增壓防堵真空預壓法在鐵路站場軟基工程中的應用

辛杰

(鐵道部工程質量安全監督總站北京監督站，北京 100860)

增壓防堵真空預壓法在鐵路站場軟基工程中的應用

辛杰

(鐵道部工程質量安全監督總站北京監督站，北京 100860)

新港北集裝箱中心站線路位于濱海灘涂地段，地基土以淤泥及淤泥質土為主，路基加固采用防堵真空預壓法。文章介紹了真空預壓加固施工質量控制標準、施工工藝中關鍵技術和施工要點、真空預壓加固施工效果監測的項目和試驗驗證。施工實踐證明:該方法能節約工期，施工噪音少，設備簡單，容易操作。

灘涂路基 淤泥 防堵真空預壓

1 工程概況

新港北集裝箱中心站DK13+400—DK14+700線路位于濱海灘涂地段，地勢低洼，表層為沖填土層，以淤泥及淤泥質土為主。沿線淤泥及淤泥質土成層分布，底板埋深一般11.5～21.5 m，地基采用真空預壓加固。

本工程的地基土為Q4后期沉積土和近期人工吹填土，主要土層有淤泥、淤泥質黏土及黏土。根據地質資料，本工程地基土層由上到下依次為:(2)-61沖填土()，流塑;(4)-31粉土()，中密，Ⅱ級，σ0=110 kPa;(4)-71淤泥質黏土()，流塑，Ⅱ級，σ0=80 kPa; (4)-21粉質黏土()，軟塑，Ⅱ級，σ0=100 kPa; (5)-21粉質黏土()，硬塑，Ⅱ級，σ0=150 kPa; (6)-44粉砂()，密實，Ⅰ級，σ0=200 kPa;(6)-31粉土()，密實，Ⅱ級，σ0=190 kPa;(6)-21粉質黏土()，硬塑，Ⅱ級，σ0=170 kPa。

地下水為第四系孔隙潛水，埋深0～0.5 m。地下水主要由大氣降水補給。據水樣分析地下水對混凝土具硫酸鹽侵蝕，環境作用等級為H2;具鎂鹽侵蝕，環境作用等級為H1;具氯鹽侵蝕，環境作用等級為L3。地表水對混凝土結構具硫酸鹽侵蝕，環境作用等級為H1-H2;具鎂鹽侵蝕，環境作用等級為L1;具氯鹽侵蝕，環境作用等級為L3。

2 真空預壓質量控制標準

真空預壓質量控制標準為連續4晝夜實測地面沉降量＜2 mm/d，地基固結度不小于90%，經驗收合格后，可終止預壓。預壓后的地基應平整場地，所用各種設備、管材應予拆除后進行十字板強度試驗和鉆孔取樣、室內土工試驗以檢驗加固效果，預壓后的檢測手段與前期工作中地基測試手段相同，檢測位置應在原點位1 m附近。

3 施工工藝及操作要點

3.1 工藝流程

鋪設編織土工布→填素土→插塑料排水板、增壓管→放置真空主管及真空支管→放置增壓主管及增壓支管，布設密封溝→鋪設真空膜→安裝真空泵及增壓泵→抽真空、增壓→聯合堆載預壓→檢驗合格后卸載。

3.2 機械插打塑料排水板

塑料排水板型號為FDPS-B，等邊三角形布置，邊長0.9 m。施工步驟如下:

1)測量定位。用全站儀放樣塑料排水板控制點，用經緯儀、鋼尺、線繩放出每個塑料排水板的打設點位置，并做好標記。

2)插板機的選擇與定位。塑料排水板施工機械行進方式采用軌道式，打設機打設動力采用液壓式，能確保插入板體不扭曲、不污染;打設前根據打設板位標記進行插板機定位，整平機座，打設機定位時，管靴與板位標記偏差應控制在±70 mm范圍內，機座整平后要用儀器進行檢測。

3)安裝管靴。打設塑料排水板采用套管式打設法，套管形狀為扁形。將塑料排水板穿過插板機的套管，從套管下端穿出，與專用管靴連接。

4)調整垂直度。調整插板機套管的垂直度，保證打設過程中偏差不大于1.5 cm/m。

5)標高控制。塑料排水板深15 m，底面打穿吹填土，進入下層深不小于0.5 m，在打設套管上高度為15.5 m的位置設置明顯的深度標記，控制排水板的打設深度。

6)打設、拔管。將插板機套管、管靴、塑料排水板插入地層，當排水板插入到設計深度后，拔出插板機套管，利用管靴將排水板固定于孔底;施工時嚴格控制回帶長度，回帶率不大于5%，且回帶長度不大于50 cm，在施工過程中應經常抽查，盡最大可能減少回帶長度;打入地基的塑料排水板宜為整板，長度不足需要加長時應先將兩根塑料排水板濾膜剝開，將板芯對插搭接，并將濾膜包好、裹緊后，用鐵絲穿扎牢固，接長時在塑料排水板上扎穿的孔眼不在板芯的同一條水槽中，兩根排水板的搭接長度不小于20 cm;當遇漂石或塊石難以在原位插打時，應移位補打，移位距離不得大于塑料排水板間距的30%。

7)剪斷排水板。插打排水板完成后，拔出插板機套管，剪斷排水板，塑料排水板超過孔口的長度不小于60 cm。

8)檢查排水板板位、垂直度、打設深度、外露長度等，并做好施工記錄，符合設計要求后方可移機，否則須在鄰近板位處重打。

9)塑料排水板插打完成后，通過手形接頭及三通接入抽真空管網系統。

3.3 增壓防堵真空預壓監測及試驗

3.3.1 試驗檢測及安裝監測儀器

1)地面沉降監測。根據設計要求在軟土處理地段埋設沉降觀測標志、設置沉降板，沉降板鋼板可采用600 mm×600 mm×9 mm的鋼板，直桿(沉降桿)為一根φ50 mm的鋼管，并由一根套管及四塊鋼肋板將其焊接在沉降板上。

沉降桿應隨填土升高而逐漸接高，一般每段接管的長度為500 mm，兩端由螺紋接頭與空心管緊咬連接，隨著填土高度的增加接長觀測桿及套管。沉降觀測應有明顯的標志，防止施工碰撞。

2)深層土體水平位移監測(豎向測斜管)。采用鉆機導孔埋設，在鉆頭靠近前端和后端部位，采用圍焊焊接兩道環向鍥形硬質合金鋼，每道4個，共計8個;整平孔點地表周圍場地，進行鉆機和鉆桿定位，在鉆桿的兩個側面設置垂直度儀;通過調整鉆機的水平和鉆桿的垂直度兩個方面來保證成孔的垂直度，垂直度控制在≤1%實施鉆孔;終孔后，為防止坍塌，快速拔出鉆桿，埋設測斜管時將測斜管底部封死，向測斜管內充水拼裝到設計長度下沉、回填、沖管，最后管口加蓋固定;監測時，采用測斜儀測試，每500 mm測讀一次數據，監測頻次按設計要求。

3)深層水位監測。采用鉆機導孔埋設，整平孔點地表周圍場地，進行鉆機和鉆桿定位，鉆機成孔后拔出鉆桿，采用清水泵清孔，然后插入PVC管(PVC管管壁鉆透水孔，外部包裹透水濾膜，嚴禁淤泥流入PVC管)。

4)孔隙水壓力監測。在埋設地點采用鉆機鉆孔，達到要求的深度后，將孔隙水壓力計先后放入，相鄰孔隙水壓力計間應有隔斷措施，防止水壓連通，每個孔隙水壓力計間距應不小于1 000 mm，采用頻率接收儀進行監測。

5)深層沉降監測。采用鉆機導孔埋設，達到要求的深度后，先埋置波紋管，第一節波紋管底部必須封死，至一定深度后，插入導管與波紋管一并壓至孔底。波紋管露出地面150～200 mm，并用混凝土固定，導管外露300～500 mm，并隨填土增高，接出導管并外加保護管。

6)深層真空度監測。在埋設地點采用鉆機鉆孔，鉆孔深度與孔隙水壓力計相對應，鉆孔成型安裝真空計。

7)原位測試和室內土工試驗。地基加固前和預壓穩定后，分別進行土體的物理力學性能試驗、靜力觸探試驗及十字板剪切試驗。試驗斷面視工程和地質變化情況而定。

3.3.2 各監測項目的觀測頻率

①膜下真空壓力2～4 h觀測1次;②孔隙水壓力、地表沉降在加載前10 d每1～2 d觀測1次，10 d以后每2～4 d觀測1次;③其余監控項目在加載前10 d每1～2 d觀測1次，10 d以后每3～5 d觀測1次;④若出現異常加密觀測。

4 增壓防堵真空預壓效果分析

在天津地區修筑鐵路站場路基，最常采用的軟基處理方法是真空預壓法。按普通堆載預壓方法設計，要達到工后沉降要求(一般路基＜20 cm)，必須進行超載，限制了整個工程的施工進度。采用真空預壓方法可有效解決這一問題。

1)縮短施工工期。真空預壓法處理段施工時間短，而累計沉降量和沉降速率均比堆載預壓要大得多。

2)解決填筑過程中的穩定性問題。真空預壓法在加固軟基過程中，加固區始終處于負壓狀態。土體在負壓狀態下，產生向內的收縮變形，這對路基穩定非常有利。另外，實測沉降資料反映，加固區前期的累計沉降量大，說明土體的固結速度快，地基強度隨之增長，從而增加了地基的抗失穩能力。

3)減少工后沉降。孔隙水壓力實測資料反映，采用真空預壓加固軟基，它的加固深度可達排水板長度以下，能消除下臥軟土層的部分固結沉降。另外，當填土達到設計標高后，真空荷載又相當于3～4 m的超載(真空度80 kPa)，此超載量對減小深層尤其是下臥層的工后壓縮量及地基總的工后沉降也大有益處。

5 結語

增壓式真空預壓在預壓期的沉降量明顯大于常規處理方式，能節約工期，真空預壓設備簡單、輕便、容易操作，具有較高的社會效益和經濟效益。

［1］唐紅，余江，劉輝．真空預壓技術加固深厚軟土地基施工工藝［J］．鐵道建筑，2011(6):99-100．

［2］李彰明．軟土地基加固的理論設計與施工［M］．北京:中國電力出版社，2006．

［3］陳希哲．土力學地基基礎［M］．北京:清華大學出版社，1989．

［4］馮守中．公路軟基處理新技術［M］．北京:人民交通出版社，2008．

U213．1+4

B

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．05．38

1003-1995(2013)05-0126-03

2013-01-25;

2013-02-20

辛杰(1980—)，男，河北靈壽縣人，工程師。

(責任審編 王紅)