王青城

(黔東南州交通勘察設(shè)計(jì)院)

0 前言

軟土地區(qū)在我國分布廣泛，大量的公路修筑在軟土地基上，軟土由于其含水量大、壓縮性高、承載能力低的不利特點(diǎn)，給公路工程建設(shè)帶來較大的影響和隱患。針對(duì)該問題，目前公路路基處理方法中常用的是堆載預(yù)壓法和復(fù)合地基處理等方法，但是這些方法較難滿足施工穩(wěn)定、工期和工后沉降的要求，真空預(yù)壓法則在這些方面有著非常大的優(yōu)勢(shì)。

1 真空排水預(yù)壓法的機(jī)理

真空預(yù)壓法處理地基時(shí)，首先在原地基表面鋪設(shè)一定厚度的砂墊層，作為水平排水體，然后在土體中打入袋裝砂井或塑料排水板(以下統(tǒng)稱砂井)，作為豎向排水體，再將不透氣的薄膜鋪設(shè)在需要加固的軟土地基表面砂墊層上，薄膜四周埋入土中。通過抽真空裝置產(chǎn)生負(fù)壓，再借助于埋設(shè)在砂墊層中的管道，將薄膜下土體間的空氣抽出，使其形成相對(duì)負(fù)壓，由于砂井滲透性較大，該負(fù)壓能夠傳遞到砂井中，并且在砂井和周圍土體之間形成孔壓差，使土體中的孔隙水流入砂井并被排出，以達(dá)到固結(jié)。

2 真空預(yù)壓進(jìn)行排水固結(jié)施工要求

(1)加固區(qū)必須與外界大氣和加固區(qū)外土體有較好的隔水隔氣層。

(2)加固土體內(nèi)必須有良好的真空壓力傳遞通道和排水排氣通道。

(3)必須有性能良好的、連續(xù)的抽真空設(shè)備，并保證固結(jié)期內(nèi)膜下真空壓力滿足設(shè)計(jì)要求。

3 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)嚴(yán)把關(guān)鍵材料關(guān)。

真空排水預(yù)壓加固要取得良好的效果，關(guān)鍵的一點(diǎn)就是要保證真空預(yù)壓取得效果。換句話說，就是說要保證加固區(qū)有好的密封，真空度能盡快地、損失盡可能少地傳遞到垂直排水通道的深部，而實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)首要選好加固中所用的關(guān)鍵材料，它們主要是塑料排水板和密封膜。即要選擇通水量大的塑料排水板作為垂直排水通道和密封性好的密封膜。

(2)嚴(yán)格實(shí)施各道施工工藝。

真空排水預(yù)壓要達(dá)到預(yù)期的效果，主要材料嚴(yán)格選定后，從施工工藝來說，也要嚴(yán)格控制，因?yàn)檎婵张潘A(yù)壓的工序都是環(huán)環(huán)相扣，每一環(huán)做不好都會(huì)影響真空度的大小，就會(huì)影響預(yù)壓的效果。這關(guān)鍵要把好鋪膜、密封溝挖填、膜上加載等幾個(gè)環(huán)節(jié)的施工控制關(guān)。

4 工程案例

4.1 工程概況

某高速公路既是省道主骨架，亦是國道主干線，在我國東南沿海地區(qū)的一條重要輔助線。施工區(qū)主要持力層為淤泥質(zhì)飽和土，呈流塑狀，具有高壓縮性，厚度約13 m，地基承載力特征值僅為65 kPa;其下為淤泥，流塑狀，厚度約14 m，地基承載力特征值僅為45 kPa;基巖位于地表下40～50 m。采用真空排水預(yù)壓的方案加固地基。

4.2 施工內(nèi)容

(1)施工一個(gè)垂直的和水平的排水通道，即施工塑料排水板和砂墊層。

(2)要施工一個(gè)使被加固地基與大氣隔絕的保證不透氣的密封層。

(3)要設(shè)置一套高效率的抽真空裝置，即在砂墊層內(nèi)鋪設(shè)主管和濾管管網(wǎng)和在密封系統(tǒng)外安裝真空泵等設(shè)備。

(4)要設(shè)置一套保證能按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工的檢測(cè)系統(tǒng)。

4.3 砂墊層施工

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程的砂墊層總厚度為80 cm，其中密封膜以下砂墊層為40 cm，主要起水平排水和傳遞真空度的雙重作用。密封膜上的40 cm厚的砂墊層為保護(hù)密封膜設(shè)置的。砂墊層用砂質(zhì)量要求:一般采用干凈的中、粗砂，其技術(shù)指標(biāo)須滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，砂層的滲透系數(shù)不小于1×10-2cm/s，含泥質(zhì)不大于5%。作為水平排水通道的砂墊層，厚度為40 cm，本次施工分兩層填筑，第一層先鋪填20 cm，整平，適當(dāng)壓，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后，按設(shè)計(jì)要求再鋪設(shè)第二層20 cm厚砂墊層。

砂墊層檢測(cè)要求及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 砂墊層檢測(cè)項(xiàng)目及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

4.4 塑料排水板施工

4.4.1 塑料排水板施工工藝流程

塑料排水板施工工藝是真空預(yù)壓中的關(guān)鍵工序，直接關(guān)系到真空預(yù)壓的效果，須嚴(yán)格控制，按設(shè)計(jì)的間距、深度進(jìn)行施工。

其施工工藝流程如圖1所示。

圖1 塑料排水板施工工藝流程

4.4.2 塑料排水板施工工序及要求

塑料排水板施工應(yīng)在鋪設(shè)好第一層20 cm厚砂墊層后按下列步驟進(jìn)行:根據(jù)樁位平面布置圖用經(jīng)緯儀結(jié)合皮尺放出排水板板位并作出明顯標(biāo)記，然后插板機(jī)定位，管頭對(duì)準(zhǔn)板位，其偏差應(yīng)控制在±30 mm范圍內(nèi);開機(jī)打插導(dǎo)管至設(shè)計(jì)標(biāo)高，如果土層硬可采用振動(dòng)插板機(jī);如果還打插不下，則需先打引孔，然扣再打插導(dǎo)管;提升導(dǎo)管至砂層面以上0.5 m;剪斷塑料排水板，并按設(shè)計(jì)要求露出砂層面以上的長(zhǎng)度一般不少于30 cm;旁站人員檢查合格后(記錄板位施工情況)，移動(dòng)插板機(jī)至下一板位。

4.4.3 塑料排水板施工質(zhì)量控制

(1)打插塑料排水板之前，先在插板機(jī)上按設(shè)計(jì)要求的板長(zhǎng)作好刻度標(biāo)記，有的塑料排水板上標(biāo)有每米長(zhǎng)度。打插過程中應(yīng)注意控制導(dǎo)管的垂直度，偏差不大于1.5%。

(2)打插塑料排水板時(shí)，防止出現(xiàn)扭結(jié)、斷裂和撕破濾膜的現(xiàn)象。打插排水板時(shí)回帶長(zhǎng)度不得超過50 cm，且回帶的根數(shù)不宜超過打插總根數(shù)的5%。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，回帶超過0.5 m要在旁邊重插打一板。打入地基的塑料排水板應(yīng)為整板，當(dāng)長(zhǎng)度不足需要接長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)先將兩根板頭濾膜剝開，使板芯直接相連，然后包濾膜扎緊，一般用騎馬釘上、中、下三個(gè)釘牢，搭接扎孔眼不要在同一排水槽中，搭接長(zhǎng)度不小于20 cm(鐵路驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，塑料排水板不得接長(zhǎng)使用)。

(3)當(dāng)一個(gè)塊段排水板施工完成，且驗(yàn)收合格后，應(yīng)及時(shí)用砂料填滿打插時(shí)在板周圍形成的孔洞，以免抽真空時(shí)密封膜在孔洞處懸空因吸力而被拉破。塑料排水板由板芯和濾膜組成，應(yīng)具備單孔過水?dāng)嗝娲?，排水暢通、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐久性好。

4.5 抽真空系統(tǒng)

根據(jù)真空管網(wǎng)設(shè)計(jì)圖的尺寸，用經(jīng)緯儀測(cè)定的里程及斷面樁，在砂墊層上面再用皮尺測(cè)放主、濾管位置，拉線撤白灰作標(biāo)記，然后采用人工挖溝槽，溝槽寬0.25 m，深度應(yīng)至第一層砂層面(即0.2 m深)，即主、濾管一般設(shè)置在水平排水墊層中部，保證管上有10～15 cm厚的砂覆蓋為宜。主、濾管管材:目前多用PVC塑料管。要求濾水管在抽真空預(yù)壓過程中能適應(yīng)地基的變形差，能承受足夠的徑向壓力，而不出現(xiàn)變形。一般情況下，主管直徑為76 mm，濾管為50 mm。

濾管上設(shè)濾水孔，孔徑φ6～8 mm，孔間距8～10 cm左右(間距不宜太小，濾水孔孔徑亦不能過大，否則會(huì)影響整個(gè)濾管強(qiáng)度)呈三角形排列。濾管外設(shè)反濾布套，濾布套一般采用無紡?fù)凉げ伎p制而成，反濾布的滲透系數(shù)要達(dá)到設(shè)計(jì)要求即k≥5×10-4cm/s。縫制的濾布套長(zhǎng)度應(yīng)大于管長(zhǎng)約0.3 m。一定要把濾管上的孔洞蓋住，再用細(xì)繩把濾布套兩端捆扎牢靠。當(dāng)把濾管裝入布套之前，要清除管內(nèi)、外泥砂，避免砂、泥等雜物留在管內(nèi)，被吸入泵體會(huì)損壞泵葉。

4.6 密封系統(tǒng)

密封是真空排水預(yù)壓法成功與否的關(guān)鍵，因此，若采用真空排水預(yù)壓法，密封問題要高度的重視。

4.6.1 密封膜的技術(shù)要求

密封膜材料要選擇密封性能好，抗老化能力強(qiáng)，韌性好，強(qiáng)度大以及抗穿透能力強(qiáng)的薄膜，一般采用聚氯乙烯薄膜即可，密封膜技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表2規(guī)定。

表2 密封膜的技術(shù)指標(biāo)

4.6.2 鋪設(shè)密封膜的質(zhì)量要求

加工密封膜的大小要考慮埋入密封溝的尺寸，一般每邊各加寬3～4 m，本區(qū)因表層填有碎塊石土，一定要埋在填土層以下的軟土層中;在砂墊層上先鋪一層90 g/m2無紡?fù)凉げ?。保護(hù)薄膜在抽真空時(shí)，被殘留在砂墊層的硬物刺破，鋪膜時(shí)不要拉得太緊，為地基下沉?xí)r留有伸展余地;在膜上放置沉降板時(shí)，應(yīng)在板下墊一層土工布;抽真空前應(yīng)詳細(xì)檢查，遇到有孔洞漏氣和粘接不好的地方必須及時(shí)補(bǔ)好。

4.6.3 密封溝

密封溝是指在加固區(qū)四周挖一定深度用于埋設(shè)密封膜的溝槽。溝深視表層土層情況而定，本工程設(shè)計(jì)為1～2 m，但不能埋在填土層中，挖溝時(shí)要注意清除土層中的植物根系。溝壁要平整、薄膜埋入溝底、溝內(nèi)用粘土回填密實(shí)，土中不得夾有石子、瓦磚?；靥钫惩烈獫駶?rùn)，并用人工踩實(shí)。確保密封系統(tǒng)不漏氣，經(jīng)驗(yàn)查確認(rèn)沒有漏氣后，方能向溝內(nèi)復(fù)水。

5 結(jié)束語

真空排水預(yù)壓法是一項(xiàng)比較新的加固軟土技術(shù)，適用于軟土路基。采用真空排水法應(yīng)盡可能早地完成路基填筑，以保證真空和堆載的聯(lián)合作用;真空泵應(yīng)連續(xù)工作，并保持真空荷載不變，這樣可以在較短時(shí)間內(nèi)提高地基的固結(jié)度。

［1］ 許佳揚(yáng).淺談?dòng)绊懻婵张潘A(yù)壓加固效果的因素［J］.江蘇建筑，2012，(3):22-24.

［2］ 洪寶寧.塑料排水板在真空預(yù)壓加固軟基中的作用［J］.廣州大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，(2):12-13.

［3］ 張?chǎng)╈o.真空排水預(yù)壓加固施工技術(shù)要點(diǎn)探究［J］.科技創(chuàng)新，2008，(7):20-21.