真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法在市政道路軟基處理中的應(yīng)用

譚舟洋

(湖南省第六工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410015)

1 真空堆載聯(lián)合預(yù)壓技術(shù)原理

在軟土地基處理中，真空預(yù)壓法的應(yīng)用方式為，在軟土地基上部結(jié)構(gòu)使用聚氯乙烯薄膜密封，使得軟土地基與大氣隔絕，另外，在加固體表面，需采用細(xì)砂作為墊層，然后鋪設(shè)管道以及縱向排水體，最后采用袋裝砂井進(jìn)行固定，連接管道，并采用射流泵抽出空氣和誰，進(jìn)而使得軟土地基上部和墊層之間產(chǎn)生負(fù)壓，使得管道周邊為真空狀態(tài)，對(duì)整個(gè)軟土地基施工區(qū)域形成向下的擠壓力，排出軟土地基中的孔隙水，提升軟土地基密實(shí)度。

在堆載預(yù)壓法的應(yīng)用中，要求在軟土地基上部堆土方，在巨大壓力作用下，軟土地基中的水分被擠出，加快軟土地基沉降和加固，進(jìn)而減少市政道路工程沉降量，提升道路工程穩(wěn)定性。

真空預(yù)壓法和堆載預(yù)壓法均有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在軟土地基處理中，可聯(lián)合應(yīng)用兩種技術(shù)，在使用真空預(yù)壓的軟土地基上堆載土方，提升軟基加固效果。

2 真空堆載聯(lián)合預(yù)壓技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 有利于提升路基穩(wěn)定性

在真空堆載聯(lián)合預(yù)壓技術(shù)的應(yīng)用中，需在真空預(yù)壓的基礎(chǔ)上施加堆載荷載，在抽真空過程中可產(chǎn)生負(fù)壓，促進(jìn)土體收縮變形，進(jìn)而有效抵御由堆載所造成的向外擠出變形，進(jìn)而提升地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2.2 有利于增加處理深度

在真空預(yù)壓法的應(yīng)用中，在負(fù)壓作用下能夠促進(jìn)地基土中孔隙水被排出，進(jìn)而縮短地基加固時(shí)間。在孔隙水排出過程中，滲流速度不斷增大，由于滲流力所造成的附加應(yīng)力不斷增加，可達(dá)到良好的地基加固效果。真空預(yù)壓的影響深度可達(dá)排水板以下2～3 m深度，提升軟土地基加固效果。

2.3 有利于減少工后沉降

通過利用真空堆載聯(lián)合預(yù)壓施工技術(shù)，可形成豎向排水體和水平向排水體，縮短孔隙水滲流路徑，加快土層固結(jié)。與常規(guī)施工方式相比，通過應(yīng)用該項(xiàng)施工技術(shù)，可有效提升軟土地基沉降速度，在真空荷載作用下，只需經(jīng)過較短時(shí)間即可達(dá)到一定壓力。因此，軟土地基可快速進(jìn)入超載預(yù)壓期，在堆載預(yù)壓期即可完成大部分沉降，進(jìn)而有效減少工后沉降量。

2.4 有利于提高路基承載力

通過利用真空堆載聯(lián)合預(yù)壓技術(shù)，可有效提升軟土地基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)而達(dá)到良好的加固效果。根據(jù)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，軟土地基強(qiáng)度增大幅度一般在3～4倍之間。

2.5 有利于縮短工期

在軟土地基施工中，當(dāng)路堤填土高度逐漸達(dá)到路床設(shè)計(jì)標(biāo)高位置時(shí)，真空荷載即可作為超載，在真空聯(lián)合堆載作用下，可促進(jìn)軟土地基土體結(jié)構(gòu)加固。通常情況下，在軟土地基施工中，如果僅采用超載預(yù)壓施工技術(shù)，則預(yù)壓期為十個(gè)月左右，而如果僅采用常規(guī)堆載預(yù)壓技術(shù)，則預(yù)壓期為12個(gè)月左右，通過聯(lián)合應(yīng)用上述兩種技術(shù)，預(yù)壓期可縮短至六個(gè)月。在實(shí)際施工中，當(dāng)預(yù)壓施工完成后，即可停泵并卸除真空，此時(shí)軟土地基即可達(dá)到理想的穩(wěn)定狀態(tài)。

2.6 有利于減少環(huán)境污染

在真空堆載聯(lián)合預(yù)壓技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，不會(huì)對(duì)施工場(chǎng)地造成較大污染，施工機(jī)械設(shè)備所產(chǎn)生的噪音比較小，并且施工方式操作便捷。

2.7 有利于節(jié)約材料

與常規(guī)軟土地結(jié)堆載預(yù)壓施工技術(shù)相比，真空堆載聯(lián)合預(yù)壓技術(shù)的固結(jié)速度比較快，加固深度大，在實(shí)際施工中，不會(huì)因超載土方而造成卸載棄方等問題，進(jìn)而有效節(jié)約土地資源，縮短施工工期，節(jié)約施工成本。與常規(guī)堆載預(yù)壓施工技術(shù)相比，真空堆載聯(lián)合預(yù)壓施工技術(shù)所需材料比較少，生態(tài)環(huán)保效益較高。

3 真空堆載聯(lián)合預(yù)壓施工流程

在軟土地基真空堆載聯(lián)合預(yù)壓施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，施工流程如下：(1)對(duì)軟土地基表面進(jìn)行全面清理，清除雜物，然后采用排水砂鋪設(shè)墊層。根據(jù)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，在砂墊層中打設(shè)橫向通道和縱向通道，將排水砂裝袋，并裝填形成砂漿砂井。在砂墊層中，采用放射型以及擴(kuò)張型方式設(shè)置排水管道。(2)埋設(shè)觀測(cè)設(shè)備，進(jìn)行密封溝施工，同時(shí)鋪設(shè)真空排水管，然后再進(jìn)行排水砂墊層施工，通過將聚氯乙烯薄膜覆蓋在排水砂墊層中，使得軟土地基與空氣相隔絕。(3)將支管和主管進(jìn)行連接，形成封閉管網(wǎng)，在管網(wǎng)四周位置設(shè)置射流真空泵，對(duì)預(yù)處理地基進(jìn)行仔細(xì)觀測(cè)，在軟土地基上進(jìn)行土方堆載，在真空堆載聯(lián)合作用下促進(jìn)軟土地基中的孔隙水排出。(4)在軟土地基加固處理后，即可卸載土方，并對(duì)軟土地基加固效果進(jìn)行檢測(cè)分析。

4 市政道路軟基處理中真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法的應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程地質(zhì)概況

在崇左市太平古城改造項(xiàng)目(一期)公建部分工程A標(biāo)施工中，首先對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘查，揭露土層從上而下分別為人工填土、淤泥、含粘性土圓礫、粘土、亞粘土、中砂、細(xì)砂、含碎石亞粘土、含礫石亞粘土、全風(fēng)化晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r。綜合考慮該道路工程施工區(qū)域地質(zhì)條件以及工程項(xiàng)目建設(shè)要求，采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工技術(shù)進(jìn)行軟土地基加固處理。

4.2 排水系統(tǒng)技術(shù)

對(duì)于排水板間距，需控制在5 cm以內(nèi)，對(duì)于垂直度偏差，需控制在1.5%以內(nèi)，在搭設(shè)深度控制方面，應(yīng)注意不能達(dá)到施工區(qū)域透水層結(jié)構(gòu)中，并且將搭設(shè)深度誤差控制在50 cm以內(nèi)。對(duì)于豎井，必須達(dá)到規(guī)定深度，避免豎井以下部分土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而影響整個(gè)軟土層固結(jié)效果。對(duì)于砂墊層，應(yīng)將豎向排水板、橫向設(shè)置的濾管進(jìn)行連接，并選用潔凈中粗砂作為施工材料。對(duì)于排水濾管和主管，可在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行連接，在濾管以外，可采用土工布進(jìn)行全面包裹，在軟土地基施工完成后，在沉降過程中可能會(huì)發(fā)生不均勻變形，對(duì)此，在濾管的接頭位置以及連接位置，需采用膠帶紙進(jìn)行包裹，同時(shí)還應(yīng)注意預(yù)留變形量。在真空排水濾管設(shè)置方面，可采用魚刺狀連接方式，并注意分布均勻。

4.3 密封系統(tǒng)技術(shù)

在密封施工中，密封膜鋪設(shè)至關(guān)重要。對(duì)于密封膜材料，可在工廠采用熱合成加工施工方式，確保各項(xiàng)性能符合施工標(biāo)準(zhǔn)。在密封膜鋪設(shè)施工中，需采用分兩層鋪設(shè)方式，在密封膜鋪設(shè)完成后，要求檢查表面是否有破裂口。需要注意，在密封膜鋪設(shè)過程中，不能拉過緊，并且每邊應(yīng)超出圖紙尺寸要求3～5 m。密封溝對(duì)于真空預(yù)壓施工效果的影響較大，在密封溝施工中，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)確保膜四周位置有足夠強(qiáng)度，能夠與軟土進(jìn)行有效接觸；(2)對(duì)于膜周邊密封位置，需采用一定壓力，將薄膜壓入至淤泥中，并利用粘土回填至密封溝中。在密封系統(tǒng)施工中應(yīng)注意，密封膜的厚度比較小，在鋪設(shè)施工中容易發(fā)生破損，對(duì)此，需做好安全防護(hù)管理。

4.4 抽真空速率控制措施

在抽真空開始階段，需嚴(yán)格控制真空加壓速度，有效抽出砂墊層中空氣。在本工程施工中，初始真空壓力為20 kPa，然后逐級(jí)增加，隨著膜下空氣不斷排出，土層中可排出水分，與此同時(shí)，土層固結(jié)效果越來越好，隨著膜內(nèi)真空度的不斷增加，真空壓力可達(dá)80 kPa。在抽真空時(shí)，在土體水和空氣的排出過程中，要求對(duì)密封溝以及密封膜的密封狀態(tài)進(jìn)行全面檢查，如果發(fā)現(xiàn)漏氣問題，則應(yīng)及時(shí)做好修補(bǔ)和密封處理。

4.5 周邊環(huán)境影響控制措施

在軟土地基加固區(qū)土體變形因素的影響下，邊界水位不斷降低，土體結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，如果對(duì)水平位移和附加沉降的影響比較大，則會(huì)對(duì)周邊工程項(xiàng)目造成不良影響。對(duì)此，可采用挖土防護(hù)施工方式，挖除加固區(qū)與構(gòu)筑物之間的土體，對(duì)于開挖深度，需控制在2.5～5 m之間，同時(shí)還應(yīng)注意對(duì)構(gòu)筑物進(jìn)行抗變形處理。

4.6 路基填土堆載技術(shù)

在軟土地基填土堆載施工中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)當(dāng)膜下真空度穩(wěn)定，并且已達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，即可進(jìn)行路堤堆載施工；(2)為了避免在堆載過程中對(duì)密封膜造成損壞，在膜下以及膜上，均需鋪設(shè)無紡?fù)凉げ迹⑶覊K與塊之間的搭接長(zhǎng)度應(yīng)控制在20 cm以上；(3)在第一層堆載施工中，堆載厚度需控制在40～50 cm之間，盡量采用細(xì)粒土堆載，首先組織施工人員攤鋪，然后再利用機(jī)械設(shè)備從近而遠(yuǎn)逐漸推進(jìn)，并進(jìn)行多次碾壓，進(jìn)而達(dá)到良好的壓實(shí)效果。

4.7 工程效果

為了對(duì)本工程真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行檢驗(yàn)分析，在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置垂直沉降板、水平位移邊樁、深部位移監(jiān)測(cè)孔、分層沉降觀測(cè)孔以及孔隙水壓力盒等設(shè)備。通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，在施工完成后，前6個(gè)月沉降施工效果顯著，后期沉降速度逐漸降低，最終趨于穩(wěn)定狀態(tài)。開始抽真空3 d內(nèi)觀測(cè)的累計(jì)沉降量在8～12 cm之間，平均10 cm；2個(gè)月的累計(jì)沉降量平均值為55 cm，最大累計(jì)沉降點(diǎn)沉降量為60 cm；6個(gè)月累計(jì)沉降量平均值為150 cm，最大累計(jì)沉降量為165 cm，累計(jì)沉降量為軟基最終沉降量的80%。

5 結(jié) 語

綜上所述，本文主要結(jié)合實(shí)例，對(duì)真空堆載聯(lián)合預(yù)壓施工技術(shù)在市政工程軟土地基加固施工中的應(yīng)用方式進(jìn)行了詳細(xì)探究。通過應(yīng)用堆載預(yù)壓施工技術(shù)，可均衡土體水平位移，提升路基填筑時(shí)的穩(wěn)定性，同時(shí)還可加速軟土路基固結(jié)沉降，減小工后沉降。與常規(guī)堆載或者真空預(yù)壓相比，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法處理軟基可有效縮短施工工期，提高施工速度。另外，在施工中，噪音小，不會(huì)對(duì)施工環(huán)境造成不良影響，能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為保證真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工效果，要求對(duì)各項(xiàng)施工步驟加強(qiáng)管控，保證排水板深度、排水管道通暢性、真空膜密封效果等。