真空聯(lián)合堆載預壓在軟基處理工程中的應用

林慧姬（福州市江陰工業(yè)區(qū)開發(fā)建設有限公司）

真空聯(lián)合堆載預壓在軟基處理工程中的應用

林慧姬
（福州市江陰工業(yè)區(qū)開發(fā)建設有限公司）

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市規(guī)模逐漸擴大，特別是沿海城市、沿海工業(yè)區(qū)建設，路網(wǎng)向沿江沿海延伸，道路建設場地常在軟土地基上。軟基處理施工成為道路建設的關鍵環(huán)節(jié)，選擇合適的軟基處理方案，對軟基的強度進行改良是非常必要的。不同的軟基處理方法適用于不同性質(zhì)的地基特點，要兼顧考慮不同處理方法工期、工程造價、節(jié)能減排等多方面的因素。近年來，真空聯(lián)合堆載預壓在軟基處理工程中得到了較普遍的應用。本文結合工程實例簡要概述真空聯(lián)合堆載預壓在工程中的應用。

真空預壓；塑料排水板；聯(lián)合堆載

一、工程概況

福州市江陰工業(yè)集中區(qū)國盛大道位于福清江陰半島，起點接新江公路，終點止于港前大道，全長5.76公里，寬50米。該項目為城市Ⅱ級主干道，臨近江陰碼頭，承擔港口吞吐量派生而產(chǎn)生的貨運交通量和客運服務交通量，兼具城市主干道和交通疏港大道的功能。

道路建設場地為近期圍墾形成的海灘地，全線均為軟土地基，場地下臥層海泥層厚平均超過14米，最深處達21米。因此軟基處理是該工程施工的重點和難點。

二、軟基處理設計方案及機理

1、軟基處理設計方案

由于全線均為軟土地基，除橋涵兩端采用水泥攪拌樁復合地基處理外，其余路段均采用真空聯(lián)合堆載預壓處理。

真空聯(lián)合堆載預壓處理方案具體為：在場地表面平整并鋪設砂墊層后，施打塑料排水板。排水板按等邊三角形布置，間距1.2m，排水板插板深度根據(jù)淤泥層的厚度而定，穿透淤泥層并進入粘土層50cm，本工程設計長度為12-21.5m。在排水板頂面鋪筑平整的50cm 厚的中砂墊層，在墊層中部布設PVC 濾管，濾眼直徑8mm，間距4cm，濾管表面用克重≧300g/m2 的無紡布土工布包裹；采用聚乙烯薄膜將場地覆蓋并密封；實施真空吸水，降低淤泥含水量和沉降固結淤泥。聚乙烯薄膜厚度0.14mm，抗拉強度≧100N/5cm，圓球頂破強度≧100N，延長率≧240%，滲透系數(shù)≦1.0E-10cm/s。真空吸水分區(qū)進行、逐區(qū)密封閉氣，每臺真空泵控制面積1000m2，每區(qū)按2000m2控制，真空泵功率不小于75KW；持續(xù)抽真空吸水，膜下最終穩(wěn)定的真空度應達80KPa，真空度穩(wěn)定后持續(xù)14 天進行場地等載預壓。預壓期間，持續(xù)抽真空，直至連續(xù)兩個月的單月累計沉降量不超過5mm，視為軟基固結完成，沉降穩(wěn)定，停止抽真空。

2、軟基處理機理

真空聯(lián)合堆載預壓的機理是通過在軟土地基淤泥層中施打一定的塑料排水板做為豎向排水通道，在軟基表面設置透水墊層，并在其中敷設濾管做為水平排水通道；通過在軟基表面覆蓋不透氣的密封膜隔絕大氣，利用真空設備對敷設在透水層的吸水管道進行抽氣，產(chǎn)生負壓，使土體產(chǎn)生向內(nèi)收縮變形，排出密封膜內(nèi)部空氣和水分，不斷排出淤泥土體空隙中的水分；通過堆載，形成雙重的地基荷載，從而固結軟基。

三、施工工藝流程

真空聯(lián)合堆載預壓的主要施工工序有：場地整平及鋪筑下墊層→打設排水板→真空濾管敷設→鋪筑上墊層→粘土密封溝（墻）施工→鋪設密封膜→抽真空→堆載預壓。

軟基處理全過程中持續(xù)進行沉降監(jiān)測和真空度檢測，控制填土速率和沉降速率。出現(xiàn)異常情況，應及時與設計單位聯(lián)系，調(diào)整設計方案。

1、塑料排水板施工

場地整平后，鋪筑砂墊層，原設計砂墊層厚度為50cm，由于本工程場地淤泥呈流塑狀，承載力極差，砂墊層鋪筑厚度一般為 2米，插板機在墊層上作業(yè)，打設塑料排水板。塑料排水板嚴格按照設計要求控制長度和間距，排水板板頭露出下墊層不短于50cm，并回折至砂墊層中，確保其與表面砂墊層連通，保證良好的排水效果。由于墊層厚度加厚，實際施工的排水板平均長度超出設計長度約2m。排水板施工后，將表面平整，然后敷設真空濾管。

2、真空濾管敷設

真空濾管采用Φ5cm的PVC管，并按設計要求打孔和包裹土工布。濾管縱向布置間距30m，橫向布置間距6.5m，濾管交叉處用十字接頭連接。管路連接好之后，管上再鋪30cm的砂墊層，確保排水板頭和真空濾管埋入砂墊層中，墊層表面平整，無尖狀物。抽真空管路從濾管上接出，經(jīng)密封由出膜器通出，將出膜器與射流式真空泵連接。

3、粘土密封溝（墻）的施工

沿加固區(qū)邊線挖密封溝，密封溝進入淤泥層深度應不小于1.5米，一般應挖至滲透系數(shù)小于1.0E-5的土層為止。本工程由于表層為流塑狀淤泥，密封溝深度一般為3.5米，密封膜鋪設后，密封溝用粘土回填。

4、密封膜施工

密封膜采用二層聚乙烯薄膜，每層膜厚度0.14mm，膜之間采用一次熱合成型連接。為保證密封膜不受損，在砂墊層上先鋪一層300g/m2無紡布，然后進行密封薄膜施工。鋪膜一般應選擇在無風、無雨天氣一次鋪完，鋪設好的膜及時用砂袋壓好。每鋪一層都要進行認真細致的檢查，如有孔洞或破損應及時進行修補。膜現(xiàn)場粘結時，應保持粘結部位的清潔，粘貼時在縫下墊一塊長條形光面木板，上膠后用力壓緊，然后抽板后移，依次沿縫向后粘接，注意剛粘結部分不能馬上受力。

密封膜的周邊應埋入密封溝中。密封膜埋入密封溝時，應注意將膜貼于密封溝的內(nèi)壁，并將膜延伸至溝底，然后分層回填壓實至原地面，膜埋入密封溝時，注意膜不要被戳破，保持其完整，確保閉氣效果。

鋪膜后及時設置出膜裝置，沿兩側路基外間隔均勻安裝7.5kW射流式真空泵和真空度表，每套真空設備包括一臺射流泵及配套的電動機、射流腔及高壓膠管、真空表等裝置，每套設備作用面積不超過1000m2。在膜上放置沉降標時，應在沉降標下墊一層土工布，防止破壞膜。用于沉降監(jiān)測的沉降觀測管穿出真空膜的孔洞應膠合密封。

5、抽真空

射流泵、沉降標等布置后，調(diào)整各種觀測儀器的初讀數(shù)，進行開泵試抽氣，以檢驗各種設備是否正常工作，同時細致檢查膜的密封情況，以及各裝置接頭連接情況，發(fā)現(xiàn)漏氣的地方應立即進行處理。密封膜之上絕對禁止機械行走，及丟棄煙蒂、尖銳物品以免刺破密封膜。試抽階段的檢查是一項十分必要的工作，對保證膜下真空度有著很重要的影響。

試抽氣一般 5～10d，當真空度達 60kPa，抽氣正常，真空預壓作用開始。當真空度達60kPa時，區(qū)內(nèi)應覆水淹沒，水位高出膜10cm，真空度達到80kPa以后，穩(wěn)定真空度直到軟基處理完成。

6、堆載預壓

膜下真空度持續(xù)14d穩(wěn)定在80KPa以上時，開始進行堆載施工，為保護密封膜不被填料擠壓破，先在密封膜上再鋪一層無紡布，然后人工鋪設50cm厚的砂墊層，再采用機械填方堆載，機械施工由近向遠逐步推進，由輕而重進行逐層壓實，施工時應注意保護好沉降標等設施。本工程設計為等載預壓，路基填筑總高度3m-6m，填筑材料為海砂，路床以下80cm填筑砂性土。填土速率應嚴格按照設計要求掌握，即路基中心沉降量每晝夜不得大于15mm，邊樁位移量每晝夜不得大于5mm，填土過程中每日應持續(xù)觀測沉降、邊樁位移，每日觀測次數(shù)不得少于三次，并應及時了解第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)，施工觀測數(shù)據(jù)和第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)互相校驗、復核。當沉降速率、位移大于設計要求時，應減小填土強度和減慢填土速度；發(fā)生驟然沉降時，應立即停止填土加載，加大沉降觀測和監(jiān)測頻率，待沉降速率減緩至設計要求時，再行填土。本工程總體上按既定計劃逐步推進堆載施工，堆載期間，填土速率及沉降速率、邊樁位移量基本滿足設計要求，小部分路段出現(xiàn)沉降速率超出設計要求的情況，主要出現(xiàn)在暴雨之后的晴朗日子，由于出現(xiàn)這種情況的當日，并未安排填土施工，沉降速率過快的情況一兩日內(nèi)就得到緩和。

堆載及預壓穩(wěn)定期間，保持持續(xù)抽真空，一般情況下，至預壓中后期單月累計沉降量小于15cm時，可逐步減少真空泵數(shù)量，或采取間歇、交叉啟動真空泵的方式。

四、施工過程出現(xiàn)的問題及對策

全線路基按設計方案施工，基本在預定的預壓期或適當延期后達到設計要求。但以下兩個路段出現(xiàn)了異常情況，分別為：

1、K2+000至K3+000路段，在真空度穩(wěn)定，持續(xù)排水的情況下，沉降觀測結果顯示，路基沉降速率起伏不定，甚至出現(xiàn)短期內(nèi)的上浮。針對這一異常情況，經(jīng)各參建單位現(xiàn)場查勘，認真分析原因，得出一致結論是由于緊挨道路紅線左側的一大型企業(yè)同時也在進行場地的軟基處理，其采用的處理方案為超載預壓，填方高度平均超出道路路床高度3m，使企業(yè)場地堆載形成的向外側向的形變和高強度堆載所傳遞向深層的應力釋放造成了道路路基的整體隆起。設計單位調(diào)整了設計方案，加強了堆載強度，此段路基變更為超載預壓。超載填方高度2m，實施超載預壓并持續(xù)抽真空約2個月后，路基呈現(xiàn)有規(guī)律的沉降，再未發(fā)生上浮和隆起現(xiàn)象。

2、K4+120至K4+800段，持續(xù)抽真空一個月后，真空度無法達到80KPa，大都游離在50-60KPa，且沉降速率明顯較低。經(jīng)各參建單位現(xiàn)場查勘，該路段右側為先期施工圍海工程的龍口段，截流過程中，壓縮原有水道，受潮汐及水流方向、水流速度改變的影響，下臥層的淤泥被擾動，淤泥力學性質(zhì)發(fā)生重大改變。此段按原設計所修筑的密封溝達不到閉氣效果，影響到抽真空及預壓的效果。同時由于繼續(xù)挖深密封溝難以成型，且極易造成坍塌、路基整體滑移，該段密封溝后由設計單位變更為高壓旋噴樁密封墻，密封墻深度6.7米，樁徑60cm，間距40cm，樁間嚙合20cm。按變更方案實施后，未出現(xiàn)異常情況，工程得以正常施工。

五、軟基處理效果

除上述兩個路段外，其他路段軟基處理基本上按原預定的6個月的沉降穩(wěn)定期內(nèi)達到設計所要求的連續(xù)兩個月單月累計沉降量不超過 5mm的要求。K2+000 至K3+000路段因增加超載預壓，軟基處理工期延長至8個月余；K4+120至K4+800段因重新修筑密封墻，軟基處理總耗時近10個月。

真空聯(lián)合堆載預壓前后淤泥主要物理力學性質(zhì)指標對照表

本工程于2012年6月初開工， 2013年5月全面完成軟基處理及路基工程施工，經(jīng)第三方監(jiān)測機構監(jiān)測，總沉降量、沉降速率、邊樁位移量、末期單月累計沉降量均達到設計要求。工程于2014年6月通過竣工驗收投入使用以來，做為區(qū)內(nèi)最大的市政道路并同時承擔了江陰港主要的貨運交通量，運行兩年來，整體路況穩(wěn)定，瀝青砼路面未出現(xiàn)破損、起伏等病害。

部分路段軟基處理沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

結束語：

真空聯(lián)合堆載預壓在市政道路軟基處理工程中應用具有良好的效果和廣闊的前景。本工程實踐表明，使用真空聯(lián)合堆載預壓這種有機結合真空預壓技術以及路基堆載處理技術的方法，使堆載形成的向外側向的形變和真空形成的向內(nèi)側向形變可以相互抵消，使地基更加穩(wěn)定。此外，基于真空荷載作用的情況下，會形成固結的地基土，提高土體強度，確保可以快速進行堆載，并且不會破壞土體穩(wěn)定性，有利于縮短工期。具有造價合理、質(zhì)量控制指標直觀、節(jié)省材料、無污染以及低噪音施工等特點。但使用該技術對場地周邊的荷載變化較敏感，當場地周邊荷載條件發(fā)生變化時，應采取動態(tài)設計的方法，及時調(diào)整設計方案；另外，實施真空聯(lián)合堆載預壓會造成場地整體大幅度的下沉，極易危及場地鄰近的建筑物及其他設施的安全，應采取切實可靠的隔離措施。

[1]張會榮,黃耀儉.真空聯(lián)合堆載預壓法在市政工程建設中的應用[J].山西建筑,2010,35(8):277-278.

[2]上海市城市設計研究院 福州市江陰工業(yè)集中區(qū)國盛大道道路工程施工圖設計文件、勘察報告

[3]福建省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察研究院 福州市江陰工業(yè)集中區(qū)國盛大道道路工程軟基監(jiān)測報告

TU75

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1007-6344（2016）06-0224-02