真空堆載聯合預壓法在道路軟基處理中的運用研究

徐維杰

（珠海聯港市政園林綠化工程有限公司，廣東 珠海 519040）

1 引言

軟土地基是市政道路工程中較為常見的病害類型，其物理力學性質較為特殊，高壓縮性、高流變性綜合作用之下，極易產生不均勻沉降問題，致使路堤失穩塌陷，影響道路工程的正常運行。近年來，我國建設工程發展迅速，有關該種地基的加固處理技術也是層出不窮，真空堆載聯合預壓法就是頗具代表性的類型，有諸多學者曾就進行過探索研究。其中安曉明[1]引入工程案例，對抽真空預備階段、實施階段以及聯合堆載階段進行梳理細化，經過沉降監測發現，區域內地基沉降漸趨平穩，可以從原有的8.8 cm/d 降低至0.4 cm/d，加固效能良好。譚舟洋[2]同樣引入案例分析，將側重點放在了排水、密封系統的設置上，最后取得的加固處理效果同樣十分可觀。本文綜合汲取現有研究成果優勢，結合具體地質分析結果進行方案設計、比選，梳理排水板打設、黏土密封墻施工、真空裝置選型、真空抽取及卸載等細節，希望能為軟土地基處理工作提供有益借鑒。

2 真空堆載聯合預壓法簡介

真空堆載聯合預壓法被普遍應用于軟基處理項目之中，具有工后沉降少、施工耗時短的鮮明特征。其同時利用了真空預壓、堆載預壓優勢，真空預壓應用環節需要從軟基表面入手，均勻鋪設砂墊層，并埋設吸水管道、加覆密封膜，然后在基礎內部增設排水體，用真空泵抽去地層內多余空氣，間接擠出孔隙水，使得軟基地層孔隙水壓力下降，最終形成負壓固結效應，提升土體本身的承載能力。堆載預壓法應用環節，則需要在軟基表面堆積土方，土方在引力作用下施加垂直向下的作用力，使得孔隙水壓力增大，進而沿通道排出，保障土體有效應力的提升。將二者聯合使用，既汲取了負壓固結的優越性，又兼顧了增壓固結的便捷性，極大減少了工后沉降風險。

3 軟基加固處理方案設計

為清晰說明真空堆載聯合預壓法的應用要點，本文結合高欄港經濟區平沙新城起步區傍德路軟基處理工程案例輔助闡述。道路位于平沙新城起步區內，總長度1 476.493 m，路幅寬度20 m。根據野外鉆探結果，現場結露地層分布情況較為清晰，自上而下分別為：（1）人工填土，呈褐色、灰褐色，由黏性土混合少量石英砂構成，層厚0.80～5.20 m；（2）第四系海陸交互相沉積層，由淤泥、黏土、淤泥質黏土、粗砂等組成；（3）第四系殘積砂質黏性土，呈褐灰、灰白色，由花崗巖風化殘積形成；（4）燕山期侵入花崗巖，呈青灰色。對現場地質條件進行評估分析后發現，該地第四系海陸交互相沉積層富含淤泥、淤泥質黏土，呈現出流塑狀態，壓縮性高且強度低，具有一定的沉降風險，第四系殘積砂質黏性土壓縮性較高，浸水后還可能出現崩解問題，因此需要進行額外處理。綜合周邊構筑物情況、地層分布特征后，本次工程選擇了真空聯合堆載預壓處理方法，在整平、清理后的地基上設置黏土密封墻，均勻鋪設一層中粗砂墊層，同時埋設監測儀器，然后打設塑料排水板，安裝濾管、真空設備等，在此基礎上開挖密封溝、監控地表沉降情況，待到膜下真空壓力降至80 kPa 并持續10 d 之后，鋪設土工布與中粗砂墊層，逐級填筑直至標高，加荷計劃可見表1。

表1 真空聯合堆載預壓加荷計劃表

4 真空堆載聯合預壓法應用策略

4.1 前期準備

真空堆載聯合預壓法施工應用之前，需要細致清理場地，其中耕植土清理厚度控制在30 cm 以內，建筑物基礎則要清至底面，并做好排水降水工作，防止后期被地下水浸泡，若現場有溝塘存在，還需要清除浮淤。完成后及時整平，對于凹陷部分要做好回填壓實工作，整平面保持一定坡度，通常在2%～4%較為適宜。同時準備好堆載土方，根據實際情況選擇欠載預壓、等載預壓等方案，部分工程對沉降較為敏感，要優先使用等載、超載預壓方案。根據真空堆載聯合預壓法應用原理，軟基表面應當覆蓋一層砂墊層，其中膜下砂墊層起到防護作用，要在排水板打設完成后鋪設，注意檢查厚度、確保壓實。膜上砂墊層則起到固定作用，敷設于土工布之上，操作時應當分層推進，采用人工或小型機械施工方法，避免密封膜被損壞。

4.2 排水板打設

塑料排水板是真空堆載聯合預壓法中較為關鍵的構件類型，主要用于增加土層豎向排水途徑，加快土層固結硬化速度，打設過程中可以采用振動沉管方式，也可以采取靜壓式插板機施工，配合自動檢測設備做好打設深度把控。為保證排水板質量，打入土內的構件不允許有接頭，且最后外露長度要適宜，通常大于或等于200 mm，端頭彎折埋回砂墊層中，周邊若有孔洞，還需要用中粗砂填滿封嚴。整個搭設過程中，回帶長度不能大于500 mm，根數不能超過總數的5%，把控好平面定位偏差，將偏差值控制在50 mm 以內。排水板性能指標可見表2。

表2 排水板性能指標

4.3 黏土密封墻施工

為提升施工效率，黏土密封墻施工環節，使用了雙軸深層攪拌設備輔助操作，考慮到現場密封墻寬度較大，整體保持在1.2 m 以上，因此，單軸攪拌直徑設為700 mm，相鄰單元之間保持200 mm 的搭接寬度，減少后期開裂風險。黏土漿是該工序中用量最大的材料，使用現場挖出的黏土制作，摻入量保持在20%以上，泥漿比重控制在1.3。經過試驗篩選后，發現黏土本身質地較細，在100～300 目篩網條件下，通過率可以達到90%以上，符合黏土密封墻施工需求。注意黏土密封墻的修建深度務必要把控得當，需要穿過透水層2 m 以上以達到隔離效果，且總深度維持在6 m 以上。施工完畢后及時進行質量檢測，樣本滲透系數不能超過1×10-5cm/s[3]。

4.4 真空裝置布置

真空裝置的布設分為3 步：第一步，真空泵安裝。本工程使用射流式裝備，真空壓力可以達到96 kPa 以上，注意真空泵動力要盡可能可靠，避免使用汽、柴油機，保障機械運行連續性，若使用電機，則功率不能低于7.5 kW。泵體之上應當配備真空表、止回閥等，定期檢驗檢測保證精度。第二步，管道安裝，包含主管和濾管，其中濾管安裝需要打孔，直徑控制在6 mm，相鄰兩孔間隔100 mm，交錯分布確保均勻性。為保證密封外層應當包裹200 g/m2的土工布，連接點用橡膠管加固，注意留出一定預備長度，防止沉降導致的拉脫、斷開風險。第三步，測頭安裝，包括膜下真空測頭、排水板真空測頭等。

4.5 密封膜鋪設

密封膜鋪設之前應當經過系統的質量檢測，且生產指標符合一次加工要求。為確保密閉性，現場需要鋪設3 層膜體，分層施工且做好把控，表面不能過于緊繃，謹防張拉應力破壞膜體結構。在密封膜上下位置，還應當設置一層無紡土工布，用以保護密封膜材料。下層土工布鋪設務必要平整，不能出現雜物、碎石等尖銳物品，邊緣埋入密封溝，深度要保持在1 m以上。若現場覆蓋范圍較大，土工布需要進行接合縫補，則縫合寬度應當適宜，通常不能小于5 m，若使用直接搭接的方式，則寬度要擴大至50 cm，土工布及密封膜性能指標見表3。

表3 土工布及密封膜性能指標

4.6 沉降觀測

沉降指標是判斷施工進展及施工效果的主要依據，要按照圖紙所述嚴格布設沉降板。本工程中沿路縱布設觀測斷面，相鄰沉降標之間間隔100 m，均勻埋設于路堤中心，以及路肩、坡趾等處。沉降板安裝環節，應采用直徑40 mm 左右的測桿，外部設置保護套管，直徑維持在100 mm 左右，向下與鋼底板相連接，底板尺寸應大于或等于50 cm×50 cm，厚度為5 mm。套管上部還應加蓋風口，防止雜物落入影響觀測，整體的觀測精度要控制在1 mm 以內。

4.7 抽真空與真空卸載

所有設施、設備就位之后，要及時開展抽真空試驗，查看密封膜是否固結緊密，若發現漏洞問題要及時修補。試驗完畢后進行抽真空施工，同步檢測真空度指標，當真空度顯示達到80 kPa，且抽氣持續10 d 之后，即可進行路堤填筑工作。注意抽真空環節對操作連續性的要求較高，要盡可能避免間斷，若出現停電、斷電等意外情況時，要及時啟動備用電源，發電機輸入電壓控制在（380±10）V，保證真空泵的連續運行。此外，真空度的檢測精度必須符合要求，每10 d 檢驗一次真空表，對于檢驗不合格的構件要及時更換。待到沉降速率達標之后，著手進行真空卸載工作，按劃分區域逐一卸載，每個單元采用3 級卸載方式，相鄰兩級之間空出2 d 的緩沖時間，用以觀測沉降是否達標。

5 結語

綜上所述，真空堆載聯合預壓法綜合性能優良，能夠較好地解決道路工程軟土地基分布問題，排除潛在的沉降、塌陷風險，保障工程順利進行。實踐中務必要樹立全過程質量管控意識，結合現場地質調查、環境調查情況編制系統的施工方案，做好施工前的清基、整平工作，按照設計方案打設排水板，將平面定位誤差控制在50 mm 以內，選擇適宜的真空裝置，同步監測真空壓力和沉降情況。鋪設土工布、密封膜時，也要把握好搭接寬度、松弛度等，完成后及時開展質量檢測。最后開展抽真空和逐級真空卸載操作，整個步驟連續進行、環環相扣，為道路工程的順暢運行奠定堅實基礎。