真空联合堆载预压法在软基处理中应用

真空联合堆载预压法在软基处理中的应用摘要：真空联合堆载预压法是在真空预压和堆载预压基础上发展起来的一种软基处理方法，它具有真空预压和堆载预压的双重效果，适用干设汁荷载大，承载力要求高的工程。

本文针对真空联合堆载预压法在某高速公路sd19标k39+002.03～k40+590处软土地基处理中的应用进行了分析。

关键词：真空联合堆载预压；软基处理；施工技术
1 工程概况
某高速公路sd18标k39+002.03～k40+590处，路基路幅设计为29m，中央分隔带为2m，双向六车道。

该段为平原地貌，地势开阔平坦，地面高程为4.5m～8.2m。

段内涌沟纵横，地表水发育。

地下水分为第四系孔隙水及基岩裂隙水，第四系潜水埋深较浅，砂层分布广泛且厚度大。

路基的地层分布为：人工填筑土———杂色，成分较复杂，为人工回填土及耕植土，厚度一般为0～1.2m；淤泥、淤泥质粘土———黑灰色、深灰色，含较多腐殖质及贝壳碎片，分布层位稳定，埋深为20.7m～34.5m；粘土———浅灰、灰黄等色，含中细砂，呈透镜体状分布，厚度为0～7.2m，埋深约为24.5m；冲洪积中细砂———场地灰白、灰黄、深灰，以中砂、细砂为主，埋深为24m～25m。

2 施工方案
一般认为，当软土层超过20m时，其渗透性软土层内透过的自由水不易排出，路基固结很慢。

为保证快速路的质量，满足工后沉
降要求，尽量降低快速路使用期间的残余沉降，保证工期，该段采用综合软基加固方法———真空联合堆载预压法施工。

真空预压处理长度为707.41m，处理面积为30356m2。

2.1 加固原理
所谓真空联合堆载预压排水固结法即真空预压与堆载预压同时作用的加固软土地基的方法。

真空预压法是在饱和软粘土地基中设置竖向排水通道（袋装砂井或塑料排水板等）和砂垫层，在其上覆盖不透气薄膜，通过埋设于砂垫层的抽水管进行长时间不间断抽气和抽水，使砂垫层和砂井中形成负气压，而使软粘土层排水固结。

当仅靠真空预压不能达到要求的预压荷载，即与堆载预压联合作用，荷载计算时二者可以叠加。

2.2 施工准备
2.2.1场地平整
为保证砂垫层施工和后续其他工序的顺利施工，需要对场地进行平整，满足堆载填土厚度要求的标高（高程为6m），场地平整面积为2万m2
2.2.2铺设砂垫层
依据设计要求，路基基底要求铺设0.8m厚的中粗砂垫层。

铺设砂垫层的主要目的是为了排水。

砂垫层采用透水性好的中粗砂，渗透系数＜10cm3/s，颗粒组成要均匀，不均匀系数＜4，其含泥量≤3%，边坡底部起1.0m范围内的植草袋，袋中粗砂要求保证砂垫层排水道畅通，铺设砂垫层约2.3万m3。

2.2.3打设塑料排水板
在完成场地平整以及砂垫层的铺设之后，开始打设塑料排水板。

依照提供的测量控制点，在施工现场按照排水板间距的不同进行分区，共分九个小区，塑料排水板均按正三角形布置。

一区、三区、五区、七区、八区的排水板间距为1.2m。

二区、四区、六区、九区的排水板间距为1.3m。

为保证真空预压密封膜的密封性，高出砂垫层面的塑料排水板应予剪断，以免顶破密封膜，塑料排水板施工约2万根，44万m。

2.3 真空预压施工
2.3.1观测设备埋设
观测设备包括真空度测头以及沉降标。

加固区每600m2～700m2设一个真空度测头，且每个加固区膜下至少在四个角和中间设一个真空度测头。

沉降观测则是沿路堤中心线每100m在砂垫层面下0.3m 处埋设一个沉降板。

位移观测是沿坡脚每100m埋设一根水平位移观测杆。

2.3.2真空主、滤管埋设
真空主、滤管分布采用条形排列方法，管路系统采用在砂垫层中挖沟埋设，沟深约30cm，以确保管网完全置于砂垫层中，主、滤管采用pvc管，主管管径为90mm，滤管管径采用60mm，管壁厚度为3.5mm～4mm。

滤管采用打孔型，孔型呈狭长条形，管外采用土工布包裹。

土工布规格为150g/m2，渗透系数大于10.2cm3/s，等效孔径不大于0.1mm。

2.3.3铺设密封膜
密封膜的施工是真空预压加固法成败的关键，要科学严格地按要求进行。

密封膜采用聚氯乙烯薄膜，厚度取0.14mm±0.02mm，纵横向断裂伸长率≥220%。

薄膜按双层设置，铺设密封膜时不宜拉得太紧，应留有一定的余地，膜与膜现场粘结时，应保持粘结部位的清洁。

在确保膜本身密封性的条件下，膜的四周密封也是关键的一环。

在四周密封施工中，要掌握好两个环节：一是膜四周密封处，膜与软土接触要有足够的长度，保证有足够长的渗径；二是膜周边密封处应有一定的压力，保证膜与软土的紧密接触。

因此在铺膜时，采用挖沟折铺的方法，并用粘土压边密封，挖沟深度为1.5m，密封膜应置入沟中，并回填粘土压边密实，此密封沟可以作为真空预压的临时排水通道，不过要注意与地方沟渠的连接，以避免淹没农田。

2.3.4真空泵安装及管路连接
真空泵采用射流真空泵，离心泵的功率为75kw，加固区每
800m2～950m2设一台真空泵。

在真空泵运行中，要随时注意泵的运转情况及其真空效率，当泵的真空度小于93kpa时，应进行检查和维修，主要是检查离心泵射水量是否充足。

一般在预压初期，因排水量大，所有射流真空泵同时运转，在预压中后期，在保证膜内最高真空度的前提下，可停一部分泵并采取各泵交替运转的方法。

加固区与射流真空泵间连接的管路，不仅向膜内传递真空压力，而且是排水的主要通道。

因此，真空管路应具有满足总排水量需要的过水断面，能承受径向压力，真空管路间的各连接点需严格进行
密封处理，以保证真空度在管内不受损失，并使排水畅通。

由于存在各种不确定的原因，会导致射流真空泵停泵后膜内真空度的急剧下降，从而影响加固效果，因此为避免膜内真空度在停泵后很快降低，在真空管中应设置止回阀和截门，当预计停泵时间超过24h，应关闭截门。

2.3.5抽真空进行预压
抽真空初始阶段，膜上不能覆水，以利于更好地检查膜的密封效果。

将泵、真空管及膜内真空压力传感器连接好，并测试初读数。

射流箱处接好进水管，并在箱内注满水。

开动离心泵进行真空抽气，在抽真空过程中，应连续补水以保持水箱满且温度正常。

在抽真空过程中，要观测真空泵、真空管、膜内的真空度、地表沉降以及坡脚水平位移，确保各指标在控制范围内。

当真空预压达到设计要求后停止抽真空，并测读以上观测项目的变化，检验和评价真空预压的效果。

2.4 堆载预压施工
堆载预压是在真空预压稳定三周后，开始进行填土施工。

为确保填土时密封膜的安全，要在膜上再铺一层土工布。

土工布规格为150g/m2，gbr顶破强度大于4kn，抗拉设计强度大于2kn/5cm2。

要注意土工布之间的搭接长度，一般要大于30cm。

土工布铺设完成后，就可以开始填土。

第一层为填砂，填砂厚度为0.5m，采用轻型推土机、碾压机进行施工，碾压时要密切注意膜下真空度的变化，确定不漏后方可继续填土，填土应分层进行，并依据真空度以及沉降的
观测控制填土的厚度以及堆载速率。

堆载预压施工期间要进行真空度以及沉降观测，以保证真空联合堆载预压施工的顺利进行。

联合预压期间，膜下真空度要求大于600mmhg，路堤中心线地面沉降速率每昼夜不大于2.0cm，坡脚水平位移每昼夜不大于0.5cm。

真空预压卸除真空的标准为：实测路堤中心线地面沉降速率连续5d～10d平均沉降量小于或等于2mm，卸除真空后应利用堆载继续预压，直至沉降小于控制标准，当达到标准时，就可以结束全部的预压工作，把高出路面顶标高的填土卸除。

3 注意事项
施工场地一定要平整，否则将影响管道布设及真空抽水；砂垫层铺设完毕后，应把表面整平，并把表面的尖硬异物清理干净，否则容易破坏薄膜；打设塑料排水板施工中要控制好回带，避免断裂等现象，对不符合要求的，应在原位附近补打；注意观察压力表，以确定薄膜是否漏气，并及时处理；必须有备用设备，以确保抽真空不间断。

4 结束语
综上所述，真空联合堆载预压法在加固软基过程中，较好地解决了路堤填筑过程中的稳定性问题，由于加固区始终处于负压状态，土体产生向内的收缩变形，该向内的变形可以抵消由填土产生的向外的挤出变形，因此，对路基稳定性非常有利。

参考文献
[1] 周训凤，真空堆载联合预压技术在高速公路软基处理中的
应用[j]中外建筑，2011.08
[2] 王杰先; 曹信红，真空-堆载联合预压法加固高速公路路基[j]施工技术，2005.12。