真空排水預(yù)壓技術(shù)在高速公路軟基加固中的應(yīng)用

朱春曉 李 浩

魯山縣凱風(fēng)路橋工程有限公司

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真空排水預(yù)壓技術(shù)在高速公路軟基加固中的應(yīng)用

朱春曉 李 浩

魯山縣凱風(fēng)路橋工程有限公司

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，施工單位必須在充分掌握真空排水作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，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。

真空排水預(yù)壓技術(shù)；高速公路；軟基加固

一、真空預(yù)壓的概況

真空排水預(yù)壓法是一項比較新的加固軟土技術(shù)，是屬于排水固結(jié)法的一種，它通過鋪設(shè)水平排水砂墊層和設(shè)置在軟基中的豎向排水體，再在砂墊層上鋪設(shè)不透氣的薄膜封閉裝置，借助于埋設(shè)在砂墊層內(nèi)的管道，通過抽真空裝置，使土體中形成負(fù)壓，將土體孔隙中的孔隙水抽出，從而降低孔隙水壓力，增加有效應(yīng)力，使土體產(chǎn)生固結(jié)，減少后期沉降，提高地基承載能力。在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，從而使土體固結(jié)。主要反映在以下幾個方面：第一，薄膜上面承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載；第二，地下水位降低，相應(yīng)增加附加應(yīng)力；第三，封閉氣泡排出，土的滲透性加大。真空預(yù)壓是通過覆蓋于地面的密封膜下抽真空，使膜內(nèi)外形成氣壓差，使粘土層產(chǎn)生固結(jié)壓力。即是在總應(yīng)力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓和降水預(yù)壓是在負(fù)超靜水壓力下排水固結(jié)，稱為負(fù)壓固結(jié)。

二、高速公路軟基加固中真空排水預(yù)壓技術(shù)的施工工藝

1 、工程案例

某高速公路總長度為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 、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，場地高度差必須控制在15厘米以內(nèi)，地基土則必須進(jìn)行放樣測量。

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，場地高度差必須控制在15厘米以內(nèi)，地基土則必須進(jìn)行放樣測量。并檢驗沙袋、聚氯乙烯薄膜及中粗砂是否符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計要求，并將檢驗報告提交監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)。在取得監(jiān)理工程師批準(zhǔn)后，開始進(jìn)行真空預(yù)壓的下一步施工。

3 、鋪設(shè)砂墊層

砂礫墊層（50厘米）鋪設(shè)時，需進(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)時應(yīng)對其質(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，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。

在抽真空過程中，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)及時排除，縮短土層固結(jié)時間，并避免土顆粒堵塞排水系統(tǒng)等情況的出現(xiàn)。墊層質(zhì)量對軟基加固效果與預(yù)壓時間起到直接的影響。當(dāng)?shù)鼗韺雍穸确鲜┕ひ蠛?，其承載力將大大提升，在運(yùn)輸機(jī)械行駛過程中，通常選用機(jī)械分堆攤鋪法進(jìn)行施工，也就是先進(jìn)行多個干砂堆的鋪設(shè)，再通過機(jī)械或人工的方式進(jìn)行鋪平。當(dāng)其承載力較低時，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)的同時設(shè)置。

4 、塑料排水板材料及打設(shè)

遵循設(shè)計圖紙為準(zhǔn)對塑料排水板進(jìn)行測量放樣，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。如排水板剩余長度不足時，不能對塑料排水板進(jìn)行搭接施工，避免對排水性能的影響。補(bǔ)打樁位市，施工單位必須對其垂直度進(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)確保其搭接長度超過20厘米。

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，都會選用條形、魚刺形作為主管、濾管的平面布置形式。本工程選用雙排魚刺形作為主管、濾管的布設(shè)形式，布置過程中，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，對路基沉降問題進(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)行密封溝開挖，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)對膜面進(jìn)行詳細(xì)檢查，如存在問題，必須對其進(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，必須將其折到溝底，不能在外側(cè)坡上進(jìn)行鋪設(shè)。加工薄膜過程中，應(yīng)對密封溝埋設(shè)部分進(jìn)行充分考慮，不能拉的過緊，避免損壞薄膜情況的出現(xiàn)。

三、結(jié)束語

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入，我國高速公路事業(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)點為較快的加荷速度、不需要堆載材料，地基失穩(wěn)情況不會出現(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。

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［4］張澤鵬，李約俊，馮淦清，洪寶寧.塑料排水板在真空預(yù)壓加固軟基中的作用［J］.廣州大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2012（02）