真空排水預(yù)壓技術(shù)在高速公路軟基加固中的應(yīng)用

劉俊嶺

(鄢陵縣農(nóng)村公路管理所,河南許昌 461000)

真空排水預(yù)壓技術(shù)在高速公路軟基加固中的應(yīng)用

劉俊嶺

(鄢陵縣農(nóng)村公路管理所,河南許昌 461000)

高速公路工程因受到大氣因素與行車(chē)荷載的直接作用,在各種因素的長(zhǎng)期影響下,往往會(huì)出現(xiàn)各種病害問(wèn)題。真空排水預(yù)壓技術(shù)作為高速公路軟基加固最常用的一種方式,通過(guò)提高真空排水預(yù)壓技術(shù)水平,可以大大縮短施工工期,提高高速公路工程施工的整體質(zhì)量。本文主要對(duì)軟基的概況、真空排水預(yù)壓技術(shù)的施工工藝進(jìn)行了分析與探究。

真空排水預(yù)壓技術(shù) 高速公路 軟基加固 概況 施工工藝 砂墊層

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入，我國(guó)高速公路事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。作為一種新型地基加固方式，真空排水預(yù)壓技術(shù)在高速公路軟基加固中得到了廣泛地應(yīng)用與推廣。排水系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)及密封系統(tǒng)是真空排水預(yù)壓技術(shù)的重要組成部分。其優(yōu)點(diǎn)為較快的加荷速度、不需要堆載材料，地基失穩(wěn)情況不會(huì)出現(xiàn)在加荷施工內(nèi)等。作為軟基處理的有效措施，施工單位必須在分析軟基危害的基礎(chǔ)上，規(guī)范真空排水預(yù)壓技術(shù)的施工工藝，提高技術(shù)水平，為高速公路工程建設(shè)整體質(zhì)量的提升提供可靠的保障。

1 軟基的概況

遵循沉積環(huán)境軟土可以分為濱海沉積、湖泊沉積、河灘沉積與沼澤沉積4大類(lèi)。軟土的特性為含水量較高、密度低、強(qiáng)度低及壓縮性高、靈敏度不足等，施工中軟土也具有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)性，一般存有硬殼層。高速公路施工中，軟土地基的危害通?？梢苑譃橐韵聨c(diǎn)：首先，軟基施工中，因地基抗剪強(qiáng)度不足將導(dǎo)致路堤側(cè)向整體滑動(dòng)，邊坡側(cè)土體隆起。同時(shí)將有差異沉降情況出現(xiàn)在人工構(gòu)造物和路堤連接位置，這種情況下，極易產(chǎn)生跳車(chē)狀況。

其次，軟基施工中，因路堤變形及較高地下水位等問(wèn)題，致使路面損壞情況嚴(yán)重。為滿足設(shè)計(jì)要求，在軟基土質(zhì)情況改善中，應(yīng)對(duì)地基土的變形情況及滲透性進(jìn)行改善，在軟基土質(zhì)抗剪強(qiáng)度能力提升的同時(shí)，應(yīng)對(duì)其各種不利因素進(jìn)行徹底消除。

再次，當(dāng)軟土地基施工中加固措施不當(dāng)，將出現(xiàn)地基沉降及滑動(dòng)等情況，如車(chē)轍出現(xiàn)在路面，產(chǎn)生這種情況的原因，在于車(chē)輛對(duì)路面的重復(fù)碾壓，導(dǎo)致不規(guī)則沉降出現(xiàn)在路基施工，特別是在車(chē)輪碾壓施工位置，因具有較大的壓力，將導(dǎo)致路基出現(xiàn)嚴(yán)重變形情況，進(jìn)而對(duì)道路質(zhì)量造成影響。

最后，在動(dòng)力荷載作用下，如車(chē)輛震動(dòng)等，將導(dǎo)致飽和無(wú)粘性土產(chǎn)生液化、失穩(wěn)及沉陷等問(wèn)題。因自然因素，如溫度改變、水循環(huán)改變等，將產(chǎn)生管涌、凍融等情況的大量出現(xiàn)，進(jìn)而降低地基強(qiáng)度及行車(chē)的安全性。

2 高速公路軟基加固中真空排水預(yù)壓技術(shù)的施工工藝

高速公路工程結(jié)構(gòu)中路基和路面是其主要組成部分，因各種荷載及自然因素的影響，路基逐漸呈現(xiàn)出不同程度的損壞。為確保高速公路工程的安全性及質(zhì)量，必須確保路基具有較高的強(qiáng)度，為此，施工單位必須規(guī)范真空排水預(yù)壓施工工藝，提高公路工程施工的整體質(zhì)量。

2.1 工程案例

某高速公路總長(zhǎng)度為234公里，總投資為127億元。選取其部分軟土地基路段進(jìn)行施工，其地層情況如下：

(1)素填土，雜色，主要構(gòu)成材料為塊石、碎石及砂等，厚度約0.6米；

(2)粘土，灰黃色，可塑-硬塑狀態(tài)。

2.2 施工準(zhǔn)備

作為一種新型軟基加固技術(shù)，真空排水預(yù)壓施工極為復(fù)雜，為此必須做好施工準(zhǔn)備工作。首先，在加固區(qū)邊界定位中施工單位必須嚴(yán)格遵循路基軟土地基設(shè)計(jì)圖進(jìn)行確定，隨后將加固區(qū)內(nèi)的雜物清理干凈，如草根等，場(chǎng)地高度差必須控制在15厘米以?xún)?nèi)，地基土則必須進(jìn)行放樣測(cè)量。

其次，進(jìn)行砂礫墊層(50厘米)鋪設(shè)，并進(jìn)行塑料排水板打設(shè)。作為水平排水與真空度傳遞的載體，砂墊層鋪設(shè)時(shí)應(yīng)對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行有效控制。一般選用中粗砂作為砂墊層的砂料，含泥量必須控制在3%以下，這樣才能具有良好的排水效果。在鋪設(shè)砂墊層時(shí)，必須清除砂墊層內(nèi)的雜物，如鋼絲、玻璃等。如塑料排水板高出砂墊層，可以將其多出部分剪掉或向砂墊層進(jìn)行埋設(shè)。隨后緊密連接主管、濾管與豎向排水系統(tǒng)，確保其排水的暢通性。

2.3 鋪設(shè)砂墊層

在抽真空過(guò)程中，砂墊層的功能就是將豎向排水體進(jìn)入墊層內(nèi)的滲流水從土體內(nèi)及時(shí)排除，縮短土層固結(jié)時(shí)間，并避免土顆粒堵塞排水系統(tǒng)等情況的出現(xiàn)。墊層質(zhì)量對(duì)軟基加固效果與預(yù)壓時(shí)間起到直接的影響。當(dāng)?shù)鼗韺雍穸确鲜┕ひ蠛螅涑休d力將大大提升，在運(yùn)輸機(jī)械行駛過(guò)程中，通常選用機(jī)械分堆攤鋪法進(jìn)行施工，也就是先進(jìn)行多個(gè)干砂堆的鋪設(shè)，再通過(guò)機(jī)械或人工的方式進(jìn)行鋪平。當(dāng)其承載力較低時(shí)，可以選用順序推進(jìn)攤鋪法進(jìn)行施工。工程要求與地質(zhì)條件是決定豎向排水體的主要因素，在軟土層厚度低于5米、薄粉砂夾層較多的情況下，如其固結(jié)速度符合施工規(guī)定，則不需要進(jìn)行豎向排水體的設(shè)置。當(dāng)加固地基具有較深的淤泥層，則必須進(jìn)行抽真空系統(tǒng)與豎向排水系統(tǒng)的同時(shí)設(shè)置。

2.4 塑料排水板材料及打設(shè)

遵循設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn)對(duì)塑料排水板進(jìn)行測(cè)量放樣，并標(biāo)注打設(shè)深度。排水板在打設(shè)施工中，不能出現(xiàn)扭曲、破損等情況。如排水板剩余長(zhǎng)度不足時(shí)，不能對(duì)塑料排水板進(jìn)行搭接施工，避免對(duì)排水性能的影響。補(bǔ)打樁位市，施工單位必須對(duì)其垂直度進(jìn)行有效控制，偏差一般在1.5%以下。在真空預(yù)壓施工中豎向排水體極為關(guān)鍵，其作用為真空度傳遞與排水通道。本文主要選用塑料排水板作為排水材料，在打設(shè)施工中，應(yīng)利用導(dǎo)管把塑料帶從管靴內(nèi)穿出，并連接塑料帶和樁尖位置，緊貼管靴并對(duì)準(zhǔn)樁位。拔管施工中應(yīng)在軟基內(nèi)留存粘接與錨固的塑料排水板，在搭接塑料排水板，應(yīng)確保其搭接長(zhǎng)度超過(guò)20厘米。

2.5 真空預(yù)壓施工

(1)主管、濾管布置。主管與濾管是砂墊層內(nèi)埋設(shè)的主要管道，其功能就是進(jìn)行真空壓力的傳遞與排出流入砂墊層的水，一般選用自來(lái)水管與PVC管作為主管與濾管的主要材料。高速公路軟基施工中，都會(huì)選用條形、魚(yú)刺形作為主管、濾管的平面布置形式。本工程選用雙排魚(yú)刺形(圖1)作為主管、濾管的布設(shè)形式，布置過(guò)程中，應(yīng)確保循環(huán)管放置的合理性。選用橡膠軟管作為各管連接的主要材料，對(duì)路基沉降問(wèn)題進(jìn)行有效處理。

在水平排水砂墊層中部埋設(shè)濾管，并在其上方進(jìn)行砂覆蓋層設(shè)置，厚度為0.15到0.2米之間，避免濾水管上尖利物體將密封膜穿破。主管的作用就是將真空度均勻傳遞給濾管，通常不進(jìn)行孔洞的搭設(shè)，并確保主管直徑在濾管以下。

(2)密封溝與圍堰。沿加固區(qū)邊界進(jìn)行密封溝(圖2)開(kāi)挖，其深度必須滿足地下水位，并將透水層切斷，溝底寬度則控制在0.4米以上，這樣可以確保密封膜和溝底粘土之間的緊密性。沿密封溝外溝沿設(shè)置圍堰位置，并通過(guò)粘土夯筑。

(3)鋪設(shè)密封膜。為提高真空預(yù)壓工程的質(zhì)量，必須重視其密封性。密封膜作為真空預(yù)壓工程密封的主要材料，必須具有較輕的重量、較高的強(qiáng)度、韌性及良好的抗老化能力等。本工程選用的密封膜為聚氯乙烯薄膜。每一層密封膜鋪設(shè)完，應(yīng)對(duì)膜面進(jìn)行詳細(xì)檢查，如存在問(wèn)題，必須對(duì)其進(jìn)行立即修正。在密封溝內(nèi)側(cè)坡面位置將剩余部分鋪平，如太長(zhǎng)，必須將其折到溝底，不能在外側(cè)坡上進(jìn)行鋪設(shè)。加工薄膜過(guò)程中，應(yīng)對(duì)密封溝埋設(shè)部分進(jìn)行充分考慮，不能拉的過(guò)緊，避免損壞薄膜情況的出現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷提升，在高速公路工程施工中，只有根據(jù)相關(guān)施工要求進(jìn)行施工，才能提升公路工程的質(zhì)量。真空排水預(yù)壓技術(shù)作為高速公路工程路基施工建設(shè)的重要組成部分，只有在了解軟基特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，才能提高其技術(shù)水平，提高工程質(zhì)量，并為實(shí)現(xiàn)高速公路工程經(jīng)濟(jì)效益最大化提供可靠保障。

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