真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法在公路軟基處理中的應(yīng)用

曹 飛

（河南省公路工程局集團(tuán)有限公司，河南 鄭州 450000）

在公路工程建設(shè)中，地基處理是建設(shè)過(guò)程中最重要也是最基礎(chǔ)的部分。由于我國(guó)各個(gè)地區(qū)受環(huán)境、氣候等因素的影響，地質(zhì)方面存在較大差異，再加之軟土地基自身的特點(diǎn)，加大了地基處理難度。如果沒(méi)有將軟土地基的問(wèn)題處理好，將會(huì)給人們的生命財(cái)產(chǎn)問(wèn)題造成嚴(yán)重威脅，所以，在實(shí)際施工過(guò)程中，要提高軟土地基的施工質(zhì)量，保證選擇的地基符合施工的標(biāo)準(zhǔn)，另外，在施工前對(duì)軟土地基進(jìn)行有效的勘察，為日后的建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)。

1 軟土地基特性

1.1 孔隙較大

在其他因素相同的情況下，對(duì)于軟土和一般泥土來(lái)說(shuō)，軟土孔隙比較大，因?yàn)檐浲梁看?，?dǎo)致泥土顆粒之間出現(xiàn)分散，進(jìn)行擴(kuò)散，打破了內(nèi)部的堅(jiān)實(shí)構(gòu)造，泥土在不經(jīng)意間松散，久而久之，導(dǎo)致孔隙變大。

1.2 靈敏度高

主要表現(xiàn)在對(duì)觸變性非常敏感，在這種情況下，如果選用轟動(dòng)的方法來(lái)處理軟土，會(huì)破壞土質(zhì)構(gòu)造，導(dǎo)致軟土地基的強(qiáng)度大大降低，嚴(yán)重的話會(huì)出現(xiàn)稀釋、側(cè)面擠出、土質(zhì)沉降等現(xiàn)象，影響工程的施工質(zhì)量。

1.3 緊縮性強(qiáng)

在施工的初步階段，由于壓力較小，軟土地基的緊縮過(guò)程相對(duì)緩慢，不會(huì)太明顯，但是，隨著時(shí)間的增加，當(dāng)壓力達(dá)到規(guī)定點(diǎn)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，隨后會(huì)再次出現(xiàn)1～3個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)線的降低點(diǎn)。整個(gè)過(guò)程中，軟土地基的緊縮曲線會(huì)呈現(xiàn)出一個(gè)從緩慢到突變的進(jìn)程，緊縮性明顯增強(qiáng)。

1.4 透水性差

軟土地基的排水性能非常差，水浸透參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值很低，達(dá)到10 cm就會(huì)出現(xiàn)滲漏，導(dǎo)致孔隙壓力增大，影響地質(zhì)的沉降過(guò)程和最終結(jié)果，因?yàn)橥临|(zhì)的不同，軟土地基的沉降幅度比普通土質(zhì)地基的沉降幅度更大，沉降時(shí)間更長(zhǎng)。

1.5 含水量過(guò)高

軟土地基主要由黏土和粉土等細(xì)微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機(jī)質(zhì)土、泥炭以及松散砂等土層構(gòu)成，由于含水量大，所以土質(zhì)比較松軟，容易出現(xiàn)沉降。

2 工程概況

某公路工程為雙向四車道，總長(zhǎng)度為3.3 km，所處路段淤泥質(zhì)土較為嚴(yán)重。為有效處理軟土地基問(wèn)題，經(jīng)分析決定選用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法進(jìn)行施工處理，施工時(shí)可選用振動(dòng)沉管、靜壓式插板機(jī)等打設(shè)排水板，且進(jìn)行排水板深度自動(dòng)記錄儀的安裝。本工程以“C”型板做排水板，以非再生料作為極芯材料?？砂凑叫卧O(shè)置排水板，1 m為其間距，長(zhǎng)度為18.5 m～25 m，3 597.64 m為總長(zhǎng)度。在施工前，應(yīng)做好施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查工作，勘查結(jié)果顯示，海漫灘地貌，可通過(guò)人工方式回填施工。沖填砂土層為施工現(xiàn)場(chǎng)主要路段表層類型，塊石回填的臨時(shí)路則為少數(shù)路段類型。地面標(biāo)高在-2.7 m～3.5 m，整體而言具有較為平坦的地勢(shì)情況。各土層情況見(jiàn)表1。

表1 土層狀況表

3 施工重點(diǎn)及難點(diǎn)分析

3.1 淤泥層具有較大厚度

松散～稍密填土位于本工程施工段路基土上部，深厚海相淤泥位于中部，且16 m～30 m為其厚度范圍，因該層具有較大厚度，將大大提升其含水量，最高可達(dá)到90 %左右。同時(shí)因此土層具有流變、觸變等特點(diǎn)，極易出現(xiàn)路基沉降、失穩(wěn)等現(xiàn)象，這也是本工程施工的難度，即淤泥層具有較大厚度。

3.2 淤泥層較大且含水率高

因本路段具有較大淤泥層厚度及較高含水率，如何選取軟基施工方式極為關(guān)鍵，不僅要與路基技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相符，還應(yīng)合理控制工程造價(jià)。在綜合考慮本工程軟土層厚度、物理力學(xué)特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性等因素的基礎(chǔ)上，決定選用施工成本較低的排水固結(jié)法進(jìn)行施工。以路堤自重作為預(yù)壓荷載，在排水固結(jié)法施工中，真空聯(lián)合堆載法的合理應(yīng)用，可加快路基軟土固結(jié)速度，提高路基穩(wěn)定性，且能減短工期。

4 真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法施工流程

4.1 地表清理

施工前，應(yīng)先將地表雜物清理干凈，如樹(shù)根、雜草或表層腐殖土，30 cm為耕植土厚度控制范圍。隨后將土工布鋪設(shè)其上，并進(jìn)行素土回填，厚度范圍為80 cm～100 cm，相比路邊地面，砂墊層底面應(yīng)高出一些，為排水提供方便。

4.2 鋪設(shè)墊層

完成地表清理工作后，即可進(jìn)行中粗砂（60 cm）墊層鋪設(shè)，所選中粗砂應(yīng)具有良好透水性，要求在5×10-3cm/s以上控制其滲透系數(shù)，含泥量則控制在5 %以下，并在指定位置埋設(shè)斷面觀測(cè)儀。

4.3 塑料排水板設(shè)置

塑料排水板設(shè)置前，應(yīng)按照樁位圖做好樁位放樣工作，同時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選取振動(dòng)沉管、靜壓式插板機(jī)打設(shè)排水板，且進(jìn)行排水板打深自動(dòng)記錄儀的安裝。以C型板作為排水板，以非再生料作為極芯材料。在施工時(shí)，以正方形布設(shè)排水板，1 m為其間距。在砂墊層頂進(jìn)行施工，塑料排水板板頭剪斷后，應(yīng)保證露出砂墊層200 mm以上。向砂墊層內(nèi)埋入其端頭，插板被中粗砂填滿之后，將有孔洞產(chǎn)生于板周圍。打設(shè)過(guò)程中回帶應(yīng)控制在500 mm以內(nèi)，并在總根數(shù)5 %以內(nèi)控制回帶根數(shù)，同時(shí)必須在50 mm以內(nèi)控制排水板平面定位偏差，如雜填土內(nèi)插板難度較大，則可選用引孔法施工。

4.4 鋪設(shè)濾管及安裝真空設(shè)備

設(shè)置塑料排水板之后，即可進(jìn)行重點(diǎn)斷面監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)，并由此進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為保證施工質(zhì)量，需再次做好場(chǎng)地清理工作并整平，保證其平整度滿足設(shè)計(jì)要求。隨后即可進(jìn)行濾管鋪設(shè)。一般主管無(wú)須打孔，而濾管需打孔，且保證打孔均勻，通常打孔施工可交錯(cuò)實(shí)施，且將土工布（200 g/m2）包裹其外。選取鋼絲橡膠管連接兩根管，即主管與濾管，且做好綁扎工作，為避免路基沉降之后出現(xiàn)拉脫問(wèn)題，應(yīng)合理控制鋼絲橡膠管的長(zhǎng)度。一般在砂墊層中部埋設(shè)濾管，同時(shí)還需埋設(shè)全部?jī)x器設(shè)備的出膜裝置。

在真空設(shè)備安裝時(shí)，可采取射流式真空泵，7.5 kW為其最小電機(jī)功率，根據(jù)施工實(shí)際情況，一般不宜選用柴油機(jī)等作為真空泵動(dòng)力，同時(shí)，須將泵后真空壓力控制在96 kPa以上。要求在加固范圍四周合理設(shè)置真空泵，避免布設(shè)集中化。

4.5 開(kāi)挖密封溝

在不透氣土層以下位置控制密封溝深度，即在1.5 m以上，并及時(shí)回填黏土，做好壓實(shí)工作。隨后進(jìn)行密封膜鋪設(shè)，并將一層無(wú)紡?fù)凉げ?3層密封膜鋪設(shè)到中粗砂頂面，此時(shí)需進(jìn)行真空加載施工，并對(duì)地表沉降、水平位移與膜下真空壓力等進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)膜下持續(xù)10天以上真空壓力滿足80 kPa需求，即可進(jìn)行上層土工布鋪設(shè)，并進(jìn)行中粗砂墊層（50 cm）鋪筑，并對(duì)路堤進(jìn)行分級(jí)填筑，直到滿足設(shè)計(jì)路床頂面高程。

4.6 真空卸載

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工后，如監(jiān)測(cè)評(píng)估報(bào)告滿足卸載技術(shù)要求（見(jiàn)表2），即可進(jìn)行真空卸載。

表2 卸載技術(shù)要求

5 真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法加固效果分析

本工程可選用十字板試驗(yàn)、鉆孔取土試驗(yàn)進(jìn)行加固效果檢驗(yàn)，其檢測(cè)結(jié)果如下所示。

5.1 十字板試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

加固前，抗剪強(qiáng)度范圍為5.73 kPa～14.03 kPa；加固后，該值不斷增加，具體為40.13 kPa～44.44 kPa，由此可見(jiàn)，通過(guò)真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法施工，可有效提升軟土地基抗剪強(qiáng)度，1.92～6.22為平均增長(zhǎng)倍數(shù)。

5.2 鉆孔取土試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

通過(guò)表3可見(jiàn)，真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法處理后，軟土地基含水率、孔隙比及直接快剪凝聚力都有所改變，可滿足施工規(guī)范規(guī)定。

表3 鉆孔取土試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷提升，公路工程建設(shè)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法作為公路軟基施工處理的主要方式，該施工工藝的應(yīng)用，不僅能夠提升路基的承載力，還能增強(qiáng)道路的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)可有效延長(zhǎng)公路使用壽命，從而受到人們的廣泛重視。