真空預壓加固路基施工技術研究

宗朝陽 黃興昌 潘傳宇

中建鐵路投資建設集團有限公司

1 前言

塑料排水板真空預壓加固地基施工技術是排水固結法的一種，廣泛應用于含水量高、壓縮性大、透水性差、強度低的軟弱飽和黏性土地區的地基加固施工。路基填筑預壓通常采用堆載預壓，需要大量的堆載土方，且預壓周期較長，塑料排水板真空預壓加固技術可有效節約軟基處理時間，尤其適用于對周圍受擾動限制的路基地基加固工程。

2 工藝原理

在軟土地基中插打塑料排水板作為排水通道，增加土層的排水途徑，縮短排水距離。在通過真空泵預加荷載的作用下，將土體中的孔隙水通過排水板排出，使土體逐漸固結，加速沉降，從而提高地基的整體承載力，達到加速地基固結的目的。

3 施工方法

3.1 施工準備

繪制塑料排水板施工樁位布置圖。對現場作業人員進行技術交底并組織培訓考核。選擇有代表性的地段進行試驗，確定插板機型號、套管形狀和尺寸、管靴形狀及尺寸和材料等參數。提報塑料排水板、手型接頭、PVC 管、真空膜、土工布等相關材料，并按規定進行檢測進場。編制真空預壓監測方案，保證真空預壓監測相關工作順利實施。

3.2 場地平整

根據要求放設出路基處理邊線并做好明顯標示，然后清除地表雜物并在需要加固路基的地面上填筑橫向排水坡，并鋪設50cm厚的砂礫墊層。砂礫墊層選用天然級配良好的砂礫，含泥量不大于3%～5%，最大粒徑不大于50mm～100mm，寬度寬于路基填筑寬度不小于50cm。

3.3 排水板插打

標定塑料排水板樁位：塑料排水板采用梅花型形布置，樁間距1.0m，根據設計圖紙布置孔位，將塑料排水板位置進行放樣并標識清楚。插板機的選擇與定位：采用履帶式插板機振動插打，打設前根據打設板位標記進行插板機定位并進行機座整平，打設機定位時，管靴與板位標記偏差應控制在±0.05m范圍內，機座整平后要用儀器進行檢測，不合格及時調整。安裝管靴：采用套管式打設法打設，套管形狀為扁平狀，在塔架卷筒上安置塑料排水板，然后將塑料板通過套管從管靴穿出，固定在樁尖上，并一起貼緊管靴對準樁位。調整垂直度：再次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%（1.5cm/m），避免偏差過大出現串孔現象。打設排水板：在打設套管上將設計深度的位置設置明顯標記，以控制排水板的打設深度，當插板機套管（連同管靴和塑料排水板）插入到設計深度后，拔出插板機套管，利用管靴重力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0.5m，如帶出長度大于0.5m，必須在原位旁邊重新插設，打入地基的塑料排水板應為整板，排水板嚴禁接長使用；施工時為順線路逐排插打，且分段長度不宜大于100m。注意事項：塑料排水板施工過程中應安排專人做好相關記錄，及時檢查排水板板位、垂直度、打設深度、外露長度等，符合規范要求后方可移機，否則須在鄰近板位處重打；施工完成后及時清除排水板周圍帶出的泥土，確保外露的排水板不受污染，并在孔洞收縮前及時用中粗砂回填，回填完成后將排水板端頭回折至孔洞進行保護，以便后續連接施工。

3.4 抽真空系統安裝

鋪設并連接真空管網：塑料排水板施工完成后，鋪設并連接真空管網系統，真空管網由主管和支管組成，支管采用φ16mm的PVC軟管，順塑料排水板位置鋪設，采用專用手型接頭與塑料排水板連接；主管采用φ63mmPVC 管，垂直于支管布置，間距為20m～30m，主管和支管間采用PVC 變徑三通、四通連接，并用專用膠水粘結牢固，管網連接應緊密，并預留適當的松弛度，以避免沉降較大時接口脫開。密封溝開挖：密封溝是在塑料排水板加固區邊線外開挖一定深度用于埋設真空膜的溝槽，呈倒梯形，底寬1.0m，深不小于2m，并保證其底面進入不透水層至少0.5m，邊坡坡度1：0.5，密封溝開挖時側壁需平整，如底部或兩側有滲透性較好的夾層，將夾層挖除干凈。鋪設土工布、真空膜：出膜彎管與真空主管、支管連接好后，出口壓盤與地面平齊，并放好下橡膠墊圈，然后鋪設一層針刺長絲土工布和兩層真空膜，鋪膜完畢后沿出口彎管處把膜解開，然后放好上橡膠墊圈及上壓盤，其間抹勻黃油，擰緊螺母，橡膠墊圈與膜間嚴禁有沙粒存在。施工時需注意：土工布鋪設前，將打設塑料排水板留下的孔洞填平，保證鋪設時土工布沒有褶皺；采用專用整體膜，加工后形狀與加固區一致，膜面積每邊長度大于加固區相應邊3m～4m，保證伸入密封溝尺寸滿足封閉要求；鋪設在白天進行且風力不得大于5級，從上風向向下風向伸展，施工人員穿軟底鞋上膜小心進行攤鋪，避免損壞薄膜，加固區四周余留量應基本一致，保證足夠的壓膜尺寸，鋪設時安排專人檢查，發現漏洞立即采用專用膠補封；兩層真空膜鋪完成后在膜上壓適當的小砂堆，以免被風吹壞，同時將鋪好的一布兩膜攤鋪到密封溝底，四周深入密封溝、膜與軟土接觸處要有足夠長度，保證有足夠長的滲徑。密封溝回填：鋪設真空膜后采用黏土將密封溝回填密實，回填前將膜體四周沿密封溝內壁埋入密封溝底，膜體過長時可折疊，但不得鋪至外邊坡以免漏氣，回填土需濕潤并采用人工踩實，土中不應含石子、瓦礫等雜物，保證密封效果。安裝真空泵：真空泵通過專用鋼絲橡膠管與出膜彎管連接，連接需緊密、不漏氣，并在彎管中部設置兩個閥門（止回閥和截止閥），當需要維修抽真空設備時應關閉截止閥，防止膜下真空壓力迅速下降。真空泵的數量根據加固面積大小和形狀綜合配置，一般1000m2～1500m2配置一臺，每塊預壓區域至少配置兩臺。

3.5 監測元件布設

監測元件布設：根據設計要求布設監測元件，主要監測元件有分層沉降儀、水位儀、孔隙水壓力儀、測斜儀、位移觀測樁等。監測元件布設前需編制詳細的真空預壓監測方案，并按照方案中要求進行，安裝完成后及時對監測元件進行調試和測試，保證真空預壓期間正常使用。為保證真空預壓監測工作質量，監測元件布設工作宜交于專業性強的施工隊伍進行。現場檢測包括土樣檢測和原位測試。土樣檢測：在真空預壓前和卸載完成后的適當時機，在加固區內均勻布置取樣孔進行現場取土樣，并送試驗室進行室內土工試驗，以獲取土樣的相關物理、力學性質指標。原位測試：對真空預壓前后的地基進行原位測試，測試的內容包括荷載試驗、靜力觸探、十字板強度試驗，試驗方法和要求執行TB 10018—2018《鐵路工程地質原位測試規程》，試驗由專業監測單位人員操作，并進行數據分析。

3.6 抽真空及堆載填筑

抽真空：先對預壓范圍進行試抽真空，同時檢查真空泵運轉情況及真空膜密封性，發現問題及時處理，加載速率7kPa/天～10kPa/天，一般10 天左右膜下真空壓力達到80KPa 以上。步驟如下：預抽真空至0.03MPa，檢查真空膜是否漏氣；將真空保持在0.03MPa 左右，連續抽真空應直至出水量明顯減少；提高真空至0.06MPa，連續抽真空至出水量明顯減少；提高真空至0.08MPa，連續抽真空至出水量明顯減少；保持真空在0.08MPa，連續抽至無出水。堆載填筑：填筑前先進行抽真空施工，將記錄好的漏氣部位人工補封，待抽真空系統可正常運行后在真空膜上鋪設一層針刺長絲土工布，土工布需將裸露真空膜完全覆蓋；土工布鋪設完成后，其上填筑一層厚度不小于0.5m的細粒土保護層，細粒土保護層填筑需采用人工配合機械攤鋪，防止損傷真空膜，填筑完成后方可進行路基A、B組填料施工。

4 質量要點

插設排水板施工時量測每根排水板的回帶長度，超過0.5m時在原樁位附近重新插打；剪斷塑料排水板施工時采用專人進行量測，外露長度不得小于0.5m；真空管網鋪設連接完成后安排專人重新檢查整個管網，保證各部位連接緊密；采用人工進行踩膜，保證密封溝內真空膜密實，然后先對真空膜密封部位進行回填；設置沉降板時在真空膜上鋪設一層土工布，以保護真空膜不受損傷；路基填筑過程中加強真空膜和觀測元件的保護，加大設備上下膜處保護層厚度；抽真空過程中增加備用發電機和儲油罐，確?，F場用電，保證抽真空持續進行。

5 結語

塑料排水板真空預壓加固技術適用于軟土層較厚、地下水和地表水發育、土質濕軟的地基加固工程，施工效率高，勞動強度小，地基擾動小，且有利于減少現場土方作業。唐曹鐵路TCSG-3標段四工區采用塑料排水板真空預壓加固路基，節省了大量堆載土，且塑料排水板便于大面積機械化施工，可邊抽真空邊進行路基填筑，省去堆載預壓工期，節約了大量施工管理成本，效益顯著。