高真空擊密法在軟基處理中的應用

梅文波,馬軍

摘 要：結合安徽省江南產業集中區軟土地基處理工程實例，對低位高真空分層預壓擊密法在市政工程中軟土路基處理的施工流程、工藝和質量控制進行了闡述和分析，探討高真空擊密法在皖江地區軟土路基設計施工中的應用，供在軟土地基處理的項目在設計施工參考。

關鍵詞：高真空擊密法;軟基處理;工藝;設計

高真空擊密法是采用高真空井點降水加強夯方法來降低被處理土體的含水量，以提高土體密實度。此法通過人為在土層中制造“壓差”，利用“壓差”來快速消散超孔隙水壓力，使軟土中的水快速排出。從而使被處理土體形成一定厚度的超固結“硬殼層”。由于“硬殼層”的存在，使得表層荷載有效擴散，減少了因荷載不均勻產生的不均勻沉降。

1 工程概況

龍騰大道為新建道路，位于安徽省江南產業集中區，在建段基本與長江平行走向，最近處不足2公里，道路起點與鳳鳴大道相交，終至青通橋池州側引橋橋頭，道路全長11 433.5 m，規劃紅線寬度為80 m，近期按城市主干路實施，道路紅線寬45 m，設計速度為60 km/h，雙向六車道。此次為龍騰大道試驗段，設計起點為觀梅干渠，與現狀龍騰大道順接，終點與黃山北路相交，道路為東西走向，設計全長164.5 m。

沿線地層主要為第四系素填土、沖積成因的黏性土和淤泥層和第四系坡殘積的黏土層。沿線地層變化不大。

第①層：素填土，該層主要以粘性土為主，新近堆填，未完成自重固結，上部為耕土，含較多植物根系。

第②層：粉質黏土，黃色，可塑狀，含少量褐紅色氧化物，切面光滑，干強度中等。

第③層：淤泥質粉質黏土，層厚1.40 m～23.30 m，層頂埋深0.50 m～6.00 m，層底標高-16.39 m～3.12 m。灰黑、灰褐色，流～軟塑狀，該層以淤泥質粉質粘土為主，含少量淤泥質粘土、少量軟、流塑狀粉質粘土及少量有機質及腐殖質，具腥臭味。部分地段有團狀分布的粉細砂。

第④層：黏土，黃、褐黃色，硬塑，干強度高，高韌性。該層含少量褐紅色氧化物。局部夾少量圓礫、礫砂等。

第⑤層：中風化泥質砂巖。紫紅色，中風化。巖體較完整，屬極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ類。鉆探提取物為碎塊，受雨水浸泡后承載力會顯著降低，具有很強的軟化性。

根據勘探成果分析，龍騰大道場地軟土厚度較大，分布廣泛，需進行道路軟基處理設計。

2 工藝流程及處理方案

2.1 地基處理路段

本次地基處理總長164.459 m，主要為④層淤泥質粉質粘土分布，層底埋深6.8 m～19.1 m。

2.2 地基處理寬度

地基處理寬度按“坡腳線處外擴不小于2 m”的原則確定。

2.3 地基處理主要內容和工藝流程

低位高真空分層預壓擊密法的主要施工步驟如下：

（1）施工準備。（2）清表，并開挖或回填整平場地。（3）密封溝施工。（4）插設塑料排水板。（5）鋪設土工布和密封膜，安裝低位預壓系統。（6）低位預壓。（7）回填山皮石、高真空擊密施工。（8）回填并分層碾壓。（9）交工驗收。

2.4 施工前準備

對道路進行現場測量放線，確定各施工分區的位置以及地基處理邊線。

2.5 低位預壓施工

（1）開挖密封溝。在地基處理邊界處開挖密封溝，密封溝底部要求進入到④淤泥質粉質粘土層中至少0.5 m。（2）插設排水板。塑料排水板采用B型，間距0.9 m，正方形布置。排水板長度打設到④淤泥質土層底部以上0.5 m，平均插設深度為17.4 m。因淤泥質粘土層的層底埋深是變化的，需要在施工中控制。（3）預壓管路鋪設。在整平場地面上鋪設水平排水管路，包括主管和支管，支管間距1.8 m，通過承插接頭與排水板連接;主管垂直于支管布置，間距30 m。（4）安裝低位預壓系統、低位運行。在水平排水管路系統頂面鋪設1層200 g/m2的無紡土工布、2層12絲真空膜，土工布、真空膜周邊要全部埋入密封溝中并用粘土壓實。低位預壓時間根據工后沉降控制指標、沉降觀測記錄和固結度的比較結果確定。初步確定預壓的時間為90天。待達到以下卸載標準即可卸載：固結度達到85%以上;連續5天平均沉降小于2 mm/天。（5）高真空擊密施工。卸載后回填1.0 m厚山皮石后進行高真空擊密施工，回填山皮石要求最大粒徑不大于20 cm，含泥量不大于10%。地下水位降至地面以下1.5 m～2.0 m后進行第一遍擊密，擊密過程中不中斷排水。擊密施工參數共進行兩遍點夯一遍滿夯。點夯擊密能量2 000 kN·m，擊數6擊;兩遍點夯的夯點位置均按照梅花形布置。滿夯擊密能量800 kN·m，擊數1～2擊，錘印相互搭接1/4錘徑。在操作過程中需要根據現場工況及處理效果調整相關參數。（6）回填并碾壓，交付驗收。低位高真空分層預壓擊密施工完成后，回填山皮石并分層碾壓至路床底后交付驗收。驗收標準：處理后交工標高不高于路床底標高;交工面承載力特征值120 kPa（28天休止期后驗收）;交工面回彈模量30 MPa（28天休止期后驗收）。

3 信息監測及試驗分析

本工法的施工過程為信息化施工，施工之前結合勘察報告進行靜力觸探試驗進一步了解場地內土層分布情況;施工過程中對地表沉降、孔隙水壓力、真空度、水位進行監測;施工后進行靜力觸探試驗，對各項監測結果進行詳細記錄和分析，及時了解場地加固效果，并根據監測結果來指導施工，調整施工參數。

3.1 表層沉降監測

分別在低位預壓階段和高真空擊密階段進行表層沉降觀測。（1）低位預壓階段：設置沉降標觀測預壓期間的沉降量。表層沉降監測數據用于調整加載速率、預測沉降趨勢、確定預壓卸載時間，控制加載速度確保施工安全，為施工期間的沉降量的計算提供依據。其主要工作內容包括：埋設沉降板、沉降觀測、繪制沉降曲線、加載與時間的變化曲線，計算固結度等。開始預壓后每天觀測一次，待沉降速率穩定后（一般開始預壓30天后）可調整至2～3天觀測一次。（2）高真空擊密階段：在地基處理路段沿線上設置方格網測量處理前后的標高，了解高真空擊密前后產生的沉降量、地基處理加固效果和夯實情況，觀測點位置由施工單位根據間距要求自行確定。

3.2 孔隙水壓力監測

在試驗區埋設1組孔隙水壓力觀測點，在處理深度范圍內每隔2 m～3 m深度設置一個孔壓計。孔隙水壓力的監測頻率應先緊后松，開始預壓后每天觀測一次，待沉降速率穩定后（一般開始預壓30天后）可調整至2～3天觀測一次。

3.3 真空度的監測

通過對場地內埋設的真空計監測，掌握真空度的變化情況，根據監測結果不斷調整真空系統，確保整個真空系統保持最佳。

3.4 靜力觸探試驗

結合原有的勘察報告在地基處理路段沿線布置一定數量的靜力觸探點。在地基處理范圍內，設置不少于3個的靜力觸探試驗點，分別于處理前、低位預壓后、高真空擊密后在同一位置進行測試，靜力觸探試驗孔深不小于處理埋深。

3.5 水位觀測

為掌握在處理過程中地下水位隨時間變化規律，在高真空擊密施工前埋設地下水位管，在高真空擊密期間，進行地下水位觀測。開始10天內每天觀測2次（早、晚），以后每天觀測1次。每個施工小區設置1個水位觀測孔，位置由施工單位根據現場分區自行確定。

4 結論

該試驗段竣工使用至今，對其表觀及監測數據綜合分析發現，沉降觀測指標都在規范允許的正常沉降范圍內，與現狀銜接處及全線未發現明顯的沉降差異，試驗段與現狀龍騰大道連通使用后行駛功能良好。此例表明該法通過深層處理，滿足規范工后沉降，不均勻沉降的同時，在淺層形成了一個“硬殼層”，由于“硬殼層”硬殼層的存在，使的表層荷載有效擴散，減少了因荷載不均產生的沉降。此法對降低土層的含水量，提高密實度、承載力及減少工后沉降和差異沉降方面都有優點，在試驗段實施效果良好，建議在軟土地區中推廣應用。

參考文獻：

[1]JTG D30-2015，公路路基設計規范[S].北京：人民交通出版社，2007.

[2]JTG/D31-02-2013，公路軟土地基路堤設計與施工技術細則[S].北京：人民交通出版社，2013.