吳敏

摘要：真空聯(lián)合堆載預壓法是一種有效處理沿海地區(qū)修建高速公路工程軟弱地基處理的方法，具有加快固結(jié)、工期短、節(jié)省土方等優(yōu)點。本文對真空聯(lián)合堆載預壓法在加固軟土地基的應用發(fā)展及加固原理進行了總結(jié)，對真空聯(lián)合堆載預壓法在高速公路工程中的施工工藝進行了闡述，并對其施工工藝中的不足給出了可行的解決方法，為真空聯(lián)合堆載預壓法在高速公路上的施工及應用提供了參考。

Abstract： Owing to the advantages of quickening consolidation， short construction terms and saving earthwork， the vacuum-load preloading method is applied to deal with soft foundation of motorways in the coastal areas. In this paper， the application condition， strengthening mechanism and construction technology of vacuum-load preloading method are summarized and expounded in detail， and a workable proposition is proposed to solve the insufficient of construction technology， which provides reference for the future construction and application of the vacuum-load preloading method.

關鍵詞：真空聯(lián)合堆載預壓;應用發(fā)展;加固原理;施工工藝

Key words： vacuum-load preloading;application and development;strengthening mechanism;construction technology

中圖分類號：TU471.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）07-0143-03

0 引言

為了滿足國民經(jīng)濟快速發(fā)展的需求，國內(nèi)高速公路正在如火如荼的建設當中。但是在我國沿海地區(qū)軟弱粘土分布廣泛，其壓縮性高、含水量大、滲透性差、抗剪強度低，不妥善處理會導致上部結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，是制約高速公路建設的關鍵性問題。目前國內(nèi)軟土地基處理方法相對較多，如復合地基法[1]、排水固結(jié)法[2-3]、強夯法[4]等。真空聯(lián)合堆載預壓法屬于排水固結(jié)法，是結(jié)合了堆載預壓技術和真空預壓技術產(chǎn)生的一種新技術，具有工期短、加快固結(jié)、工后沉降減小、減少土方等優(yōu)勢，適用于沿海地區(qū)高速公路的建設[5-7]。真空聯(lián)合堆載預壓法在我國已有較多的應用，如廣東省一江高速公路路基加固工程[8]、天津橫琴新區(qū)市政道路工程[9]等，在施工技術上證明了真空聯(lián)合堆載預壓法加固地基的可行性。

本文主要對真空聯(lián)合堆載預壓法在國內(nèi)外的應用和發(fā)展以及其加固軟基地基的原理進行總結(jié)，進一步說明該方法在軟土地基的可行性。然后針對其在蘇浙皖高速公路的應用，概括其施工工藝，并對施工工藝中存在的問題提出有效的解決方法。

1 國內(nèi)外應用及發(fā)展

真空聯(lián)合堆載預壓法是真空預壓和堆載預壓的結(jié)合，其發(fā)展是建立在真空預壓法以及堆載預壓法的基礎上，下面先分別介紹真空預壓法和堆載預壓法的應用與發(fā)展情況，在此基礎上再對真空聯(lián)合堆載預壓法進行介紹。

真空預壓法是采用抽真空的方式達到軟土地基加固的目的，該方法最早是由瑞典學家杰爾曼教授[10]于1952年提出，之后美國的P.J.Velent（1973）、前蘇聯(lián)Fer-Metirosyan（1983）和日本的小林正樹（1984）等學者分別采用理論分析及有限元模擬研究了該方法的處理效果。我國是于50年代開始從事該方法的研究。研究初期由于材料的密封性不高以及加固機理不完善，導致該方法無法在國內(nèi)外得到推廣。之后隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，密封材料的問題得以解決，很多學者又開始這方面的研究。目前，真空預壓的原理已經(jīng)被解釋清楚，即降低邊界孔隙水壓力使得土體固結(jié)。

堆載預壓法是軟土地基常見的處理方法之一。該方法最先在1943年應用于美國處理沼澤地段的路基，由于結(jié)果較好而被推廣到世界各地。堆載預壓法在我國起步也較早，砂井堆載預壓法于1953年首次應用于加固船臺地基，之后又在水利工程、鐵路以及工業(yè)民用建筑的軟基中進行了應用，并取得了較好的效果。到1981年，一種濾水性、延展性好、運輸方便、施工快、工期短、排水效果好的塑料排水板的出現(xiàn)[11]，推動了塑料板—堆載預壓法的快速發(fā)展，堆載預壓法也因此被廣泛應用起來。

真空聯(lián)合堆載預壓法最早是在1958年應用于美國費城國際機場的跑道擴建工程中，之后日本、法國、蘇聯(lián)、美國等國家對該工法進行了報道。50年代初期，我國也開展了真空預壓技術方面的研究，哈爾濱軍事工程學院及天津大學在1959進行了真空預壓室內(nèi)試驗研究，同濟大學和南京水利科學研究院在1960進行了小型現(xiàn)場試驗研究，但是由于機械設備材料等方面的限制，早期試驗效果并不理想。到20世紀80年，交通部第一航務工程局聯(lián)合天津大學和南京水利科學院土工所采用射流泵提高了抽真空的效率，從而使該技術的施工工藝方法得到質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)在真空聯(lián)合堆載預壓加固軟土地基技術已廣泛應用于高蘇公路、港口、機場、堤壩邊坡等工程的軟基處理中，并具有良好的經(jīng)濟與社會效益。endprint

2 真空聯(lián)合堆載預壓法原理介紹

堆載預壓法是以土料、塊石或者建筑物本體作為荷載，對軟基進行預壓。根據(jù)太沙基有效應力原理（公式2），上部荷載作用時，產(chǎn)生附加應力開始由土體內(nèi)孔隙水應力全部承擔，但因土內(nèi)與邊界空隙水壓力不平衡，土內(nèi)產(chǎn)生排水邊界的滲流，隨著時間推移，空隙水壓力逐漸消散，附加應力最終轉(zhuǎn)化為有效應力，從而使得土體得到加固[12]。

真空聯(lián)合堆載預壓法可以說是從真空預壓法的基礎上發(fā)展起來的，它是堆載預壓和真空預壓的疊加，其示意圖（見圖1）。真空聯(lián)合堆載預壓法在堆載預壓的同時進行真空抽氣，從而引起有效應力增量的疊加效果，能夠促使土體加速固結(jié)壓縮。

3 工程施工工藝及施工要點

申蘇浙皖高速公路湖州—長興姚家橋段位于杭嘉湖平原，公路地基淺部部分為海積軟土，其含水量高、壓縮量大。該高速地基處理采用真空聯(lián)合預壓法，其施工工藝如圖2所示。施工分別包括測量放樣、鋪設砂墊層、打設袋裝砂井、平整場地、鋪設排水濾管、鋪設真空膜、分級加載、聯(lián)合預壓等步驟。

其中施工過程中需要注意的地方有以下幾點：①場地工作面宜形成一定的坡度，有利于排水。例如道路工程中斷面應采用縱向高、兩邊低，因為加固后場地一般中部沉降大于兩邊，中部預先填高，有利于濾管與主管中水的排出;②排水砂墊層中墊層材料滲透系數(shù)不應低于10-3cm/s，含泥量不應超過5%;③塑料板施工所用插板機械應具有較低的接地壓力，能夠迅速、準確的將塑料板插入其中，防止其對土的擾動過大;④裝袋砂井可采用錘擊法和振動法，施工中應保證砂井連續(xù)不斷井。裝袋砂井應穿透軟土層，砂袋施工中需要保證不斷板;⑤真空泵臺數(shù)應滿足工程需求，且不少與2臺;⑥道路工程中，荷載施加方法不同于堤壩、油罐、房屋等工程采用建筑物自重加壓，而是一般采用石料、砂、磚等散料作為荷載材料。

雖然上述施工方法已經(jīng)較為成功，但是依然有需要改進的地方：①砂墊層的改進：規(guī)范要求砂墊層厚度為50cm，用砂量太大，工程造價提高，對于無砂地區(qū)更甚，可以考慮卵石、碎石或者其他廉價透水性材料;②抽真空方式的改進：軟土地基由于含水量較高，尤其對于沿海氣度，真空預壓法需要進行約半年之久，開泵耗電量較大，可采用停抽結(jié)合的變真空能量法，根據(jù)施工過程中排水管的出水量的逐漸減少適當減少開泵量。

4 結(jié)論

本文通過閱讀大量文獻針對真空聯(lián)合堆載預壓法加固軟基的發(fā)展、加固機理、施工工藝及改進方面對該方法進行了詳細的總結(jié)及闡述，主要結(jié)論如下：①真空聯(lián)合堆載預壓法作為一種新型的加固地基的方法，通過材料、理論研究及施工工藝方面長時間的研究與改進，現(xiàn)已廣泛應用于高速公路等工程的軟基處理中，并具有良好的經(jīng)濟與社會效益;②真空聯(lián)合堆載預壓法是真空預壓法和堆載預壓法兩種方法的結(jié)合，在堆載預壓的同時進行真空抽氣，從而引起有效應力增量的疊加效果，能夠促使土體加速固結(jié)壓縮;③總結(jié)了真空聯(lián)合堆載預壓法施工工藝及施工要點，并針對施工過程中用砂量和用電量較高的現(xiàn)狀，提出了采用其他廉價透水性材料和變真空能量法的有效方法。

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