真空預壓技術在公路軟基處理中的應用

王亞普 王智慧

摘 要： 隨著改革開放的不斷深入，我國公路事業也得到了極大的發展。作為一種新型地基加固方式，真空預壓技術在公路軟基加固中得到了廣泛地應用與推廣。本文主要對軟土性質及真空預壓的概況、施工工藝、質量檢測進行了分析與探究。

關鍵詞： 真空預壓；公路工程；軟土路基

一、軟土性質及真空預壓的概況

1、軟土性質分析

我國地域廣闊、地質結構復雜多樣，存在著大量的軟土土質，這種土質一般具有強度低、滲透程度差、靈敏度高、壓縮性高以及孔隙比大等特點。這種地質結構給工程建設帶來了很大的困擾，特別是在地基處理中會面臨著許多難題，因此軟土路基的處理問題是軟土地質公路建設中一個非常關鍵的問題，處理的好壞直接影響著公路建設的質量。根據《公路工程名詞術語》中對軟土的定義，軟土主要指“天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土”，其主要成分有淤泥、淤泥土質和泥炭。

2、真空預壓的概況

真空預壓法作為軟基處理的主要方法之一，該方法利用真空負壓作為超載預壓荷載，屬于排水固結法的升級，能較好地解決常見堆載施工的缺陷，其具有造價低、材料省、無污染、質量穩定等特點。其作用原理為在需要加固的軟土地基表面先鋪設砂墊層，然后埋設垂直排水管道，再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過砂墊層內埋設的吸水管道，用真空裝置進行抽氣，使其形成真空，增加地基的有效應力。當抽真空時，先后在地表砂墊層及豎向排水通道內逐步形成負壓，使土體內部與排水通道、墊層之間形成壓差。在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，從而使土體固結。

二、工程概況

某擬建公路所處地勢起伏，水網密布，以耕地、溝、塘為主，根據該地區的地質資料，該地區以粉土和粘性土為主，素填土廣泛地分布于地表表面，根據鉆孔勘探數據，整個工程場地土層分布較為均勻，淺層素填土以粘性土為主，局部有少量碎石，另外有一些根植土。淺層素填土下方存在厚度約11m左右的淤泥質粉質粘土，該土層具有高壓縮性、中等韌性、含水量大、空隙率大等特征，屬于軟土地基。由于該公路所處地段屬于典型的軟土地基，所以在該路段采用真空預壓技術進行公路路基的施工，

三、公路軟基處理真空預壓施工工藝

1、施工準備

作為一種新型軟基加固技術，真空預壓施工極為復雜，為此必須做好施工準備工作。首先，在加固區邊界定位中施工單位必須嚴格遵循路基軟土地基設計圖進行確定，隨后將加固區內的雜物清理干凈，如草根等，場地高度差必須控制在15厘米以內，地基土則必須進行放樣測量。并檢驗沙袋、聚氯乙烯薄膜及中粗砂是否符合技術標準及設計要求，并將檢驗報告提交監理工程師審核批準。在取得監理工程師批準后，開始進行真空預壓的下一步施工。

2、鋪設砂墊層

在抽真空過程中，砂墊層的功能就是將豎向排水體進入墊層內的滲流水從土體內及時排除，縮短土層固結時間，并避免土顆粒堵塞排水系統等情況的出現。墊層質量對軟基加固效果與預壓時間起到直接的影響。當地基表層厚度符合施工要求后，其承載力將大大提升，在運輸機械行駛過程中，通常選用機械分堆攤鋪法進行施工，也就是先進行多個干砂堆的鋪設，再通過機械或人工的方式進行鋪平。當其承載力較低時，可以選用順序推進攤鋪法進行施工。工程要求與地質條件是決定豎向排水體的主要因素，在軟土層厚度低于5米、薄粉砂夾層較多的情況下，如其固結速度符合施工規定，則不需要進行豎向排水體的設置。當加固地基具有較深的淤泥層，則必須進行抽真空系統與豎向排水系統的同時設置。

3、真空預壓施工

主管與濾管是砂墊層內埋設的主要管道，其功能就是進行真空壓力的傳遞與排出流入砂墊層的水，一般選用自來水管與PVC管作為主管與濾管的主要材料。高速公路軟基施工中，都會選用條形、魚刺形作為主管、濾管的平面布置形式。本工程選用雙排魚刺形作為主管、濾管的布設形式，布置過程中，應確保循環管放置的合理性。選用橡膠軟管作為各管連接的主要材料，對路基沉降問題進行有效處理。

在水平排水砂墊層中部埋設濾管，并在其上方進行砂覆蓋層設置，厚度為0.15到0.2米之間，避免濾水管上尖利物體將密封膜穿破。主管的作用就是將真空度均勻傳遞給濾管，通常不進行孔洞的搭設，并確保主管直徑在濾管以下。

沿加固區邊界進行密封溝開挖，其深度必須滿足地下水位，并將透水層切斷，溝底寬度則控制在0.4米以上，這樣可以確保密封膜和溝底粘土之間的緊密性。沿密封溝外溝沿設置圍堰位置，并通過粘土夯筑。

為提高真空預壓工程的質量，必須重視其密封性。密封膜作為真空預壓工程密封的主要材料，必須具有較輕的重量、較高的強度、韌性及良好的抗老化能力等。本工程選用的密封膜為聚氯乙烯薄膜。每一層密封膜鋪設完，應對膜面進行詳細檢查，如存在問題，必須對其進行立即修正。在密封溝內側坡面位置將剩余部分鋪平，如太長，必須將其折到溝底，不能在外側坡上進行鋪設。加工薄膜過程中，應對密封溝埋設部分進行充分考慮，不能拉的過緊，避免損壞薄膜情況的出現。

四、公路軟基處理真空預壓質量檢測

為了考察該技術的有效性，在施工前對土樣進行了含水率試驗、干密度試驗等試驗，并在施工完成半年以后，再次在原地取土樣，進行同樣的試驗。通過對各項指標的對比發現，預壓前后軟土路基的含水量有較為明顯的下降，在預壓前，各個取土深度的含水量基本都在40%以上，最大含水量達到47%，最低為37%；而在預壓之后，基本含水量都在40%以下，最大為39%，最低為32%；干密度也有所提高，預壓前干密度范圍在1.02～1.21g/cm3之間，預壓后范圍在1.41～1.49g/cm3之間。

為了對施工路段的地基沉降變形情況進行實時監測，施工隊監測人員在監測斷面埋設了測斜管、分層沉降環、孔隙水應力計等設備，主要監測包括地基沉降監測、水平位移監測、孔隙水壓力監測等。根據檢測，在沉降方面，施工后半年最大沉降的沉降量為1524mm，斷面最大平均沉降為1413mm，有效地減少了后期的固結沉降；在水平位移方面，某斷面地表水平位移達到65mm，與之間隔100m的斷面水平位移達到61mm，這說明真空預壓方法可以避免路基發生剪切破壞；在孔隙水壓力方面，傳感器數據顯示從加載開始，各監測點的孔隙水壓力明顯下降，同時發現，由于停電等原因導致膜下真空度下降，砂井中的孔隙水壓力會立即變大。這說明真空產生的負壓力對孔隙水壓力作用明顯，從上述監測可以看出，真空預壓法可以較好地解決軟土路基處理的難題，是比較理想和經濟的軟土路基處理方法。

五、結束語

綜上所述，隨著科學技術的不斷進步，大量新技術、新結構、新工藝、新材料等涌入公路工程建設，在將其廣泛用于生產實踐的同時，也推動了我國道路交通事業的快速發展。在公路工程快速發展的同時，還存在諸多病害問題，如軟土地基等，為有效避免該現象的出現，施工單位必須重視軟基加固技術的應用，有效提升施工技術水平，規范施工流程，才能確保公路工程施工質量，推動公路工程建設事業快速發展。

參考文獻

[1] 陳平山，房營光，莫海鴻，張功新，董志良. 真空預壓法加固軟基三維有限元計算[J]. 巖土工程學報. 2011（04）.

[2] 黃毓民，孫好善. 真空預壓法在道路軟基處理工程中的應用[J]. 有色冶金設計與研究. 2012（03）.

[3] 汪令松，周懷民，齊永正. 真空預壓法加固機理分析[J]. 安徽冶金科技職業學院學報. 2011（02）.

[4] 黃廣仁，洪亮，李鈞強. 真空預壓法在高速公路收費站軟基處理工程中的應用[J]. 浙江建筑. 2016（S1）.