè)時(shí)要厚度均勻,把濾管蓋住,將主管、濾管及豎向排水系統(tǒng)聯(lián)結(jié)起來(lái),形成一個(gè)通暢的排水排氣通道。

三、密封系統(tǒng)的施工質(zhì)量控制

密封系統(tǒng)的好壞是真空預(yù)壓成敗的關(guān)鍵。只有密封性良好,真空度才能有效的傳遞,才能有效的提高土體的有效應(yīng)力,排出孔隙水,否則不僅浪費(fèi)抽真空能量,而且無(wú)法起到加固的效果。密封系統(tǒng)具體包括密封膜、密封溝、深層密封及地表裂縫密封等方面。首先是密封膜及其鋪設(shè)。在密封膜的鋪設(shè)當(dāng)中,要注意一些問(wèn)題:

1.鋪設(shè)前須清理原來(lái)砂墊層當(dāng)中的鐵絲、玻璃等帶尖角的東西,以防止后期其刺破密封膜。若是采用碎石作墊層(或聯(lián)合堆載)時(shí),還應(yīng)當(dāng)在薄膜下先鋪設(shè)1～2層土工布。

2.鋪設(shè)時(shí)應(yīng)先從上風(fēng)向向下風(fēng)向伸展,加固區(qū)四周余留量應(yīng)基本一致。施工人員應(yīng)穿軟底鞋上膜,嚴(yán)禁穿帶釘鞋上膜。每鋪一層,均應(yīng)由專人檢查,若有孔洞,及時(shí)粘補(bǔ)。在密封溝內(nèi)側(cè)應(yīng)把膜鋪平,薄膜過(guò)長(zhǎng)時(shí),可將其折于溝底,不可外鋪于外側(cè)坡上。膜不要拉的太緊,鋪設(shè)一般自一邊開始,鋪設(shè)完第一層后再鋪第二層。

3.密封膜盡量是整塊膜,由工廠加工成型后直接送工地。若需要現(xiàn)場(chǎng)粘貼時(shí),應(yīng)保持粘結(jié)部位的清潔。

4.密封膜必須延順至密封溝底,否則有可能漏氣;若膜下鋪設(shè)土工布時(shí),土工布長(zhǎng)度不要超出密封膜。另外也應(yīng)該注意密封溝設(shè)置。溝寬取決于挖溝方式和鋪膜方式,一般采用人工方式挖溝時(shí)寬度在80cm左右,如果密封溝底或兩側(cè)有滲透性較好的夾層時(shí),應(yīng)挖除夾層,并回填軟粘土。溝挖完以后,首先將真空度、孔壓等管線沿溝底引出至溝外,再鋪設(shè)密封膜和回填粘土,回填時(shí)應(yīng)注意保護(hù)管線,以免其斷裂或破損。

四、結(jié)語(yǔ)

總之,真空預(yù)壓法具有加荷速度快、無(wú)需堆載材料、加荷過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)地基失穩(wěn)現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)。但是在應(yīng)用過(guò)程中由于工程地質(zhì)條件千差萬(wàn)別,因此,建議對(duì)更多的真空預(yù)壓工程實(shí)測(cè)資料進(jìn)行分析整理,總結(jié)真空預(yù)壓加固地基的規(guī)律,為今后類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]曾偉興.真空預(yù)壓法軟基處理技術(shù)探討[J].民營(yíng)科技,2009,(3).

[2]劉文雄.淺談?wù)婵疹A(yù)壓法在軟土路段結(jié)構(gòu)物處的應(yīng)用[J].今日科苑,2008,(10).

[3]吳獻(xiàn)昌.真空預(yù)壓法處理軟弱基礎(chǔ)的施工方法及質(zhì)量控制[J].甘肅水利水電技術(shù),2008,(7).

作者簡(jiǎn)介:趙友云(1972-),男,浙江長(zhǎng)興人,浙江長(zhǎng)興市政工程有限公司工程師,研究方向:市政工程、建筑工程;閔木林(1963-),陜西西安人,浙江長(zhǎng)興市政工程有限公司工程師,研究方向:市政工程、新型材料。