真空联合堆载预压

真空联合堆载预压加固高速公路软基的施工应用

江苏恒基路桥总公司孙明

摘要本文详细介绍了真空联合堆载预压的施工工序、方法，以及施工过程中的监测和质量保证措施。对真空联合堆载预压加固高速公路软基的特点进行分析，提出其对高速公路软基施工起的积极作用。

关键词真空联合堆载预压软基加固高速公路监测质量保证

一、概述

真空预压加固软土地基的基本原理，最早由瑞典人杰尔曼教授（w.kjellman）于1952年提出。其原理是将软基处理区域作为一个密封体，通过真空泵负压源将土体中的孔隙水和空气抽排出加固体，从而使土体固结，提高地基承载力。真空联合堆载预压是将真空预压和堆载预压有机结合起来处理软基的一种方法，近年来逐渐在高速公路软基处理中得到广泛应用。下面笔者就结合连盐高速公路响水二标部分软土路基采用真空联合堆载预压处理工程实例作简要介绍。

二、工程概况

连盐高速公路响水二标位于盐城市响水县境内，是江苏省“四纵、四横、四联”高速公路网中“纵一”的重要组成部分。所经区域自北向南分为废黄河冲积平原，盐城至东台冲积平原区，沿线地势平坦，土质以松散沉积物为主。起点桩号为K44+684.253，终点桩号为K54+900，全长10.216km。所处地段全部为软土路基，其中K52+655~K53+180、K53+655~K54+235、K54+265~K54+661段为真空联合堆载预压处理，处理面积达77103m2。

三、工程地质条件

现场钻孔勘探揭示地基土层自上而下分布情况为：

①亚砂土-亚粘土层：亚砂土：灰黄色，局部灰白色，湿~饱和，可塑，含少量碎片：亚粘土：灰黄色，饱和，可塑，层顶标高3.3~3.92m，层底标高2.24~1.4，层厚1.3~2.2m。

②淤泥质亚砂土-淤泥质粘土层：灰~浅灰色，饱和，流塑，高压缩性，无摇振反应，切面稍光滑，干强度与韧性偏低，夹亚砂土薄层和淤泥透镜体。层底标高-9.56~-10.25m，层厚

11.30~12.40m。

③粘土-亚粘土层：灰黄色，局部灰绿色，可塑，1、7号断面为硬塑，中压缩性，无摇振反应，切面稍光滑，干强度与韧性中等，含少量铁锰质斑点或结核，钙质结核，偶见贝壳碎片和砂礓石。该层未钻穿，最大控制厚度为3.20m。

第二层②淤泥质亚砂土-淤泥质粘土层的十字板强度平均值为26.2kpa，小于35kpa。含水量平均值为48.0%，孔隙比平均值为1.30，大于1.0，呈流塑，锥尖阻力均小，剪切强度小，承载力低，因此该土层属于工程性质较差的软弱土层。对高速公路地基来说，该土层是控制地基变形和稳定的关键层。

四、准备工作

1、将地基处理范围内原地面进行清表，清除一切杂物。遇沟塘时清淤、回填处理，并压实到规定的压实度，整平至整平高程。同时注意在压膜沟5m范围内，必须回填不透气粘土压实，以防漏气。

2、砂垫层及塑排板的施工。

塑排板施工结束后，在验收合格段铺设上层20cm砂垫层，砂垫层的砂采用中粗砂，含泥量小于5%，干密度不小于15KN/m。砂垫层铺设时，其面层4cm厚度范围内不得有带棱角的硬物，对高出砂垫层的塑排板应于剪断或埋于砂垫层中，铺设时要厚度均匀。保证能把滤管盖住，使垂直排水通道、滤管通过砂垫层真正连接起来，能形成一个通畅的排水和真空压力传送系统。

五、真空预压施工工艺

真空联合堆载预压法加固软基的断面示意图如图1所示。真空预压加固软基施工主要包括：铺设砂垫层、打设排水体、密封沟开挖、真空管安装、密封膜铺设、真空泵安装、抽真空等工序。

图1 真空联合堆载加固断面示意图

施工工艺流程

其真空预压施工工艺流程见图2。

施工图2 真空预压施工工艺流程

六、施工过程

（一）、抽真空系统布设

1、主滤管及其布置

①埋于砂垫层中的管道分主管和滤管两种，管材为PVC 管，主管直径为90mm ，滤管直径为50mm ，管壁厚2.2-2.6mm 。要求能承受400kpa 的压力。滤管上分布有均匀间距的孔洞，并在管子外面包裹起反滤作用的无纺土工布。

②当主管和滤管需连接时，可用三通、四通式加以连接，在主管的端部当它与滤管连接时，应采用三通连接，同时注意要密封。滤管与滤管、主管之间多采用软接头，该种布置形式能保证整个加固区内真空度均匀一致，而且个别泵停机检修对真空度几乎无影响。

③现场铺设时，将滤管的末端用木塞或PVC 圆板封死，然后再套上预先缝制好的反滤布套，注意反滤布一定要把滤管上的孔洞盖住，再用细绳把滤布套两端捆扎牢靠。布设时滤管间距为6m ，一切安装结束后，将整个主滤管埋入砂垫层中，而出膜装置的开口部分暂时用布包好，以防砂子进入管内。

2、主管的出膜装置安装

安装时在主管的出口部位连接一个带有法兰盘的弯曲钢管，放置上密封橡胶垫圈，再将膜外的垫圈和有4孔的膜外法兰盘置于膜上，加上螺栓拧紧，形成主管出膜装置，再通过钢丝螺纹橡胶软管，把抽真空装置与膜下的管路系统联系起来，形成一抽气系统。为了防止由于地摊铺下层透水层

机具就位 真空泵安装 布置沉降标 抽真空 整平原地面 稳定后铺设土工施工路基 施工排水体 摊铺下层透水 摊铺上层砂垫层

埋设监测仪器 挖密封沟、填沟

满足要求后停止抽气、铺设土工布、密封膜 铺设膜下管道

质突变等不利条件发生，也可预留若干个备用出膜接口，以备加泵使用。

3、抽真空装置安装

抽真空装置选用真空射流泵（7.5kW），按照真空预压管路布置图进行安装，每800m2～1000m2布置一套，同时每区准备至少4套备用真空泵。将真空泵水平放置，真空泵进水口和出膜口保持同一平面，以保证真空泵能发挥到最大功效。

（二）、密封系统施工

1、密封膜及铺设

①铺膜前应先捡除砂垫层表面的尖棱小石子、贝壳等杂物，且人工细平垫层表面，待埋设完真空表测头及其它观测仪器后，在加固区内铺设一层土工布，然后再铺上土工膜。铺设时，膜不宜拉得太紧，每边多放出几米，铺设一般自一边开始，几层一道依顺序同时由近及远进行铺设。

②膜在埋入密封沟时，注意不要被石头或草、树根等戳破，注意其完整性。在膜上放置沉降标时，应在标下垫一层土工布或一些小块密封膜，注意放平压重，以防戳破薄膜。

2、密封沟

①挖沟时注意土层中的植物根系和动物孔洞，若发现有孔洞，则沟的深度相应挖深一些以避开孔洞，深度要穿过透气、透水层。

②沟挖好后将膜放入沟中，应注意将膜贴于沟的内壁，并将膜放至沟底，然后分层回填，特别要注意在真空度测头和孔压测头导线引出的地方，既要密封好，又不能将导线弄断或弄破。（三）、设置沉降板

为了掌握抽真空期间，加固区内土体的沉降变化规律，根据规范要求，在相距50～100m的断面上布置1～3个沉降观测点。沉降板底座用土工布包裹好，防止弄破密封膜，安置好后建立初始值。

(四)、抽真空及真空维持

上述工作完成后，既可开始抽真空，检验密封情况，真空预压的抽气设备宜用射流真空泵，空抽是必须达到90kpa以上的真空吸力。膜下真空度应稳定在80kpa以上。抽气开始的前几天，每隔2h测读一次，以便能准确地测出真空压力的上升过程和有利于检查密封情况。当真空压力达设计要求之后，可每4-6h测读一次，夜里也得测读，并且每次都要做好记录，最后绘制成膜下真空度的时间过程线。

（五）、第二层土工布、砂垫层施工

当膜下真空度稳定后达到不小于80kpa并维持10天后，为保证真空膜不破裂，先在其上铺设一层土工布，铺筑与其上的土工布要求平整、无撕裂现象，土工布铺设结束后，再铺设40cm砂垫层，并按要求垫平。砂垫层的砂采用中粗砂，含泥量小于5%，干密度不小于15KN/m。

七、施工过程中的监测

1、膜下真空度的监测

在一块加固面积上，膜下真空度测头最少放置5个，四个角上和中心各放一个，若面积较大，则一般平均每800—600m2上放置一个。

抽气开始头几天，每隔2h测读一次，当真空压力达到设计要求后，可每4—6h测读一次，并做好记录，最后绘制成膜下真空的时间过程线。

2、地表面的沉降观测

①施工沉降观测：先在加固场地预埋几个沉降板，测出它的初读数，然后在完成上述施工后再进行测量，从而可以得出施工沉降量，沉降板应妥善保护做上醒目标记。沉降板由一块面积20cm×20cm，厚度为5mm左右的铁板做成，铁板上中央部分焊上一个小铁钉，以供测量放塔尺所用，铁板下焊接有2个长约25cm左右的“耳朵”，埋设时将其插入地下，防止