真空堆载联合预压法在道路软基处理中的运用研究

徐维杰

（珠海联港市政园林绿化工程有限公司，广东 珠海 519040）

1 引言

软土地基是市政道路工程中较为常见的病害类型，其物理力学性质较为特殊，高压缩性、高流变性综合作用之下，极易产生不均匀沉降问题，致使路堤失稳塌陷，影响道路工程的正常运行。近年来，我国建设工程发展迅速，有关该种地基的加固处理技术也是层出不穷，真空堆载联合预压法就是颇具代表性的类型，有诸多学者曾就进行过探索研究。其中安晓明[1]引入工程案例，对抽真空预备阶段、实施阶段以及联合堆载阶段进行梳理细化，经过沉降监测发现，区域内地基沉降渐趋平稳，可以从原有的8.8 cm/d 降低至0.4 cm/d，加固效能良好。谭舟洋[2]同样引入案例分析，将侧重点放在了排水、密封系统的设置上，最后取得的加固处理效果同样十分可观。本文综合汲取现有研究成果优势，结合具体地质分析结果进行方案设计、比选，梳理排水板打设、黏土密封墙施工、真空装置选型、真空抽取及卸载等细节，希望能为软土地基处理工作提供有益借鉴。

2 真空堆载联合预压法简介

真空堆载联合预压法被普遍应用于软基处理项目之中，具有工后沉降少、施工耗时短的鲜明特征。其同时利用了真空预压、堆载预压优势，真空预压应用环节需要从软基表面入手，均匀铺设砂垫层，并埋设吸水管道、加覆密封膜，然后在基础内部增设排水体，用真空泵抽去地层内多余空气，间接挤出孔隙水，使得软基地层孔隙水压力下降，最终形成负压固结效应，提升土体本身的承载能力。堆载预压法应用环节，则需要在软基表面堆积土方，土方在引力作用下施加垂直向下的作用力，使得孔隙水压力增大，进而沿通道排出，保障土体有效应力的提升。将二者联合使用，既汲取了负压固结的优越性，又兼顾了增压固结的便捷性，极大减少了工后沉降风险。

3 软基加固处理方案设计

为清晰说明真空堆载联合预压法的应用要点，本文结合高栏港经济区平沙新城起步区傍德路软基处理工程案例辅助阐述。道路位于平沙新城起步区内，总长度1 476.493 m，路幅宽度20 m。根据野外钻探结果，现场结露地层分布情况较为清晰，自上而下分别为：（1）人工填土，呈褐色、灰褐色，由黏性土混合少量石英砂构成，层厚0.80～5.20 m；（2）第四系海陆交互相沉积层，由淤泥、黏土、淤泥质黏土、粗砂等组成；（3）第四系残积砂质黏性土，呈褐灰、灰白色，由花岗岩风化残积形成；（4）燕山期侵入花岗岩，呈青灰色。对现场地质条件进行评估分析后发现，该地第四系海陆交互相沉积层富含淤泥、淤泥质黏土，呈现出流塑状态，压缩性高且强度低，具有一定的沉降风险，第四系残积砂质黏性土压缩性较高，浸水后还可能出现崩解问题，因此需要进行额外处理。综合周边构筑物情况、地层分布特征后，本次工程选择了真空联合堆载预压处理方法，在整平、清理后的地基上设置黏土密封墙，均匀铺设一层中粗砂垫层，同时埋设监测仪器，然后打设塑料排水板，安装滤管、真空设备等，在此基础上开挖密封沟、监控地表沉降情况，待到膜下真空压力降至80 kPa 并持续10 d 之后，铺设土工布与中粗砂垫层，逐级填筑直至标高，加荷计划可见表1。

表1 真空联合堆载预压加荷计划表

4 真空堆载联合预压法应用策略

4.1 前期准备

真空堆载联合预压法施工应用之前，需要细致清理场地，其中耕植土清理厚度控制在30 cm 以内，建筑物基础则要清至底面，并做好排水降水工作，防止后期被地下水浸泡，若现场有沟塘存在，还需要清除浮淤。完成后及时整平，对于凹陷部分要做好回填压实工作，整平面保持一定坡度，通常在2%～4%较为适宜。同时准备好堆载土方，根据实际情况选择欠载预压、等载预压等方案，部分工程对沉降较为敏感，要优先使用等载、超载预压方案。根据真空堆载联合预压法应用原理，软基表面应当覆盖一层砂垫层，其中膜下砂垫层起到防护作用，要在排水板打设完成后铺设，注意检查厚度、确保压实。膜上砂垫层则起到固定作用，敷设于土工布之上，操作时应当分层推进，采用人工或小型机械施工方法，避免密封膜被损坏。

4.2 排水板打设

塑料排水板是真空堆载联合预压法中较为关键的构件类型，主要用于增加土层竖向排水途径，加快土层固结硬化速度，打设过程中可以采用振动沉管方式，也可以采取静压式插板机施工，配合自动检测设备做好打设深度把控。为保证排水板质量，打入土内的构件不允许有接头，且最后外露长度要适宜，通常大于或等于200 mm，端头弯折埋回砂垫层中，周边若有孔洞，还需要用中粗砂填满封严。整个搭设过程中，回带长度不能大于500 mm，根数不能超过总数的5%，把控好平面定位偏差，将偏差值控制在50 mm 以内。排水板性能指标可见表2。

表2 排水板性能指标

4.3 黏土密封墙施工

为提升施工效率，黏土密封墙施工环节，使用了双轴深层搅拌设备辅助操作，考虑到现场密封墙宽度较大，整体保持在1.2 m 以上，因此，单轴搅拌直径设为700 mm，相邻单元之间保持200 mm 的搭接宽度，减少后期开裂风险。黏土浆是该工序中用量最大的材料，使用现场挖出的黏土制作，掺入量保持在20%以上，泥浆比重控制在1.3。经过试验筛选后，发现黏土本身质地较细，在100～300 目筛网条件下，通过率可以达到90%以上，符合黏土密封墙施工需求。注意黏土密封墙的修建深度务必要把控得当，需要穿过透水层2 m 以上以达到隔离效果，且总深度维持在6 m 以上。施工完毕后及时进行质量检测，样本渗透系数不能超过1×10-5cm/s[3]。

4.4 真空装置布置

真空装置的布设分为3 步：第一步，真空泵安装。本工程使用射流式装备，真空压力可以达到96 kPa 以上，注意真空泵动力要尽可能可靠，避免使用汽、柴油机，保障机械运行连续性，若使用电机，则功率不能低于7.5 kW。泵体之上应当配备真空表、止回阀等，定期检验检测保证精度。第二步，管道安装，包含主管和滤管，其中滤管安装需要打孔，直径控制在6 mm，相邻两孔间隔100 mm，交错分布确保均匀性。为保证密封外层应当包裹200 g/m2的土工布，连接点用橡胶管加固，注意留出一定预备长度，防止沉降导致的拉脱、断开风险。第三步，测头安装，包括膜下真空测头、排水板真空测头等。

4.5 密封膜铺设

密封膜铺设之前应当经过系统的质量检测，且生产指标符合一次加工要求。为确保密闭性，现场需要铺设3 层膜体，分层施工且做好把控，表面不能过于紧绷，谨防张拉应力破坏膜体结构。在密封膜上下位置，还应当设置一层无纺土工布，用以保护密封膜材料。下层土工布铺设务必要平整，不能出现杂物、碎石等尖锐物品，边缘埋入密封沟，深度要保持在1 m以上。若现场覆盖范围较大，土工布需要进行接合缝补，则缝合宽度应当适宜，通常不能小于5 m，若使用直接搭接的方式，则宽度要扩大至50 cm，土工布及密封膜性能指标见表3。

表3 土工布及密封膜性能指标

4.6 沉降观测

沉降指标是判断施工进展及施工效果的主要依据，要按照图纸所述严格布设沉降板。本工程中沿路纵布设观测断面，相邻沉降标之间间隔100 m，均匀埋设于路堤中心，以及路肩、坡趾等处。沉降板安装环节，应采用直径40 mm 左右的测杆，外部设置保护套管，直径维持在100 mm 左右，向下与钢底板相连接，底板尺寸应大于或等于50 cm×50 cm，厚度为5 mm。套管上部还应加盖风口，防止杂物落入影响观测，整体的观测精度要控制在1 mm 以内。

4.7 抽真空与真空卸载

所有设施、设备就位之后，要及时开展抽真空试验，查看密封膜是否固结紧密，若发现漏洞问题要及时修补。试验完毕后进行抽真空施工，同步检测真空度指标，当真空度显示达到80 kPa，且抽气持续10 d 之后，即可进行路堤填筑工作。注意抽真空环节对操作连续性的要求较高，要尽可能避免间断，若出现停电、断电等意外情况时，要及时启动备用电源，发电机输入电压控制在（380±10）V，保证真空泵的连续运行。此外，真空度的检测精度必须符合要求，每10 d 检验一次真空表，对于检验不合格的构件要及时更换。待到沉降速率达标之后，着手进行真空卸载工作，按划分区域逐一卸载，每个单元采用3 级卸载方式，相邻两级之间空出2 d 的缓冲时间，用以观测沉降是否达标。

5 结语

综上所述，真空堆载联合预压法综合性能优良，能够较好地解决道路工程软土地基分布问题，排除潜在的沉降、塌陷风险，保障工程顺利进行。实践中务必要树立全过程质量管控意识，结合现场地质调查、环境调查情况编制系统的施工方案，做好施工前的清基、整平工作，按照设计方案打设排水板，将平面定位误差控制在50 mm 以内，选择适宜的真空装置，同步监测真空压力和沉降情况。铺设土工布、密封膜时，也要把握好搭接宽度、松弛度等，完成后及时开展质量检测。最后开展抽真空和逐级真空卸载操作，整个步骤连续进行、环环相扣，为道路工程的顺畅运行奠定坚实基础。