真空堆載聯合預壓法在公路軟基處理中的應用

曹 飛

（河南省公路工程局集團有限公司，河南 鄭州 450000）

在公路工程建設中，地基處理是建設過程中最重要也是最基礎的部分。由于我國各個地區受環境、氣候等因素的影響，地質方面存在較大差異，再加之軟土地基自身的特點，加大了地基處理難度。如果沒有將軟土地基的問題處理好，將會給人們的生命財產問題造成嚴重威脅，所以，在實際施工過程中，要提高軟土地基的施工質量，保證選擇的地基符合施工的標準，另外，在施工前對軟土地基進行有效的勘察，為日后的建設奠定良好的基礎。

1 軟土地基特性

1.1 孔隙較大

在其他因素相同的情況下，對于軟土和一般泥土來說，軟土孔隙比較大，因為軟土含水量大，導致泥土顆粒之間出現分散，進行擴散，打破了內部的堅實構造，泥土在不經意間松散，久而久之，導致孔隙變大。

1.2 靈敏度高

主要表現在對觸變性非常敏感，在這種情況下，如果選用轟動的方法來處理軟土，會破壞土質構造，導致軟土地基的強度大大降低，嚴重的話會出現稀釋、側面擠出、土質沉降等現象，影響工程的施工質量。

1.3 緊縮性強

在施工的初步階段，由于壓力較小，軟土地基的緊縮過程相對緩慢，不會太明顯，但是，隨著時間的增加，當壓力達到規定點時，就會出現明顯的下降趨勢，隨后會再次出現1～3個不同標準線的降低點。整個過程中，軟土地基的緊縮曲線會呈現出一個從緩慢到突變的進程，緊縮性明顯增強。

1.4 透水性差

軟土地基的排水性能非常差，水浸透參數標準值很低，達到10 cm就會出現滲漏，導致孔隙壓力增大，影響地質的沉降過程和最終結果，因為土質的不同，軟土地基的沉降幅度比普通土質地基的沉降幅度更大，沉降時間更長。

1.5 含水量過高

軟土地基主要由黏土和粉土等細微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機質土、泥炭以及松散砂等土層構成，由于含水量大，所以土質比較松軟，容易出現沉降。

2 工程概況

某公路工程為雙向四車道，總長度為3.3 km，所處路段淤泥質土較為嚴重。為有效處理軟土地基問題，經分析決定選用真空聯合堆載預壓法進行施工處理，施工時可選用振動沉管、靜壓式插板機等打設排水板，且進行排水板深度自動記錄儀的安裝。本工程以“C”型板做排水板，以非再生料作為極芯材料。可按正方形設置排水板，1 m為其間距，長度為18.5 m～25 m，3 597.64 m為總長度。在施工前，應做好施工現場地質勘查工作，勘查結果顯示，海漫灘地貌，可通過人工方式回填施工。沖填砂土層為施工現場主要路段表層類型，塊石回填的臨時路則為少數路段類型。地面標高在-2.7 m～3.5 m，整體而言具有較為平坦的地勢情況。各土層情況見表1。

表1 土層狀況表

3 施工重點及難點分析

3.1 淤泥層具有較大厚度

松散～稍密填土位于本工程施工段路基土上部，深厚海相淤泥位于中部，且16 m～30 m為其厚度范圍，因該層具有較大厚度，將大大提升其含水量，最高可達到90 %左右。同時因此土層具有流變、觸變等特點，極易出現路基沉降、失穩等現象，這也是本工程施工的難度，即淤泥層具有較大厚度。

3.2 淤泥層較大且含水率高

因本路段具有較大淤泥層厚度及較高含水率，如何選取軟基施工方式極為關鍵，不僅要與路基技術標準相符，還應合理控制工程造價。在綜合考慮本工程軟土層厚度、物理力學特點及經濟性等因素的基礎上，決定選用施工成本較低的排水固結法進行施工。以路堤自重作為預壓荷載，在排水固結法施工中，真空聯合堆載法的合理應用，可加快路基軟土固結速度，提高路基穩定性，且能減短工期。

4 真空堆載聯合預壓法施工流程

4.1 地表清理

施工前，應先將地表雜物清理干凈，如樹根、雜草或表層腐殖土，30 cm為耕植土厚度控制范圍。隨后將土工布鋪設其上，并進行素土回填，厚度范圍為80 cm～100 cm，相比路邊地面，砂墊層底面應高出一些，為排水提供方便。

4.2 鋪設墊層

完成地表清理工作后，即可進行中粗砂（60 cm）墊層鋪設，所選中粗砂應具有良好透水性，要求在5×10-3cm/s以上控制其滲透系數，含泥量則控制在5 %以下，并在指定位置埋設斷面觀測儀。

4.3 塑料排水板設置

塑料排水板設置前，應按照樁位圖做好樁位放樣工作，同時應根據設計要求，選取振動沉管、靜壓式插板機打設排水板，且進行排水板打深自動記錄儀的安裝。以C型板作為排水板，以非再生料作為極芯材料。在施工時，以正方形布設排水板，1 m為其間距。在砂墊層頂進行施工，塑料排水板板頭剪斷后，應保證露出砂墊層200 mm以上。向砂墊層內埋入其端頭，插板被中粗砂填滿之后，將有孔洞產生于板周圍。打設過程中回帶應控制在500 mm以內，并在總根數5 %以內控制回帶根數，同時必須在50 mm以內控制排水板平面定位偏差，如雜填土內插板難度較大，則可選用引孔法施工。

4.4 鋪設濾管及安裝真空設備

設置塑料排水板之后，即可進行重點斷面監測儀器埋設，并由此進行監測。為保證施工質量，需再次做好場地清理工作并整平，保證其平整度滿足設計要求。隨后即可進行濾管鋪設。一般主管無須打孔，而濾管需打孔，且保證打孔均勻，通常打孔施工可交錯實施，且將土工布（200 g/m2）包裹其外。選取鋼絲橡膠管連接兩根管，即主管與濾管，且做好綁扎工作，為避免路基沉降之后出現拉脫問題，應合理控制鋼絲橡膠管的長度。一般在砂墊層中部埋設濾管，同時還需埋設全部儀器設備的出膜裝置。

在真空設備安裝時，可采取射流式真空泵，7.5 kW為其最小電機功率，根據施工實際情況，一般不宜選用柴油機等作為真空泵動力，同時，須將泵后真空壓力控制在96 kPa以上。要求在加固范圍四周合理設置真空泵，避免布設集中化。

4.5 開挖密封溝

在不透氣土層以下位置控制密封溝深度，即在1.5 m以上，并及時回填黏土，做好壓實工作。隨后進行密封膜鋪設，并將一層無紡土工布+3層密封膜鋪設到中粗砂頂面，此時需進行真空加載施工，并對地表沉降、水平位移與膜下真空壓力等進行觀測，當膜下持續10天以上真空壓力滿足80 kPa需求，即可進行上層土工布鋪設，并進行中粗砂墊層（50 cm）鋪筑，并對路堤進行分級填筑，直到滿足設計路床頂面高程。

4.6 真空卸載

真空聯合堆載預壓施工后，如監測評估報告滿足卸載技術要求（見表2），即可進行真空卸載。

表2 卸載技術要求

5 真空堆載聯合預壓法加固效果分析

本工程可選用十字板試驗、鉆孔取土試驗進行加固效果檢驗，其檢測結果如下所示。

5.1 十字板試驗檢測結果

加固前，抗剪強度范圍為5.73 kPa～14.03 kPa；加固后，該值不斷增加，具體為40.13 kPa～44.44 kPa，由此可見，通過真空堆載聯合預壓法施工，可有效提升軟土地基抗剪強度，1.92～6.22為平均增長倍數。

5.2 鉆孔取土試驗檢測結果

通過表3可見，真空堆載聯合預壓法處理后，軟土地基含水率、孔隙比及直接快剪凝聚力都有所改變，可滿足施工規范規定。

表3 鉆孔取土試驗檢測結果

結語

綜上所述，隨著我國國民經濟的不斷提升，公路工程建設取得突飛猛進的發展，真空堆載聯合預壓法作為公路軟基施工處理的主要方式，該施工工藝的應用，不僅能夠提升路基的承載力，還能增強道路的安全性和穩定性，同時可有效延長公路使用壽命，從而受到人們的廣泛重視。