公路橋梁施工中真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法的應(yīng)用要點(diǎn)

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的進(jìn)一步加快，我國高速公路建設(shè)也得到了顯著提升。在軟土地基上對高速公路的修建工程不可避免。因此，通過真空預(yù)壓和路基堆載相結(jié)合的方法，構(gòu)成真空堆載聯(lián)合預(yù)壓作用，具有工期短、造價(jià)低、土方節(jié)省以及良好的加固效果等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：公路工程；真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法；應(yīng)用

中圖分類號：U412文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2014）18-0058-02

1真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法的應(yīng)用原理及特點(diǎn)

1.1真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法的應(yīng)用原理

采用砂井或塑料排水板等豎向排水通道在需要加固的軟土地基內(nèi)進(jìn)行設(shè)置，然后在地面對砂礫墊層進(jìn)行鋪設(shè)，使其發(fā)揮水平排水層的作用，運(yùn)用不透氣的土工密封膜在其上方進(jìn)行覆蓋，避免與大氣接觸。通過在砂礫墊層中預(yù)埋的吸水通道，采用真空裝置實(shí)施抽氣，使密封膜內(nèi)存在的空氣得到順利排出，使膜內(nèi)形成氣壓差，該部位的氣壓差則稱之為地基上填筑的一定高度的路堤荷載。隨著膜內(nèi)空氣逐漸排出，氣壓差會進(jìn)一步增大，地基中的水、氣不斷排出會有固結(jié)形成。真空預(yù)壓聯(lián)合路基堆載對軟土地基進(jìn)行處理，在堆載的過程中，地基土?xí)袀?cè)向擠出變形產(chǎn)生，通過真空荷載作用，真空形成的側(cè)向收縮變形會與堆載形成的側(cè)向擠出變形出現(xiàn)相互抵消，其次，在真空荷載作用下，地基土已有固結(jié)形成，強(qiáng)度進(jìn)一步提升，從而加快了堆載速度，且不會有失穩(wěn)破壞形成。

1.2真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法的特點(diǎn)

①使填筑過程中路堤的穩(wěn)定性得到保障。對于范圍內(nèi)軟基的處理而言，真空對真空預(yù)壓期間的軟土造成一定制約，不會移動至路堤外側(cè)，反而還會有向路線中心線方向進(jìn)行收縮的現(xiàn)象。②在真空和填土堆載的聯(lián)合作用下，加速軟土地基的排水固結(jié)，軟土很快能與固結(jié)度相滿足，出現(xiàn)快速提升的強(qiáng)度，避免橋臺與鄰近臺墩有推移作用出現(xiàn)，從而盡可能提早橋臺的施工，對路橋建成及同步交工提供時(shí)間保障。③被處理軟土存在較高的固結(jié)度。通過分析所有真空聯(lián)合堆載預(yù)壓和相鄰堆載預(yù)壓處理后的沉降觀測結(jié)果，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓的總沉降值大于相鄰對載預(yù)壓處理。其次，由于真空預(yù)壓處理的路段兩側(cè)的地面會有略微下沉現(xiàn)象出現(xiàn)，而采用普通堆載預(yù)壓路基兩側(cè)路面會有一些隆起，也就是說，通過真空預(yù)壓處理后的軟土?xí)休^大的體積收縮率，即有較大的排水后固結(jié)度存在。④使高填方路段路堤填筑的速度得到加快，與普通的對載預(yù)壓技術(shù)相比，工程造價(jià)相對較低。

2真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1加固效果

作為一種軟基處理方法，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法是在真空預(yù)壓和堆載預(yù)壓的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，存在對載預(yù)壓和真空預(yù)壓的雙重作用，在較大設(shè)計(jì)荷載、較高承載力要求的工程中得到適用。該加固方法存在以下幾方面特點(diǎn)：

2.1.1加固速度

真空預(yù)壓過程中，通過濾管、垂直排水通道以及砂墊層，真空會逐漸傳遞至上體內(nèi)部，在這種壓差的作用下，土體中的孔隙水會逐漸向外排出，使土體有排水固結(jié)形成。在真空預(yù)壓的基礎(chǔ)上，真空堆載和連和預(yù)壓階段可對路堤填上的對呀預(yù)壓進(jìn)行利用，一方面能夠提升土體中的孔隙水壓力，另一方面通過真空預(yù)壓的作用，砂墊層及垂直排水通道的空壓則會達(dá)到復(fù)壓狀態(tài)，加大了地基中孔隙水的壓差，使土體中水的排出速度及固結(jié)速度加快，具有顯著的加固效果。

2.1.2加固深度

引起空隙水壓力變化的深度對加固深度產(chǎn)生影響。在真空聯(lián)合對載預(yù)壓法對軟基進(jìn)行加固中，導(dǎo)致孔隙水壓力變化的主要因素之一則是真空度，關(guān)系到沿深度的傳遞及豎向排水體的井阻。通過相關(guān)資料分析表明，與堆載時(shí)總應(yīng)力沿深度的衰減相比，真空度沿深度的衰減顯著較低。所以，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法的加固深度與普通的對載預(yù)壓相比較大。

2.1.3增加強(qiáng)度

運(yùn)用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法對軟基進(jìn)行加固時(shí)，若真空度超過80 kPa時(shí)，真空荷載等同于高4~5 m的填上荷載，促使該方法在預(yù)壓過程中的等效超載高度較高，與固結(jié)速度快、影響深度深等因素相結(jié)合，進(jìn)一步加快了地基的強(qiáng)度增長，存在較大的提升幅度。

2.2地基穩(wěn)定性

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法是在真空預(yù)壓的基礎(chǔ)上對堆荷外載進(jìn)行施加。由于真空形成的負(fù)壓，使土體有向內(nèi)收縮變形產(chǎn)生，能夠?qū)⒂捎诙演d導(dǎo)致的向外擠出變形得到抵消。因此，在填土過程中，地基有較好的穩(wěn)定性存在。從另一方面看，地基有向內(nèi)的收縮變形產(chǎn)生，與路基兩側(cè)施加反壓護(hù)道的作用相同，由于對抗滑力矩進(jìn)行增加，因此抽真空形成的負(fù)壓能夠?qū)β坊€(wěn)定提供有利條件。

3真空對載預(yù)壓法的施工工藝

3.1預(yù)壓區(qū)的施工劃分

將每塊真空預(yù)壓面積控制的越大越好，若場地條件或施工能力對其產(chǎn)生制約，可運(yùn)用劃分多個(gè)預(yù)壓區(qū)域的方法，在進(jìn)行分期預(yù)壓時(shí)，建筑邊線距預(yù)壓區(qū)有效邊線可取200~400 mm，或再大一些，應(yīng)確保每個(gè)建筑物都處于一塊預(yù)壓區(qū)內(nèi)，與建筑工程施工工期要求相滿足，通常情況下，加固面積控制在5 000~10 000 m2最為適宜。避免由于兩塊預(yù)壓區(qū)分界區(qū)域的加固效果差異造成建筑物有不均勻沉陷發(fā)生及兩塊預(yù)壓區(qū)的分界線橫過建筑物的現(xiàn)象發(fā)生。

3.2施工機(jī)械設(shè)備及材料的控制

真空預(yù)壓設(shè)備的構(gòu)成主要包括真空泵和配套設(shè)備。真空泵的設(shè)置應(yīng)與工程經(jīng)驗(yàn)、預(yù)壓面積大小以及真空泵效率相結(jié)合，確定運(yùn)用射流真空泵，應(yīng)將真空裝置每塊壓區(qū)設(shè)置超過兩臺設(shè)備。與真空泵相配套的設(shè)備還包括以下集中：密封薄膜、閥門、集水罐、真空表、真空濾水管、止回閥等，進(jìn)密封膜始終處于高真空度的要求作為數(shù)量確定的標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用鋼管或塑料管材作為真空濾水管，能夠?qū)ψ銐虻膹较驂毫M(jìn)行承受，避免有變形產(chǎn)生。濾水管上對濾水孔進(jìn)行布置時(shí)應(yīng)處于梅花形，通常情況下，孔徑應(yīng)達(dá)到8~10 mm以內(nèi)，孔間距控制在50 mm。管上對直徑為3 mm的鐵絲進(jìn)行纏繞，外包一層尼龍窗紗布，最外面采用一層良好滲透性的編織布或土工纖維或棕皮進(jìn)行包裹。通常情況下運(yùn)用聚氯乙烯薄膜作為密封層，運(yùn)用具有較強(qiáng)抗穿刺能力、良好抗老化性能及韌性的不透氣器材。密封膜熱合時(shí)，應(yīng)采用兩條熱合縫的平搭接，控制搭接長度為1.5 mm以上。與預(yù)壓區(qū)相應(yīng)邊相比，要求密封膜每邊都應(yīng)超過其200~400 mm，面積超過預(yù)壓場地面積，每層膜鋪好之后，都應(yīng)對漏處料膜實(shí)施檢查及粘補(bǔ)，通常應(yīng)對2~3層進(jìn)行鋪設(shè)，促使整個(gè)預(yù)壓過程中的密實(shí)性得到保障。

3.3濾管的埋設(shè)

在砂墊層中對水平分布的濾管進(jìn)行埋設(shè)，通常情況下，應(yīng)運(yùn)用條形或魚刺形對濾管實(shí)施布置，在鋪設(shè)中應(yīng)有適當(dāng)?shù)匿佋O(shè)距離存在，確保在整個(gè)預(yù)壓區(qū)內(nèi)真空度都處于均勻分布狀態(tài)，在濾管上部對厚度為100~200 mm的砂覆蓋層進(jìn)行鋪設(shè)，避免濾水管上尖利物體對密封膜造成刺破。在對濾水管實(shí)施鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)確保濾水管之間處于牢固連接裝填，運(yùn)用合適的濾水層進(jìn)行密實(shí)的包裹，避免抽氣后向射流裝置內(nèi)進(jìn)入。

3.4密封膜的鋪設(shè)

在砂墊層上對密封薄膜實(shí)施鋪設(shè)，為了使薄膜的密封性得到保障，通常情況下應(yīng)按照先后順序在膜的四周采用3層聚氯乙烯薄膜進(jìn)行鋪設(shè)密封。一般模的四周密封方法是在離基坑線外緣200 mm最深度為0.8~0.9 m的溝槽實(shí)施開挖，在溝槽內(nèi)對薄膜的周邊進(jìn)行放入，要求有良好的氣密性，運(yùn)用板樁覆水或密封不漏氣用黏土或粉質(zhì)黏土實(shí)施回填壓實(shí)。通過實(shí)踐，不僅能夠使薄膜的密封性得到保證，而且還能使薄膜的老化得到減緩。膜上應(yīng)有較好的全面覆水，薄膜周邊的集中密封方膜應(yīng)與地基土顆粒細(xì)密、地下水位錢以及較大含水量的地基得到適用。

3.5真空管預(yù)壓施工

①在真空預(yù)壓施工之前，應(yīng)在加固區(qū)四周實(shí)施補(bǔ)充勘察，當(dāng)存在透水層或透氣層時(shí)應(yīng)運(yùn)用有效的措施實(shí)施切斷處理。

②真空泵的安裝及工作。在密封溝施工完成后對抽真空裝置實(shí)施安裝，在安裝后進(jìn)行試抽真空。應(yīng)在壓力為20 kPa實(shí)施逐漸增加，開始時(shí)應(yīng)對加壓速率實(shí)施亞格控制，隨著膜下空氣逐漸抽除，土層得到進(jìn)一步固結(jié)，膜內(nèi)真空度會進(jìn)一步增大，使其控制在80 kPa以上。在施工過程中，應(yīng)對密封膜及密封溝檢查等構(gòu)件組成的密閉空間的密封狀態(tài)進(jìn)行注意，一旦有漏氣出現(xiàn)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。

③真空預(yù)壓施工預(yù)期要求。對于軟粘土而言，當(dāng)膜下真空度處于80 kPa以上并穩(wěn)定之后7 d，即可對土工布實(shí)施鋪設(shè)，抽真空10 d即可進(jìn)行邊抽真空邊堆載施工。當(dāng)路基填筑完成之后，當(dāng)?shù)孛娉两当O(jiān)測的平均沉降量連續(xù)10 d≤2 mm/d時(shí)，即可實(shí)施停泵卸載。

4結(jié)語

總之，運(yùn)用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法對深厚軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，能夠與等超載預(yù)壓、粉噴樁等加固軟基的傳統(tǒng)方法相比，具有明顯的加固效果，因此在公路軟基處理中得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱建才，溫曉貴，龔曉南，等.真空排水預(yù)壓法中真空度分布的影響因素分析[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，(11).

[2] 謝劍明，殷坤龍，魏金霞.真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法加固軟土地基的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2003，(11).