真空预压加固软基法在软基处理中的实际应用

民营科技　面＿６　Ｔ孺　市政与路桥　浅谈真空预压法在路桥软基处理中的应用　张宜驰　（广东省长大公路工程有限公司第一分公司，广东广州５１１４３１）　摘要：近些年来，我国道路、桥梁建设得到飞速发展，但是一直面临着软土基的处理问题。而真空预压法的广泛使用大大缓解了／ｇ－ｓｋｇ。现　对真空预压法技术原理、施工措施等进行简单论述，为今后路桥建设中软基处理提供依据，极大的带动我国交通质量的发展。　关键词：真空预压法；路桥；软基；应用　在经济飞速发展的今天，人们对生活质量的要求越来越高，从而带　动交通条件的大力提高。然而在软基处理问题上一直受到困扰。为有效　解决我国在路桥建设中大面积软土地基的稳定性问题，一些科研机构和　施工单位对应用真空预压法在路桥建设中软基处理应用进行了一系列　的尝试及探索，并取得了较好的技术经济效益。　１加固机理　真空预压处理软土地基能有效地缩短路基预压时间，且填筑速率不　受控制，因此该处理方法正逐渐在公路工程上采用。真空预压法就是在　需要加固的软黏土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫　层，其上覆盖不透气的密封膜，密封膜同时埋入加固区四周密封沟中，使　砂垫层与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行　抽气，将膜内空气排出，因而在膜的内外就产生了一定的大气压差一　ｕｓ；这部分气压差，导致砂垫层与土体，砂垫层与塑料排水板，以及土体　与排水板之间产生的排水作用，这种排水作用逐渐将膜内外的气压差转　换为地基上的有效荷载．同时这种排水固结作用不会导致剪应力增加，　地基也不会产生剪切破坏。在抽气过程中，土体内总应力将不发生变化，　排水后土体内孔隙水压力的降低值等于土体内有效应力的增加值，从而　随着有效应力的增加，地基得到有效固结。　２真空预压施工　２．１施工工艺　１）砂垫层与袋装砂井施工。在整平地面后，视软土地基情况，铺设　６０ｃｒｎ的砂垫层，用压路机或推土机稳压３—４遍；在桩管垂直定位后，将　可开闭底盖的套管一直打到设计深度，准备一个比砂井设计长度还要长　ｌｍ左右的砂袋，装满砂子后放入套管中，然后往套管中灌人少量的水，　以免将砂袋带上来，一边振动一边提升导管。提升完后一个袋装砂井就　完成了，注意要及时将砂井头埋置好。　２）铺设真空滤管。袋装砂井施］一后将砂袋头埋人砂垫层中，表面整　平，然后毫铺设真空滤管。真空滤管采，打中６ｃｍＰＶＣ管（打孔后外面包裹　矗：土工布以使其只透水不透砂），滤管纵向布置问距６ｍ。管路连接好之　后，上面铺２０ｃｍ砂垫层。抽真空管路从主滤管上接出，经密封由出膜器　通出，将出膜器与射流式真空泵连接。　３）铺膜和压膜。为保证密封膜在堆载过程中不受损，砂垫层上先铺　一层无纺布（２５０ｎ１），然后将压制成型的三层密封聚乙烯膜逐层铺好。铺　膜选择在无风天气，一天铺完，并及时用砂袋压好。每铺一层都要进行检　查，必要时进行修补。铺膜后及时设置出膜装置，沿两侧路基坡脚间隔均　匀安装射流式真空泵（６台，功率７．５ｋＷ）和观测仪器。密封膜的周边需要　埋在压膜沟中，压膜沟为深度０．５ｍ、底宽０．５ｍ、顶宽２５ｍ的梯形断面，用　粘土回填。密封膜采用抗老化性能好，韧性好、抗穿刺能力强的聚乙烯薄　膜（厚度０．１２～Ｏ．１４ｒａｍ），在工厂热合一次成型。　４）路提填筑。射流泵、沉降标布置后，调整各种测仪器的初读数，进　行开泵试抽气并检查膜上是否有漏洞并采取措施，抽真空１０ｄ后（膜下　真空度达到８０ｋＰａ以上）开始路提填筑。为保护密封膜不被填料挤压破，　首先在密封膜上再铺一层无纺布，然后人工铺设５０ｅｒａ厚的砂垫层，再可　按正常路堤填筑压施工，直到设计的预压高度：　２．２质量控制　材料控制：　１）真空预压区在铺密封膜前，要认真清理平整砂砾排水层，清除贝　壳和带尖角石子，避免刺破密封膜，并控制砂砾禽泥量不超过５％。　２）密封膜应采用双层土工膜，土工膜应采用抗老化能力强、韧性好、　抗穿刺能力强的不透气材料，如密封性聚乙烯薄膜等。土工膜整体在工　厂热加二ｒ而成，其材料参数应达到：抗拉强度＞２５０Ｎ／ｅｒａ　，圆球顶破力＞　２８０Ｎ，梯形撕裂力＞４０Ｎ，渗透系数＞１０～１５ｅｍ／ｓ。　路堤堆截控制：　１）堆截时宜采用轻型运输工具，并不得损坏密封膜。　２）对一般性软粘土，当膜下真空度稳定地达到８０ｋＰａ后，可进行上　部堆截施工，即边抽真空边堆截，荷载可以连续施加，荷载大时可分级施　加，分级数应通过稳定计算确定。　３）在进行上部首层堆截施工时，应密切注意膜下真空度的变化，发　现漏气及时处理。　４）在堆截过程中，必须始终稳定地维持设计真空度。　预压控制：　１）真空泵要求其输出功率不小于７．５ｋＷ，设置数量控制在约　９００ｍ２１台，安装前必须保密封闭气。　２）ＰＶＣ排水滤管埋设在砂砾排水层中部，间距不大于６．５ｍ，一般为　４．Ｏｍ。　３）卸荷验收。在真空预压加固区密封膜下真空度达～ｕ——８５ｋＰａ以　上的条件下连续抽真空４、５个月，或地基崮结度达到设计要求（一般　Ｕｔ＞９０％）时，即可停机卸荷，交工验收。　３仪表埋设　孔隙水压力计、深层分层沉降标、测斜管及兼作水准点的基桩均要　求在路基填筑之前埋设完毕。孔隙水压力计布置在路基横断面的路中和　路肩两个部位，每个部位沿深度方向设置４８只深层沉降标布置在路中，　设置ｌ２根；测斜管布置在路基边坡中部和边沟外侧：基桩布置在距离坡　脚８０ｍ之外，每两个观测断面布设１根，要求与测点通视。沉降板、水平　型沉降管、土压力盒、单孔出水量计、地下水位井及边桩，要求在填筑第　一层土之前埋设完毕。沉降板布置在路基横断面的路中和左右路肩各１　块，共３块；水平型沉降管每个断面布置Ｉ根；土压力盒布置在行车道中　心、中央分隔带中心、路肩及坡脚，共７个点；单孔出水量计布置在路中　和路肩；地下水位井设置在路基边沟外２ｍ处，每两个观测断面之问布　置１个。仪表埋设完毕后应立即完成零点的标定工作，零点观测要求隔　２ｄ测１次，连续３次以上，直至读数稳定。　结束语　在真空度稳定后迅速填土至设计标高，充分发挥真空和堆截的联合　加固作用。沉降及其他各项技术指标已基本稳定，效果显著。真空预压法　由于抽真空作用，孔隙水压力降低，在水平方向增加了一个向着负压源　的压力，使四周土体都向着预压区移动，由此促使土体进一步压密，因而　不存在滑塌失稳的危险，能够保证快速填土。这就从根本解决了路堤填　土中工程进度与施工质量、安全之间的矛盾。真空预压法具有加荷速度　快、无需堆载料、加荷过程中不会出现地基失稳现象等优点。但是在应用　过程中由于工程地质条件千差万别，因此，建议对更多的真空预压工程　实测资料进行分析整理，总结真空预压加固地基的规律，为今后类似工　程的设计和施Ｔ提供参考。　参考文献　【１ｌ曾伟兴．真空预压法软基处理技术探＋－ｌ［Ｊ１．民营科技，２００９（３）．　［２】刘文雄．浅谈真空预压法在软土路段结构物处的应用ｌＪ】．今日科苑，　２００８（１０）．　ｆ３１吴献昌．真空预压法处理软弱基础的施工方法及质量控制『Ｊ１．甘肃水　利水电技术、２００８（７）．　『４１张留俊．高速公路软土地基处理技术ｆＭ１．北京：人民交通出版社，２００２．　『５１叶书麟，叶观宝．地基处理与托换技术ｆＭ１．北京：中国建筑－Ｔ－，ｌｋ出版　社。２００５．　［６】张永钧．既有建筑地基基础加固工程实例应用手册『Ｍ】■Ｅ京：中国建　筑工业出版社．２００２．　『７１刘玉卓．公路工程软基处理『Ｍ１．北京：人民交通出版社，２００２．　【８］娄炎．真空排水预压加固软土技术ｆＭ１．北京：人民交通出版社，２００２．　［９］刘玉卓．公路工程软基处理ｆＭ１．北京：人民交通出版社，２０ｏ４．

２０１０年第６期　（总第１４１期）　串固高新技术企业　

Ｃｈｉｎａ　Ｈｉ－Ｔｅｅｈ　Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ＮＯ．６．２０１　０　（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．１４１）　

真空联合堆载预压法在公路软基处理中的应用　

杨浩宇　

（中铁一局集团第一工程有限公司，陕西渭南７１４０００）　

摘要：文章分析了真空联合堆载预压法加固公路软基的机理、特点，然后结合工程软基处理实例对其加固效果进行了探　讨和研究，并由此来说明真空联合堆载预压法是一种值得推广的公路软基加固方法，为该方法在公路工程的软基处理　中推广应用提供参考。　

关键词：真空堆载预压；公路软基；地基处理；加固机理　中图分类号：Ｕ４１６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—２３７４（２０１０）０６－０１６３－０３　

我国东南沿海和内陆广泛分布着海相、湖相以及河相沉积　的软弱粘性土层。这种土具有高含水量、大孔隙、低密度、低强　

度、高压缩性、低透水性及中等灵敏度的特点，该类土压缩沉降　

量大，排水固结缓慢，沉降稳定时间很长，地基稳定性差，导致　路基的承载力和稳定性常常不够，难以满足工程建设的需要。　

在实际工程中，软土路基通常需要采取加固处理，真空联合堆　载预压法就是处理此种路基的有效方法之一。　

一、加固机理　

真空预压法是１９５２年由瑞典工程师杰尔曼首先提出的，　

１９５７年首次应用于美国费城国际机场跑道扩建工程。１９８０￣国　内首次在天津新港应用，１９８５年通过了真空预压法国家技术鉴　

定，经过多年努力探索和研究，该法日趋完善，已进入应用、实　

施阶段，成为加固软土地基有效的、常规实用的方法。　真空联合堆载预压法是在真空预压和堆载预压法基础上　

发展起来的，通过真空（负压）和堆载（正压）使土体中的孔隙水　

产生不平衡的水压力，孔隙水在这种不平衡力的作用下通过竖　

向排水体逐渐排出，使土体产生固结变形，具有真空预压和堆　载预压的双重加固效果。堆载过程中，地基土会发生侧向挤出　

变形，但在真空荷载作用下，地基产生侧向收缩变形，与堆载产　生的侧向挤出变形相抵消；另一方面真空荷载作用下地基土　

直排式真空预压法软基加固浅述

直排式真空预压法是对常规真空预压法的一种改进技术，它将传统真空预压技术中的水平向排水砂垫层取消，把竖向塑料排水板与水平排水滤管直接相连。在软土地基加固中，通常采用传统真空与堆载联合预压法，直排式真空预压法作为一种新改进的方法，却很少与堆载预压联合使用。在新加坡大规模围海造地可行性研究项目中，提出了两种地基加固方法：传统真空与堆载联合预压法和直排式真空与堆载联合预压法。为了验证直排式真空与堆载联合预压法的适用性并对两种加固技术进行综合比较，在新加坡大士地区进行了两种技术方案的现场试验。

1 工程地质条件

该试验场地长100m，宽50m。根据地质勘查报告，表1给出了预加固区土体的物理力学指标。由表1可以看出，第一层地表下5米范围内为中压缩性粉土；第二层为饱和的软粘土，厚度约为17米，是本试验主要加固层；其下为透水性较弱的砂泥岩，压缩性较小。由图1可见，加固层土的含水量大于70%，接近土的液限，抗剪强度普遍较低。

2 地基加固过程

经加固后的地基，应达到以下技术指标：在不小于65kPa的真空固结压力作用下，地基土体的平均固结度大于90%。直排式真空预压法的施工过程如下：由于地表第一层为粉土粉砂层，具备一定的承载力，插板机等大型机械可以直接在其上作业，而无需铺设施工垫层。在直排式真空预压系统中，排水板系统包括三个部分：直径为16mm的HDPE真空软管，顶帽和塑料排水板。将塑料排水板和HDPE真空软管通过顶帽进行连接，并通过插板机将塑料排水板插至设计深度。排水板采用正三角形的平面布置，且排水板之间的距离为1m。塑料排水板打设完成后，在地表处将连接塑料排水板的HDPE真空软管截断并将其与水平真空管通过T形扣连接并最终汇集到主管上，将主管连接至真空泵。每台真空泵工作时地基加固的面积约为1500㎡，本试验场地共使用4台真空泵抽真空，施加真空荷载。当真空压力达到设计要求并稳定一个月后，开始进行堆载，并继续抽真空，堆载厚度约为2.5m。在堆载施工中，真空压力始终保持在65kPa以上。当地基土的固结度达到要求，且连续10天内的日沉降量小于1.5mm时，停止加压。该工程案例的总加固时间约为5个月。 3 数据监测

真空预压法在道路软基处理工程的应用探讨

【摘 要】真空预压法与常规的堆载预压法相比，真空预压法具有施工设备简单、加荷速度快、无需堆载材料、加荷过程中不会出现地基失稳现象等优点，使得地基稳定性显著提高、工期明显缩短、工程造价降低。本文通过某工程实例，对真空预压法加固软基的研究、分析及加固效果，得到一些有益的结论。

【关键词】真空预压法；加固效果；变形；工后沉降

在1952年由瑞典皇家地质学院杰尔曼教授提出的真空预压法 ，是软弱地基处理较为有效的方法之一，该方法利用抽真空使加固区内形成负压，可以加快地基土体固结沉降速率，提高土体的强度，同时较好地解决了地基基础工程中的稳定问题，缩短了工程的施工工期。

1、真空预压加固机理

真空预压法和堆载预压法两者都属于排水固结法，先在软基打设塑料排水板或袋装砂井作为竖向排水体，并在软基上铺设砂垫层作为水平向排水体，通过真空压力(负压)或堆载(正压)使土体中的孔隙水压力产生不平衡的水压力，孔隙水在这种不平衡力的作用下通过竖向排水体逐渐排出，从而使土体产生固结变形。堆载预压时，地基土由于荷载作用而产生的附加应力开始由孔隙水压力(u)所承担，而有效应力不变，随着时间的推迟，孔压逐渐消散并全部转变为有效应力，土体强度得以提高。而真空预压法是总应力( )不变，通过抽真空降低边界孔隙水压力，而使土体孔隙水压力(u)降低，

孔压消散全部转变为有效应力，土体强度进一步提高；同时，由于抽真空产生负压，增加的是球向应力，土体向内收缩变形，地基不会因填土速率快而出现稳定性问题，路基可快速填筑，而堆载预压加载时引起土体向外挤出变形，路基不可快速填筑。因此，真空预压法比堆载预压法安全可靠，效果更好。

用真空预压处理方法加固软基时，在地基上施加的不是实际重物，而是把大气作为荷载，在抽真空前，薄膜内外都受大气压力pa作用，土体孔隙中的气体与地下水面以上都是处于大气压力状态；抽气后薄膜内砂垫层中的气体首先被抽出，其压力逐渐下降至p，薄膜内外形成一个压差(pa-p)，使薄膜紧贴于砂垫层上，这个压差称之为“真空度”。砂垫层中形成的真空度，通过塑料排水板或砂井逐渐向下延伸，同时真空度又由塑料板或砂井向其四周的土体扩展，引起土中孔隙水压力降低，形成负的超静孔隙水压力，使土体孔隙中的气和水向塑料排水板或砂井渗流，最后由塑料排水板或砂井汇至地表砂垫层中被泵抽出。从沙基的有效应力原理来看，真空排水预压法加固的整个过程是在总应力没有增加的情况下发生的，加固中降低的孔隙水压力△u就等于增加的有效应力△ ’，如下式所示。