真空預(yù)壓技術(shù)在道路軟基處理中的應(yīng)用

李 管

(廣州市建協(xié)建設(shè)有限公司)

真空預(yù)壓技術(shù)在道路軟基處理中的應(yīng)用

李 管

(廣州市建協(xié)建設(shè)有限公司)

摘 要:真空預(yù)壓技術(shù)在道路軟基處理中有著廣闊的應(yīng)用前景。主要從真空預(yù)壓的施工工藝及方法、密封膜鋪設(shè)、真空預(yù)壓加固效果分析及相關(guān)監(jiān)測結(jié)論等方面對真空預(yù)壓技術(shù)在道路軟基處理的應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞:真空預(yù)壓技術(shù);道路軟基;加固效果分析;監(jiān)測

1 施工工藝及方法

1.1 挖密封溝

真空預(yù)壓前提工作是先進(jìn)行挖密封溝。在道路軟基加固范圍四周挖出一定深度的溝槽，這我們稱為密封溝。密封溝主要用于埋設(shè)密封膜，它的深度以進(jìn)入不透水層頂面以下一米最為合適。挖密封溝施工量不大，但挖密封溝工作的細(xì)致度會影響到密封效果的好壞，因此要求嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致，并嚴(yán)格進(jìn)行密封溝的開挖工作。密封溝施工主要采用液壓反鏟的方法，結(jié)合人工配合進(jìn)行開挖，并在密封膜鋪設(shè)完畢后，再采用淤泥或黏土進(jìn)行密實(shí)回填。

1.2 埋設(shè)管路及膜下測頭

真空濾管多為采用質(zhì)地較硬的透水管，一般不超過75 mm，常用的有硬聚氯乙烯或聚丙烯管。硬質(zhì)透水管壁厚一般為3.0 mm，把透水管打孔加工后，用其包土工織物濾水管層，并進(jìn)行結(jié)實(shí)捆扎，使其形成濾水層只透水汽而不透砂的效果。對于需要采用膠管連接的真空濾管，膠管要套入長度約為100 mm的濾管，用鉛絲進(jìn)行綁扎，綁扎必須要緊實(shí)，同時(shí)綁扎鉛絲結(jié)頭必須朝下，避免扎破濾膜。濾管遇交叉情況，應(yīng)該采用二通、三通或四通的連接方式，在道路軟基加固區(qū)的中間部位，濾管與濾管連接之間應(yīng)采用四通管連接方式，旁邊濾管采用三通管連接方式，四個(gè)角濾管與濾管之間則采用二通管連接;為了預(yù)防軟基有嚴(yán)重的不均勻下沉，濾管與濾管連接之間及二通、三通、四通與濾管連接之間需要用橡膠波紋管進(jìn)行連接時(shí)，膠管套入長度約為10 cm的濾管，當(dāng)濾管連接完畢后埋入的砂中，砂的厚度約為20 cm，埋蓋好后上方再采用砂進(jìn)行覆蓋，密實(shí)度應(yīng)與沙層接近。在濾管角點(diǎn)和加固區(qū)中心安裝膜下真空度測頭，角點(diǎn)膜下真空度測頭要與加固區(qū)邊線保持5 m的距離，與真空濾管保持大于3 m的距離，真空度測頭與濾管之間嚴(yán)禁直接連接。

1.3 鋪設(shè)密封膜、出膜

在密封溝以及真空濾管工作都完成后，應(yīng)先清除砂墊層表面處的雜物，并安排施工人員進(jìn)行細(xì)平砂墊層，待真空表測頭及其他相關(guān)觀測儀器都填埋完畢后，安排施工人員進(jìn)行鋪設(shè)密封膜。常用的密封膜一般為三層聚乙烯薄膜或是聚氯乙烯薄膜，嚴(yán)格要求密封膜質(zhì)量，且要符合設(shè)計(jì)要求。密封膜在規(guī)定工廠熱合一次成型，如果需要現(xiàn)場粘結(jié)，要求搭接的寬度要大于2 m。真空膜要求分層鋪放，而且鋪放范圍是整個(gè)真空預(yù)壓區(qū)域，還要求四周加固，并且密封膜應(yīng)該預(yù)留足夠的余量寬度，寬度一般預(yù)留3～5 m，在真空膜鋪設(shè)完成后將膜體周邊埋入密封溝內(nèi)，并用淤泥、黏土填充密封溝且壓實(shí)。鋪設(shè)密封膜是道路軟基處理工程的關(guān)鍵工序，密封膜鋪設(shè)質(zhì)量的好壞，直接影響加固效果，另外也是預(yù)防密封膜損壞的保證。

1.4 安裝射流泵、安放地表沉降標(biāo)

真空預(yù)壓技術(shù)在道路軟基處理工程中，較多選用3BA-9型的射流泵，此類型射流泵功率為7.5 kW，真空壓力能達(dá)到0.095 kPa以上。射流泵安裝時(shí)要按其布設(shè)圖進(jìn)行，而且必須確保位置準(zhǔn)確，進(jìn)行處要密封連接，安裝后實(shí)行調(diào)試，檢查安裝質(zhì)量，為抽氣做好準(zhǔn)備;在密封膜上放上沉降標(biāo)底板，當(dāng)?shù)乇沓霈F(xiàn)下沉?xí)r，沉降標(biāo)隨地表下沉，利用水準(zhǔn)儀定期進(jìn)行觀測，當(dāng)埋設(shè)完畢后，隨即對桿頂初始高程進(jìn)行測量;最后，接通抽真空設(shè)備。

1.5 抽真空及真空維持

第一，試行抽真空氣。對各種儀器進(jìn)行調(diào)整，調(diào)為初讀數(shù)，調(diào)好后開泵進(jìn)行抽真空氣，檢查密封膜上是否有漏洞，如發(fā)現(xiàn)漏洞，要采取相應(yīng)措施進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)完成后采取向密封膜上覆水的方法，再次進(jìn)行抽真空氣，此時(shí)密封膜下的真空程度的壓強(qiáng)到達(dá)630 mmHg，相當(dāng)于80 kPa。

第二，進(jìn)行正式抽真空氣。要求密封膜下真空程度壓強(qiáng)超過630 mmHg，也就是大于80 kPa，真空預(yù)壓恒載72 h后開始正式計(jì)算時(shí)間。真空預(yù)壓滿載開始計(jì)時(shí)后，要保證開泵率能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。真空預(yù)壓滿載抽氣時(shí)間一般達(dá)到90 d。

第三，抽真空氣過程。在抽真空氣過程中，要保證射流泵運(yùn)作，并確保其維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，射流泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中射流箱內(nèi)循環(huán)水需要注意不斷補(bǔ)充，射流泵水泵以及電機(jī)要定期進(jìn)行維修和保養(yǎng)工作，并要儲備一定數(shù)量的備用水泵以及電機(jī)，以作更換需要。

第四，真空預(yù)壓恒載后。抽氣過程中保證開泵率設(shè)計(jì)真空壓力，確保真空預(yù)壓達(dá)到設(shè)計(jì)要求的開泵率。

第五，真空預(yù)壓恒載，保證開泵率后就是進(jìn)行排水工序。在進(jìn)行真空預(yù)壓過程中，集中、有序的排水措施，能夠減少對周邊其他工程施工范圍的影響，造成負(fù)面結(jié)果，并且能夠保持現(xiàn)場施工環(huán)境，使施工程序有序進(jìn)行。

第六，對真空預(yù)壓恒載過程中的沉降進(jìn)行觀測。真空預(yù)壓恒載后，留意觀察高程控制網(wǎng)，并施工過程中及時(shí)觀察，并做好現(xiàn)場施工中的沉降觀測工序，在施工前每要求每隔1 d進(jìn)行測讀一次，在施工后期要求每隔3 d進(jìn)行測讀一次，射流泵上以及密封膜下，其真空程度每隔4 h需要測讀一次，并要求做好記錄工作。

1.6 真空預(yù)壓卸荷驗(yàn)收

當(dāng)滿足真空預(yù)壓條件下，如果整個(gè)真空預(yù)壓加固區(qū)在密封膜下，真空程度達(dá)到80 kPa的條件時(shí)，連續(xù)抽真空達(dá)到3個(gè)月，或固結(jié)度能夠滿足設(shè)計(jì)要求條件時(shí)，這時(shí)可以采取停機(jī)進(jìn)行卸荷，并且進(jìn)行工程的交工驗(yàn)收工序。

2 真空預(yù)壓加固效果分析

2.1 分層沉降分析

下列圖1是實(shí)例中道路軟基加固工程2區(qū)真空預(yù)壓的分層沉降曲線圖，此圖能夠比較客觀地反映出真空預(yù)壓在道路軟基處理中的沉降趨勢。

根據(jù)圖1中2區(qū)真空預(yù)壓的分層沉降曲線圖，從真空預(yù)壓分層沉降的監(jiān)測數(shù)據(jù)可見，各真空預(yù)壓加固區(qū)的沉降量為892～1 334 mm，卸載時(shí)，根據(jù)真空預(yù)壓分層沉降的監(jiān)測數(shù)據(jù)推算得出的固結(jié)度為90.0% ～91.1%之間，并且卸載時(shí)各真空預(yù)壓加固區(qū)連續(xù)10 d，實(shí)測地表平均沉降速率小于每天2.0 mm，而且達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖1 2區(qū)真空預(yù)壓的分層沉降曲線

2.2 孔隙水壓力分析

在抽真空氣過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，由于真空度向下傳遞，導(dǎo)致土體孔隙水壓力呈下降趨勢，從圖2中2區(qū)孔隙水壓力的監(jiān)測數(shù)據(jù)可看出，真空預(yù)壓過程中孔隙水壓力向深度方向傳遞十分明顯，而且孔隙水壓力消散情況也比較良好。

2.3 其他監(jiān)測及結(jié)論

第一，根據(jù)施工工程監(jiān)測的地表沉降數(shù)據(jù)，從分析中可得出，道路地基在施工過程中，出現(xiàn)了較大的沉降現(xiàn)象，實(shí)測地表總沉降在1 160～2 230 mm范圍內(nèi)，并且連續(xù)10 d期間，地表沉降速小于每天2.0 mm，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

第二，根據(jù)真空預(yù)壓的實(shí)測分層沉降的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，真空預(yù)壓過程中，土體的總壓縮量為892～1 334 mm，卸載時(shí)利用真空預(yù)壓的分層沉降數(shù)據(jù)，推算出道路地基的綜合固結(jié)度為90.0%～91.1%之間，并且在連續(xù)10 d中的沉降速率小于每天2.0 mm，也達(dá)到滿足設(shè)計(jì)要求。

第三，根據(jù)真空預(yù)壓的孔隙水壓力的監(jiān)測結(jié)果表明，真空預(yù)壓加固過程中，道路地基能夠充分排水并且能夠形成固結(jié)狀態(tài)，卸載時(shí)根據(jù)真空預(yù)壓的孔隙水壓力的消散情況分析得出:道路地基的綜合固結(jié)度為85.7% ～90.4%之內(nèi)。

圖2 2區(qū)孔隙水壓力曲線

第四，根據(jù)真空預(yù)壓加固前及加固后的取土試驗(yàn)結(jié)果，在對比分析后表明，真空預(yù)壓加固過程中，道路地基土體的物理力學(xué)指標(biāo)均能得到了良好改善效果，特別是在加固土層土性指標(biāo)方面改善尤其明顯，而且起到了較好的加固效果。

第五，在真空預(yù)壓加固過程，通過加固前后對現(xiàn)場十字板剪切的試驗(yàn)顯示，各真空預(yù)壓加固土層的抗剪強(qiáng)度大大提高，特別是主要加固土層的十字板抗剪強(qiáng)度提高最為顯著。

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中圖分類號:U416.1

C

1008-3383(2011)06-0118-01

收稿日期:2011-02-05