摘要：本文結(jié)合公路工程項(xiàng)目實(shí)例，為解決軟基天然承載力不足的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析提出真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工方案，對(duì)真空預(yù)壓施工中的黏土密封墻、布設(shè)濾管、敷設(shè)密封膜、真空抽氣等施工要點(diǎn)進(jìn)行了分析，并著重探討了堆載預(yù)壓施工中填筑及碾壓技術(shù)措施。根據(jù)地表沉降、孔隙水壓力、土體物理力學(xué)指標(biāo)實(shí)測(cè)結(jié)果判斷真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工效果。實(shí)踐表明，地基加固效果良好，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)可改善軟基狀態(tài)，夯實(shí)道路基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：軟基加固;真空預(yù)壓;堆載預(yù)壓;施工技術(shù);效果評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TU432" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" 文章編號(hào)：2096-2118（2024）02-0037-04

Application of Vacuum Combined Surcharge Preloading Technologyin Highway Engineering Projects

PENG Jian

（ First Engineering Braneh ofCRCC， Harbour amp;： Channel Engineering Bureau Group Co.，Lsd..Guangzhou Guangdong 511400，China）

Abstract：In this paper，in order to solve the problem of insulicient natural bearing capacity of soft foundation.the construetion scheme of vacuum combined load preloading is proposed through comparative analysis，and theconstruction key points such as clay sealing wall，filter pipe layout， sealing film laying and vacuum pumping invacuum preloading construction are analyzed ，and the technical measures of filling and rolling in the construetionof load preloading are emphatically diseussed.Aceording to the measured results of surface settlement， pore waterpressure and soil physical and mechanical indexes ，the construetion elfeet of vacuum combined load preloading isjudged.The praetice shows that the elfeet of foundation consolidation is good，and the vacuum combined preload-ing technology can improve the state of soft foundation and consolidate the road foundation.

Keywords： sot foundation reinforcement ; vacuum preloading;overload preloading;construction technology ; effect evaluation

引言

公路交通建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展，建設(shè)里程隨之增加，施工中常遇到軟土地基，由于軟基具有含水量高、承載能力弱等特性，需采取處治措施后再進(jìn)行公路施工。真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)可加速軟基固結(jié)，屬于公路軟基施工中的常用技術(shù)。為保障軟基處理效果，有必要深人探討真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)的應(yīng)用策略。

1工程概況

珠海市鶴洲至高欄港高速公路工期工程HC1TJ7標(biāo)，起訖里程K31+736.76～K366+816.411，全長(zhǎng)5.08km。沿線軟基路段集中在主線K33+745～K34+935.K36+316～K36+776.D道DK0+000～DK0+126.D道DK0+385～DK0+555，采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓方案處理軟基，塑料排水板長(zhǎng)度2425471m，水泥土攪拌樁長(zhǎng)度76620m，砂墊層97866m。真空預(yù)壓設(shè)計(jì)荷載為650mmHg，抽真空有效時(shí)間約90d，卸載標(biāo)準(zhǔn)為：真空預(yù)壓荷載下按實(shí)測(cè)沉降曲線推算的固結(jié)度gt;85%;②真空預(yù)壓荷載下連續(xù)5d～10d實(shí)測(cè)沉降速率≤2.0mm/d。

2軟基處理施工方案

通常的軟土處理方法有：置換法、水泥攪拌法堆載預(yù)壓排水固結(jié)法等。置換法加固地基效果較好，但費(fèi)用較高，且置換出來(lái)的軟土棄置很困難;水泥攪拌法對(duì)深度lt;12m的淤泥有良好的加固作用，造價(jià)不高，但對(duì)于深度gt;12m的淤泥，其施工質(zhì)量難以保證;堆載預(yù)壓排水固結(jié)法造價(jià)低，技術(shù)成熟加固效果好，但加固所需的時(shí)間較長(zhǎng);超載預(yù)壓排水固結(jié)法可縮短加固時(shí)間，但存在棄土問(wèn)題;真空聯(lián)合堆載預(yù)壓排水固結(jié)法則是一種經(jīng)濟(jì)、加固工期短、加固效果好的新型地基處理辦法，其機(jī)理是采用真空負(fù)壓作為預(yù)壓荷載，堆荷載方便，可大幅縮短加載時(shí)間，且不存在棄土問(wèn)題，堆載用砂來(lái)補(bǔ)償?shù)鼗鲁亮?，克服一般堆載、超載預(yù)壓的缺陷，并滿足消除施工后固結(jié)沉降過(guò)大的要求，與其他處理方法相比，具有較大的技術(shù)及價(jià)格優(yōu)勢(shì)，故決定采用此方法加固。

軟基處理采用“真空預(yù)壓+堆載預(yù)壓”的綜合方案，真空預(yù)壓荷載80kPa，堆載預(yù)壓采用路基填土荷載進(jìn)行。塑料排水板采用C型板，打設(shè)深度 25m～30m，呈正三角形布置，間距1.1m。由樁徑 700 mm的雙軸深層攪拌樁以200mm的搭接寬度組合成黏土密封墻，用于隔離真空分區(qū)和外界真空，密封墻穿過(guò)透水層進(jìn)人不透水層的深度gt;2m，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察情況進(jìn)行靈活的調(diào)整。攪拌樁施工采用“四攪四噴”工藝?！八臄囁膰姟惫に嚲哂幸韵?個(gè)特點(diǎn)：①施工速度快，每幅成樁時(shí)間30 min～40 min（24h可完成60m左右）;②成樁后止水效果顯著：③機(jī)械自動(dòng)化控制，操作程序簡(jiǎn)單;④人工投入少施工成本低。其具體工藝如下。

一次鉆進(jìn)：在確認(rèn)漿液從攪拌葉的出漿口噴出后，方可啟動(dòng)攪拌機(jī)，以60r/min的轉(zhuǎn)速和≤1mmin的鉆進(jìn)速度，順時(shí)針?lè)较蜻呫@邊噴漿，直至設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)（在不變動(dòng)擋位的前提下，電流表電流突變后再向下鉆進(jìn)50cm，再繼續(xù)噴漿30s后，改逆時(shí)針?lè)较驍嚢鑷姖{提升至設(shè)計(jì)樁頂）。

二次鉆進(jìn)：以同樣方式再次順時(shí)針?lè)较蜚@進(jìn)注漿，直至復(fù)攪噴漿到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)后，改逆時(shí)針?lè)较驍嚢鑷姖{提升到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，原地繼續(xù)噴漿30s后，停止噴漿。

兩次循環(huán)鉆進(jìn)成樁：經(jīng)過(guò)上下兩次循環(huán)鉆進(jìn)提升，使?jié){液在樁孔內(nèi)攪拌4次成柱。

密封墻寬度gt;1.2m，保證密封效果。平整地面后，施工厚度為60cm的砂墊層，再依次鋪設(shè)1層土工布、3層密封膜，上方鋪設(shè)1層土工布、50cm中粗砂墊層，由多層結(jié)構(gòu)防護(hù)真空膜，保證真空預(yù)壓的有效性。每1000m左右配置1臺(tái)真空泵，對(duì)該范圍做真空預(yù)壓處理。

3 真空預(yù)壓施工工藝

3.1施工密封溝

密封溝底寬1.2m，頂寬2.7m，深度1.5m，用挖機(jī)按照溝槽尺寸精準(zhǔn)開挖。溝槽位于松散的砂層，開挖后覆膜，填充黏土并壓實(shí)。開挖土?xí)簳r(shí)存放至周邊低洼地帶，后續(xù)作為堆載土使用。

3.2 施工黏土密封墻

在密封溝上施工直徑為700mm的雙軸深層攪拌樁，搭接寬度200mm，共同組成黏土密封墻，進(jìn)入不透水層的深度至少為2m。施工設(shè)備采用雙軸深層攪拌機(jī)，施工前由設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位根據(jù)設(shè)計(jì)深度、現(xiàn)場(chǎng)地勘資料確定適應(yīng)于當(dāng)前工程環(huán)境的施工深度，調(diào)試攪拌機(jī)，調(diào)整鉆頭位置，連接泥漿管，檢查設(shè)備及配套零部件的配置情況，確認(rèn)無(wú)誤后以“四攪四噴”工藝進(jìn)行施工，各項(xiàng)工程活動(dòng)必須符合規(guī)范，技術(shù)員應(yīng)完整記錄施工信息\"。

3.3布設(shè)濾管

1）以濾管布設(shè)位置圖為準(zhǔn)，綁扎排水管與濾

2）嚴(yán)格控制濾管的安裝位置，保留適當(dāng)?shù)膹澢?，以免濾管因局部明顯沉降而被拉斷。

3）濾管連接管的綁扎鉛絲接頭統(tǒng)一朝上，避免扎破濾膜。

4）待濾管布設(shè)、綁扎連接均完成后，包裹出膜口。

3.4鋪設(shè)密封膜

3.4.1 敷設(shè)要求

敷設(shè)前，清理表面的雜物，參考當(dāng)?shù)仫L(fēng)向，劃分敷設(shè)區(qū)域，分區(qū)有序敷設(shè)、搭接密封膜。每鋪設(shè)1層密封膜后，隨即檢查平整性和完整性。根據(jù)敷設(shè)進(jìn)度及時(shí)用砂袋壓膜，避免密封膜因風(fēng)力作用而被吹起，必要時(shí)開啟少量真空泵用于吸附密封膜2。

按照先內(nèi)后外的順序依次敷設(shè)密封膜，采取退鋪施工工藝。密封膜采用3層（0.14±0.02）mm的聚氯乙烯薄膜，材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，要求各批次的密封膜均帶有出廠合格證、抽檢報(bào)告。在敷設(shè)密封膜時(shí)應(yīng)保留適當(dāng)?shù)母挥嗔浚员隳っ嫠烧埂?/p>

3.4.2 敷設(shè)要點(diǎn)

1）密封膜采用3層聚氯乙烯薄膜，在工廠熱合一次成型，將厚度嚴(yán)格控制在（0.14+0.02）mm，投入使用的密封膜不可受損。

2）密封溝最淺進(jìn)人不透水層頂面以下0.8mm，人工踩膜入溝，保證密封膜穩(wěn)定性的同時(shí)避免受損。

3）密封膜的搭接寬度gt;2m，搭接部位嚴(yán)密、平整。

4）壓膜溝內(nèi)有塑料排水板時(shí)，沿溝邊向上連接至濾管，禁止剪斷排水板。

5）密封膜鋪設(shè)分3層有序進(jìn)行，控制富余量。逐層管控敷設(shè)質(zhì)量，密封膜的四邊應(yīng)埋入壓膜溝內(nèi)，再用黏土填溝，防護(hù)密封膜。填溝材料采用濕軟的黏土，不可含有碎石、樹根等損壞密封膜的雜物。

6）在敷設(shè)密封膜后，用素黏土填筑覆水圍堵31。

3.5真空抽氣

在打設(shè)排水板后即可真空預(yù)壓，主管采用壁厚為3.5mm～4.0mm的Ф75PVC管，支濾管采用Ф50PVC管，布設(shè)間距為1m。向管道打孔，外包80gm？的無(wú)紡?fù)凉げ?，用于過(guò)濾雜物。通過(guò)鋼絲橡膠管連接主管和濾管，扎緊連接部位以確保橡膠管無(wú)松動(dòng)、脫落現(xiàn)象。真空膜分3層布置，采用聚氯乙烯膜，厚度控制在（0.14+0.02）mm。

按施工圖布置射流式真空泵，最外側(cè)兩臺(tái)泵離邊緣密封溝的距離≤10cm，真空泵中間間距≤40m。真空泵的功率為7.5kW，泵后真空壓力gt;96kPa，每臺(tái)泵處理面積≤1000m，每10d檢驗(yàn)一次真空泵。抽真空連續(xù)進(jìn)行，因故中斷時(shí)確保停工時(shí)間≤1 h。

真空泵安裝到位后開始試抽氣，檢驗(yàn)各區(qū)域真空表顯示是否正常、真空膜是否受損，發(fā)現(xiàn)破損后及時(shí)修補(bǔ)。若膜下真空度達(dá)到-80kPa且維持穩(wěn)定抽氣時(shí)間超過(guò)10d、各區(qū)域的真空度數(shù)據(jù)均無(wú)誤可填筑路堤堆載填土。真空泵在整個(gè)真空預(yù)壓期需保持連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，以取得良好的抽真空效果。

4堆載預(yù)壓施工

真空預(yù)壓期間進(jìn)行土方填筑堆載預(yù)壓，施工要點(diǎn)如下。

1）按照“清理場(chǎng)地→處理基底→分層填筑→整平一調(diào)節(jié)含水量（采取晾曬或?yàn)⑺姆椒ǎ鷻C(jī)械碾壓→修整路基面→質(zhì)量檢驗(yàn)”的基本流程填筑路基。每道工序通過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)后方可施工下一道工序，禁止隨意調(diào)整施工工序。

2）填筑前，在基底上打格劃線，用石灰形成標(biāo)記。線格的寬度根據(jù)松鋪厚度和每車裝載量而定，做到“一格卸載一車土”。運(yùn)料車向網(wǎng)格內(nèi)卸載填料后，用推土機(jī)推開，使填料均勻分布、厚度一致，后續(xù)各層填筑前均打格劃線，嚴(yán)格控制卸料量\"。

3）填筑分層進(jìn)行：第1層厚度為50cm～80cm，攤鋪材料采用細(xì)粉土，由人工配合小型機(jī)械施工;第2層按正常路基填筑施工。由專員在現(xiàn)場(chǎng)指揮，裝載機(jī)、自卸汽車、平地機(jī)密切配合。自卸車向指定網(wǎng)格內(nèi)卸料，推土機(jī)攤鋪土堆初平，人工清理雜物，平地機(jī)精平。

4）嚴(yán)格管控填料質(zhì)量：以填筑施工要求為準(zhǔn)選擇臨近的料源，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，上報(bào)檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)監(jiān)理批復(fù)后投人使用。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)填筑進(jìn)度及時(shí)安排填料進(jìn)場(chǎng)，提供充足的填料，保證各層填筑連續(xù)進(jìn)行。

5）整平碾壓路基處理段的表面砂礫層，施工流程是：推土機(jī)推平穩(wěn)壓→平地機(jī)初平→壓路機(jī)靜壓→平地機(jī)精平→壓路機(jī)微振→強(qiáng)振3遍～5遍一靜壓1遍。整平碾壓后，檢測(cè)表面砂礫層的平整度和密實(shí)度。

5真空聯(lián)合堆載技術(shù)應(yīng)用效果分析

5.1 地表沉降

以加固區(qū)中心點(diǎn)為例進(jìn)行分析，真空壓力、水荷載與沉降時(shí)程線如圖1所示，根據(jù)圖中信息可知：真空聯(lián)合堆載預(yù)壓94d時(shí)，沉降基本穩(wěn)定，沉降曲線呈平緩變化;各觀測(cè)點(diǎn)的沉降量無(wú)明顯差異，不存在因局部異常沉降而導(dǎo)致施工場(chǎng)地呈“鍋底狀”的情況，此現(xiàn)象表明抽真空的主濾管布置方式合理，膜面的真空壓力和水荷載作用效果良好，各點(diǎn)的荷載作用具有均勻性，使待加固的土體均勻固結(jié)沉降，一方面提升了軟基的穩(wěn)定性，另一方面避免局部地基施工后差異沉降現(xiàn)象。

5.2 孔隙水壓力

在加固區(qū)中心土層內(nèi)以4.0m，6.0 m，9.0 m，12.0m和15.0m的埋深分別布設(shè)一支孔隙水壓力計(jì)，測(cè)量各部位的孔隙水壓力，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制如圖2所示的孔壓消散時(shí)程線。根據(jù)圖中信息可知：抽真空30d時(shí)，孔壓降低幅度大，延長(zhǎng)抽真空時(shí)間后，孔壓降低速率放緩，由于施加水荷載，膜面的總荷載持續(xù)增加，但孔壓僅呈小幅度的變化乃至幾乎不發(fā)生變化;抽真空時(shí)間達(dá)到94d后，孔壓基本維持穩(wěn)定，與實(shí)測(cè)沉降曲線后期變化規(guī)律相符，均具有沉降趨穩(wěn)的變化特征，表明在加固區(qū)真空度為88kPa、水荷載為13.1kPa（即達(dá)到設(shè)計(jì)荷載）時(shí)，地基土的主固度基本完成。

5.3真空聯(lián)合堆載施工前后土體物理力學(xué)指標(biāo)的對(duì)比分析

真空聯(lián)合堆載加固后，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行靜力觸探、十字板原位測(cè)試，并鉆取土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，將測(cè)試間距和試驗(yàn)數(shù)據(jù)與加固前的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)數(shù)據(jù)變化特征評(píng)價(jià)真空聯(lián)合堆載技術(shù)的應(yīng)用效果。對(duì)比分析指標(biāo)為含水率、干重度、孔隙比、十字板抗剪強(qiáng)度，各土層加固前、后的數(shù)據(jù)見表1。根據(jù)表1可知：經(jīng)過(guò)真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固后，土層的物理指標(biāo)均有所改善，含水量和孔隙比降低約10%，原位十字板抗剪強(qiáng)度提高約17%～78%，地基土抗剪強(qiáng)度增加約50%，表明真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)在地基加固中取得良好的應(yīng)用效果，且此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在加固淤泥質(zhì)黏土層和淤泥層時(shí)體現(xiàn)得更為明顯。

6結(jié)語(yǔ)

1）在軟基加固施工中采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)后，可解決軟基天然承載力不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，在保證軟基加固效果的同時(shí)還具有提高效率、降低成本等優(yōu)勢(shì)。

2）實(shí)地觀測(cè)結(jié)果顯示，地基各點(diǎn)沉降量無(wú)明顯的差異，地基沉降均勻，無(wú)明顯的“鍋底狀”，有效減少了地基的施工后差異沉降，能夠?yàn)楣こ毯罄m(xù)施工打好基礎(chǔ)。

3）地基加固前、后土體物理力學(xué)指標(biāo)對(duì)比分析結(jié)果顯示，地基土抗剪強(qiáng)度提高約50%，其它各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)均有所改善，實(shí)踐表明本工程的真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)具有可行性，可為類似工程提供參考。

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編輯：楊洋

作者簡(jiǎn)介：彭 劍（1982～），男，湖南省湘潭市人，工程師，從事高速公路建設(shè)方面的工作。