真空联合堆载预压处理软土路基施工技术研究

2022-07-12翟浩

交通世界 2022年15期

关键词：排水板真空泵垫层

翟浩

（邢台路桥建设集团有限公司，河北邢台 054000）

0 引言

软土地基是公路建设过程中遇到的常见问题，经过长期的实践积累，目前针对软基问题已经形成多种处理方法。真空联合堆载预压法作为常用软基处理方法之一，可以有效实现软基加固。

1 工程概况

某公路工程位于我国沿海地区，工程全长5.8km，路面宽度为22.6m，设计为双向4 车道，路基施工前经勘查得知原地基土层中淤泥层厚度较大，最深位置可达35m，如直接施工容易导致路基出现沉降和失稳问题。针对工程现场情况，经研究决定采用真空联合堆载预压技术处理。

2 真空联合堆载预压软基处理施工

2.1 工作原理

真空联合堆载预压法是指利用真空预压和堆载预压结合的方式处理软土地基，即先在软土地基表面铺设砂垫层并设置塑料排水板，排水垫层顶部利用密闭性良好的薄膜埋设，密封的薄膜内部连接真空泵，通过真空泵将其中空气抽出，使内部形成负气压，即真空状态，同时联合堆载预压法，在密闭薄膜表面堆载土层，通过土层的重力及内部气压的作用，对软土地基排水固接，实现加固目标。

2.2 施工工艺

2.2.1 基底处理

本工程位于沿海位置，软基表面以淤泥土层为主，在施工前要先在原地基表面铺设2 层竹笆，满足站立行人要求后再利用土工格栅铺筑，以满足机械施工的要求。土工格栅上方铺设2cm 后的中粗砂，并设置砂垫层。砂垫层使用的砂砾具有坚硬、密实的特点，其含泥量为4.8%，渗水系数为0.05cm/s，铺筑厚度为50cm[1]。

2.2.2 排水板打设

地基砂垫层铺设完成后，在表面设置排水板，以便将软基中的水分排出。排水板的设置利用排水板打设机完成，本次施工采用IJB-16型步履式打设机。排水板搭设前先根据图纸要求定位，再沿导管设置排水通道，并使排水板顶部位置与排水通道桩位连接，最后开启打设机振动插入排水板。搭设完成后排水板的回带长度应不大于50cm，排水板在砂垫层外露的长度应不小于20cm，排水板的安装位置偏差控制在1.5%以内。

2.2.3 观测仪器布设

（1）排水板打设完成后，为方便后期对软基沉降及加固效果的检测，需进行观测仪器布设，共包括表层沉降观测、膜下真空度观测、边桩位移观测等3 种观测点。其中表层沉降观测利用沉降板确定，沉降板每个区域设置1～2 处断面，每个断面设置3 块，位于路基中心和路肩两侧位置。沉降板呈正方形，长度为50cm，埋设完成后，真空预压期内每间隔3d 观测1次，堆载预压期内每天观测1 次，预压结束后每间隔7d观测1次[2]。

（2）膜下真空度观测利用真空表完成观测，真空表设置位置在砂垫层中间，共设置35个，观测时间从抽真空环境开始，至真空卸载后结束。抽真空期间每天观测1次，真空环境形成后每间隔3d观测1次。

（3）边桩位移观测利用经纬仪实现，经纬仪设置在地基同水平位移方向，共设置30处。观测周期从真空预压开始至真空卸载3 个月后停止，观测期间每间隔7d 观测1 次。由于场地条件限制，为保证观测结果的准确性，每次观测时均测量多次取平均值。

2.2.4 管网埋设

（1）观测装置设置后埋设管网，真空联合堆载预压施工中管网包括真空管、干管、滤管，其中真空管采用加筋处理的PVC 塑料管，干管和滤管分别采用管径为 300mm 和 76mm 的 PVC 塑料管，所有的 PVC 塑料管抗压强度均不小于400kPa。

（2）管网安装时，干管的间距控制在30m，滤管的排距控制在3m，最外层滤水管与施工场地的距离控制在2～5m。滤管管壁需开设滤水孔，其形状为三角形，滤水孔的孔径8mm，孔距50mm，开孔后利用无纺土工布滤膜缠绕，缠绕量为300g/m2，确保滤管只透水不透砂，从而实现排水目的[3]。

（3）整个管网连接完成后，在施工场地挖设砂沟将其埋入砂沟之中。本次施工砂沟的挖设深度控制在20拆模，使管道埋设于砂垫层中间位置，且管道表面覆盖砂层厚度在10cm 以上。埋设过程中，为确保真空管能快速实现真空负气压的传递，埋设时可呈蛇形布置，适应软基不均匀变形的特点。所有管道埋设完成后，最终条形排列于砂垫层之中，管道周围回填密实，此时方可铺设密封膜。

2.2.5 密封膜铺设

（1）本工程采用的密封膜为聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，铺设层数为3 层。所有薄膜均在工厂内一次热合完成，薄膜厚度在0.12～0.17mm之间，尺寸可以完全覆盖软土区域的同时周围长出3～4m，实现密封膜的固定。为确保真空堆载预压施工的效果，所有的薄膜使用前要通过检查，存在热穿、热合不紧问题的薄膜不得使用[4]。

（2）密封薄膜铺设时分层铺设，先将第1 层薄膜其埋入沟内，埋深在1m 以上。埋设时，密封膜的黏合处先埋设，再埋设其他区域，以避免出现薄膜撕裂问题。第1 层埋设完成后，根据埋设要求及流程埋设后2 层薄膜，全部密封膜铺设完成后，利用黏性土回填密实，同时四周构筑围堰，并进行注水密封。

2.2.6 抽真空预压

（1）密封薄膜密封后，开始抽真空作业。本次抽真空施工采用IS型真空射流泵系统，根据现场施工面积共设置有7 台真空射流泵，真空泵的额定功率为7.5kW，足以形成0.096MPa 的真空压力，完全满足施工要求。真空泵与管网中的真空管相连接，利用管道将密封膜下的空气抽出。为确保抽真空作业的安全性，所有相连接的接口全部进行密封处理，并设置一定数量的截门和止回阀，用于控制抽真空作业。

（2）接口位置完全密封，且施工现场供电线路检查完好后开启真空泵。抽真空阶段初始时，逐步开启真空泵，控制抽取真空的速度，避免对软基土体造成瞬间破坏。伴随抽取时间的增加，逐步增加真空泵的工作台数，直至全部开启，此时真空管应确保无漏气问题，密封膜内真空表检测的真空度可达到86.6kPa[5]。

2.2.7 堆载预压

抽取真空作业持续10d 左右，其真空度方可达到80kPa 以上，此时方可同步进行堆载预压。堆载预压前，先在密封膜上方铺设土工布保护层，避免密封膜破损，再人工铺设30cm 厚的砂垫层和30cm 厚的碎石垫层。铺设完成，利用机械填筑1m 厚的细粒土并压实处理，当填筑高度达到5m时为1级填土，加载时间应持续2 个月，然后继续填土至2 级填土高度，即设计预压高度。加载时间应持续1～2个月，每级填土高度加载完成后均要停止加载联合预压20～30d，观测土体变化。

2.2.8 卸载

联合加载预压完成后，经检测，连续周期内地面沉降小于2mm/d，且地基的固结程度达到施工标准的85%，即视为软基加固完成，此时应报送至监理单位组织验收，待验收通过后方可停止真空泵，卸载施工。卸载后，需定期对地面的回填值进行检测，其连续7d内保持在稳定状态，即可拆除管材料、设备，并清理施工现场[6]。