软基处理之真空联合堆载预压施工工艺

软基处理之真空联合堆载预压施工工艺

【摘要】真空联合堆载预压是盐滩、水域等高含水量、高压缩性、低渗透性和低强度等特点软基处理的一种常用方法；笔者通过真空联合堆载预压在青岛双积公路项目中的应用，总结了真空联合堆载预压加固软基的施工技术工艺。

【关键词】软基处理；真空联合堆载；预压法；施工工艺

1.真空联合堆载预压法加固机理

真空联合堆载预压法由排水系统、真空系统和加压系统组成，简单的说是真空预压和堆载预压两种加固方法的叠加，实际上就是在堆载预压的同时，借助大气的压力，使两者联合发挥作用，加快土体排水固结。真空预压期间，受真空预压荷载的影响，加固土体产生侧向收缩变形，而在堆载预压期间，土体受堆载影响，加固土体产生侧向挤出变形，上述两种变形在施工过程中可相互抵消，从而可以使堆载的速度加快但不会使路基失稳。

真空联合堆载预压法是用薄膜对需要加固的软基进行密封与大气隔离，借助真空射流泵抽真空，通过铺在加固体表面砂垫层中的排水管道及竖向排水板将加固区内的空气和水抽走，形成真空，在砂垫层产生负压，该负压通过真空管路及竖向排水板逐渐向深度方向传递，并向四周土体扩散，使加固土体内部与排水通道、砂垫层中产生压差，在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，使孔隙水压力降低，真空度不断向加固土体内传递、扩散并在加固土体内形成一定真空负压和负压梯度，土体在负压作用下孔隙率逐渐缩小，最终使土体密实固结。

2.真空联合堆载预压法施工工艺

青岛双积公路工程全长7.65km，其中软基处理长度6.5km，沿线软土均分布在粉砂淤泥质海岸地貌内，地下水位埋深0.0m～4m，表层为黄褐色素填土，以粘性土为主，含沙砾，下为淤泥、淤泥质粘土。经设计方案比较确定采用真空联合堆载预压方式对软土地基进行处理：地基处理深度大于8m时，有效抽真空时间为120d；地基处理深度小于8m时，有效抽真空时间为90d；路基填筑高度小于3m，堆载30Kpa；填筑高度大于3m，堆载40Kpa。

2.1基底处理

（1）将场地地表水疏干，平整场地，铺设一层400g/m2无纺土工布，土工布用手提缝纫机现场缝合，土工布缝接宽度≥5㎝，缝合尼龙线强度≥150N；对于机械无法进场施工的特别软弱地段应先铺设一层或多层高强度黑布，再在黑布上铺设筋笆和土工格栅。

（2）在土工布上依次铺设50cm厚风化砂（要求颗粒均匀，无硬块）作为

工作垫层、50cm厚排水砂（中粗砂，含泥量小于3%，干密度大于1.5g/cm3，其渗透系数不小于1x10-2cm/s）以便埋设塑料排水板和排水滤管，风化砂和排水砂摊铺可以采用小型机械配合人工进行。

2.2塑料排水板施工

本工程塑料排水板采用正方形布置，间距0.9m，施工前应按设计要求用竹签定出板位，履带振动式插板机打设塑料排水板时严禁出现扭曲、断裂和撕破膜等现象，排水板平面间距偏差小于50mm，垂直度≤1.5%，剪断塑料排水板时，排水砂以上的外露长度应大于200mm，施工过程应仔细观察排水板有无回带现象，若回带长度超过50cm，则在板位旁45cm处补打一根，且回带根数不宜超过打设总根数的5%，塑料排水板严禁拼接使用。

2.3止水帷幕桩施工

为了充分保证抽真空密闭效果，在真空预压区周围设置了单排止水帷幕，在塑料排水板施工的同时可进行止水帷幕施工。止水帷幕采用帷幕桩机用粘土浆液打设，止水帷幕纵向为5根粘土桩/2m（桩径0.6m，纵向搭接0.2m），施工工艺为4搅2喷，拌合粘土泥浆，帷幕桩底标高低于软基处理底标高0.3m。

2.4滤管埋设及附属设备

排水板施工完毕要及时清理排水砂垫层上面杂物，不能有碎石、竹签等尖锐物，防止刺破表面加铺的密封膜。排水板按要求露出排水砂部分要用人工埋入排水砂中；平面排水通道主管直径6cm，顺路基方向布置两道，每道离处理区域边缘约3m；排水滤管采用直径6cm的塑料软管，打孔加工后外包土工织物滤水层，并捆扎结实，滤水层只透水、气，不透砂，滤管用胶管连接，胶管套入滤管长度约10cm，主管道与滤管采用三通或四通相连。滤管按设计呈框格形布置，本工程滤管布设间距为6m，布设时先将滤管摆设并连接好，接头处用铁丝绑扎牢固，然后在管路旁边开挖滤管沟，沟深约20cm，然后再一边挖沟一边埋管入沟，并用中、粗砂填平。出膜处采用无缝镀锌钢管和接头相连接，垂直伸出膜面约30cm。主管和滤管均埋在排水砂垫层中，从主管中接出真空管路，经过密封膜与真空射流泵联接，启动射流真空泵，使抽真空形成的负压在排水砂和排水板中快速扩散，并将土体释放的孔隙水抽出，真空泵连续抽水、抽气，保证负压的形成，每台射流泵控制600～800㎡的加固区。

膜下真空度测头采气端采用硬质空囊钻孔，外包无纺布，将真空表集气塑料细管插入空囊中并固定，一端从密封膜引出，制成喇叭口和真空表相连接，以直观反映膜下真空度，本工程中真空度测头每区布置5个，分别布置在4个角点和加固区中心，真空度测头距离加固区边线（密封沟中心线）约10m。

在埋设滤管过程中可以同时进行孔隙水压力仪、测斜仪、沉降标等监测仪器埋设工作。

2.5密封膜铺设

密封膜采用三层聚乙烯或聚氯乙烯薄膜，在工厂一次热合而成，厚度为0.12～0.17mm；边长应大于加固区相应边长3～4m，薄膜加工后不得存在热穿、热合不紧等现象，不宜有交叉热合缝，真空预压每区加固面积小于3万㎡。为确保密封效果，需将密封膜埋入密封沟中，先埋第一层膜，埋入深度不小于1m，埋完第一层膜后开始埋第二层膜、第三层膜。在埋膜过程中，密封膜粘合处先埋入，再埋其他部分，主要防止埋膜过程中撕裂密封膜，密封膜铺设完毕后用粘性土回填密实，并构筑围堰注水密封。

2.6抽真空预压

检查供电线路完好后，开始合闸抽真空，并随时检查是否漏气。本工程选用的抽真空装置为IS型真空射流泵系统，真空射流泵额定功率为7.5kW，且能形成不小于0.096MPa的真空压力，能满足真空预压的要求。开始阶段，为防止真空预压对加固区周围土体造成瞬间破坏，必须严格控制抽真空速率，具体操作时可先开启半数真空泵，然后逐步增加真空泵工作台数。当真空度达到650mm汞柱（即86.6Kpa）经检查无漏气现象后，开足所有泵。

2.7堆载及卸载

正常情况下约3-7d左右，膜内真空度可达86.6kPa以上，经稳定2～3d后开始堆载。堆载前，必须在密封膜上加铺一层土工布，防止填土料时顶破密封膜，并且第一层填料宜采用石粉或细砂等填筑料，防止密封膜遭到破坏。以后土层可按路基填筑标准进行，分层填筑，分层碾压，压实度应满足道路设计要求，依次填筑到设计高程。堆载施工应在停泵前20天施工完毕。

卸载标准：

（1）满足有效抽真空时间。

（2）按实测沉降曲线推算的固结度大于90%。

（3）连续5-10天实测沉降速率不大于1.5mm/天。

3.结束语

采用真空联合堆载预压进行软基处理，能够同时发挥真空预压和堆载预压的优势，具有以下优点：

（1）真空度到86.6kpa仅需3-7d，稳定2～3d后就可连续进行路基填筑，缩短了施工时间。

（2）由于真空度沿深度的衰减明显低于堆载时总应力沿深度的衰减，其影