真空联合堆载预压技术在现代公路工程施工中的应用
摘要：随着我国公路建设的进一步发展，将不可避免地要在软土地基上修建越来越多的高速公路。真空联合堆载预压加固施工是一种快速、简便、文明的加固地基的有效方法，能够有效地加速深厚软土地基的排水固结，减少工后沉降，水平向位移是真空预压施工中容易出现的问题，为此，本文在分析真空联合堆载预压法加固机理的基础上，探讨了真空联合堆载法施工中的关键技术与具体施工工艺。
关键词：真空联合堆载预压法 原理 应用
软土地基一般都表现为高含水量、高压缩性、高粘土含量、低渗透性和低强度等特点，要在这“三高二低”的软土地基上修建好公路，必须解决好两个方面的问题：一是路基要有足够的稳定性，二是工程完工后，路基沉降稳定。为了缩短工期、加快建设速度、保证工程质量，某高速公路软土地基试验段采用了一种新的加固方法一真空联合堆载预压法，取得了良好的效果。
1、真空联合堆载预压法加固机理
众所周知，大气的压力为101/M2，真空联合堆载预压法实际上就是在堆载预压的同时，借助大气的压力，使两者联合发挥作用，加快土体固结收缩。真空联合堆载预压法是用薄膜对需要加固的软基进行密封与大气隔离，借助射流泵抽真空，通过铺在加固体表面的砂垫层中的管道及竖向排水体袋装砂井将加固区内的空气和水抽走，形成真空，在地表砂垫层产生负压，该负压通过真空管路及竖向排水体逐渐向深度方向延升，并向四周土体扩散，使加固上体内部与排水通道、砂垫层中产生压差，在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，使孔隙水压力降低，最终使上体固结压密。真空预压加固过程实际上是地下水气不断被抽走的同时，真空度不断向加固土体内传递、扩散并在加固土体内形成一定真空负压和负压梯度的过程。真空联合堆载预压法是在真空联合堆载预压法基础上发展起来的，是真空预压和堆载预压两种加固方法的叠加，在堆载预压的同时再加一真空荷载同时作用，促使土体充分固结压缩。
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真空联合一堆载预压法在软基加固中的应用与探讨
摘要：介绍了真空联合堆载预压这种 软土地基处理方法在实际施工中的运用， 并总结了一些施工中的注意事项。 关键词：真空联合堆载预压法；软基； 加固；应用；探讨 一．前言 宁波绕城高速公路西段第六合同段里 程桩号Ｋ２１＋３００－Ｋ２７＋１００，位于第四纪滨 海湖沼淤积平原的软土地基上。地层特点 是硬壳层薄或无，厚度在０．５—０、８米之间。 其下为流塑状大，厚度达２４．３ ２９．８米的 高压缩性软土。采取真空联合堆载预压、 排水板结合等载、静压预制管桩等软基处 理方法。主要采用真空联合堆载预压这种 适用于软土层深厚以及填土高的桥头路段 的处理方法。其中塑料排水板共 ３９５５８１ ５ｍ，土工布面积２３７５３４ ，真空堆 载面积１０９１２３ｍ 二、真空联合堆载预压法工艺流程 真空一堆载联合预压法主要工艺有铺 设砂垫层、打设排水板、开挖密封沟、安 埋排水管、铺设两布两膜、抽真空及路基 填筑堆载等工序。工艺流程如图１： 匝 亘 匝 一匝围 ‘ 文０尹向红（中交一公局厦门工程有限公司）
三．真空堆载联合预压法在宁波绕成 高公速软基路段的应用分析 （一）具体工程应用 针对本工程，其工艺流程按如下顺序 进行； １．砂垫层的铺设 砂垫层的作用是在真空及堆载预压过 程中，使土体通过竖向排水体进入垫层的 渗流水迅速地排出，使土层的固结能正常 进行，防止土颗粒堵塞排水系统，同时也 起向竖向排水体传递真空度的作用。因而 垫层的质量将直接关系到加固效果和预压 时间的长短。 ２．塑料排水板打设 竖向排水体在真空一堆载联合预压法 中非常重要，它起到传递真空度和排水通 道的作用。本工程中应用的竖向排水体是 塑料排水板．塑料排水带的施工质量在很 大程度上取决于施工机械的性能，有时会 成为制约施工的重要因素。这里采用履带 式插板机，导管采用菱形加矩形管靴，为 静压的打设工艺。 ３．真空预压施工工艺 ①主管、滤管的布置 埋干砂垫层中的管道分主管和滤管两 种，其作用是传递真空压力以及将从土中 已流至砂垫层中的水，通过这两种管道输 送到膜外抽真空装置的水箱内。主管和滤 管的管材可以是自来水管或ＰＶ Ｃ管。 主、滤管的平面布置一般采用条形或 鱼刺形排列，本工程中的主、滤管布置形 式为双排鱼刺形。并在适当位置放置循环 管，各管之间的连接采用橡胶软管软连 接，以适应场地的不均匀沉降。 滤水管埋设在水平排水砂垫层的中
真空联合堆载预压法在公路软基处理中的应用翟春艳(河北省唐【IJ市市政建设总公司机械施工公司，河北唐山063000)喃要】结合工程实践，概括总结了真空联合堆栽预压法在公路敞￡路基中的施工程序，并提出了各环节的施工质量控制措施。瞬-蘧词]真空联合堆载预压法；公路施工；软：L路基处理真空预压与堆载联合作用法适用于软粘土、粉土、杂填土、冲填土、泥炭士地基等。它通过刚氐地下水位，改变地基土受力状态，使地基土匪】结。在工程实践中常与加筋土法配合使用，以达到最优处理效果。1工程概况某高速公路软路基处理七区位于(试验段)：KI5+1OOOO—KI5+50&00，面积为：20800m2；本工程采用的施工方案：整平吹填造陆地基上铺设土工布，高强度经编／玻纤土工格栅，回填风化砂，铺设砂垫层的基础上打设塑料徘水板，真空联合堆载预压的地基处理方案。人工铺设一层土工布(4009／m2)，—层高强f妾经编／玻纤土工格栅。回填风化砂，使其标高达到+4．50m；铺设50cm厚砂垫层。打设塑料排水板，粘土围幕墙施工。2软土路基加固施工方法及技术措施Z1施工测量根据导线点及坐标，对施工区域测量放线，定出中心桩、边线桩、控制桩，并测绘方格网(10mxlom)：严格按照区域边桩、控制桩、中，c瑚州：填土原始标高，回填风化砂标高，铺设砂垫层标高—塑板桩施工后标高一铺膜后标高一真空联合堆载卸载后标高的施测程序。平面控制误差控制如下：相对闭合差1／5000，测角中误差±1掣，角度闭合差4-24n坭(n测站数)，高程控制按四等水准方法进行，其精度应满足20L幢(L为往返测段，符合环行的测段长度)。22土工布与砂垫县施工在原有的地层标高基础上铺设一层土工布，一层高强度经编／玻纤：：Lq2格栅；用人工及机械设备回填风化砂标高至+45米；按由西向东推进的施工程序；膜下砂垫层分两层填筑，用推土机按一定方向将堆砂向前平推，人工配合将砂抖摊铺平整，最后人工修整作业面，并用轻型压实机静压，使砂垫层平整度、铺筑厚度、密实度均达到要求。膜上砂垫层中部设一层土工格栅，用小型机具倒运，人工摊铺。铺设砂垫层时，应合理选用施工机具，及时清除砂垫层中混入的淤泥、尖剌物等杂物。23塑料排水掘施工1J板材控制。塑料排水板型号应与设计要求一致，其外观质量、纵向通水量、复合体抗拉强度及延伸率、滤膜等效孔径等主要性能、规格指标均应满足设计要求。2)深度控制。本工程谢懒底标高一8．Om，砂面标高为+5．0m，排水板外露长度为200mm，单根排水板长132m；打设前在桩机导杆或桩管上，将最后进尺深度及离最后进尺深度2米处，每隔10cm做明显标志，以显示进R及提升后回带长度。3)垂直度控制。在施工中，通过在插板机导管机架两侧挂线锤来控制打设垂直度。吊线长大于2m，在吊槌线下端机架处固定标识牌，标识牌上划有垂直线及两侧允许偏差1．5％的控制线。4)回带控制。打设塑料排水板回带长度不得超过500mm，且回带的根数不宜超过打设总根数的5％。“粘土围幕墙施工程序施工购置粘土含泥量≥90％，粘土浆液打设粘土围幕，其渗透系数小于5*10气m／s；七区设计桩底标高为一8．0m，砂面标高+50m，单组粘土围幕长度为13．0m：采用双喷双搅方式，施工间距为0．4m：按照整体工期要求，分段进行施工；施工中应注意泥浆比重及喷搅时间等，以免出现断层而影响真空抽气。25真空预压1)预压技术指标。预压荷载，>80kpa；满载预压时间为90天；真空预压卸载标准：地基固结度>，900／o；连续10天实测沉降速率《1Dmm／d：2)铺设真空滤管和膜下测头。真空滤管采用巾76mm硬塑料管，打目助Ⅱ工后，包好土工织管，连接管绑扎要紧，同时绑扎铅丝接头不能朝上，以免扎破滤膜。滤管相交叉处采用二通、三通或四通连接。3)挖压膜沟与铺密封膜。密封沟布置在加固区的周围，采用人工配合挖土机开挖，开挖深度视土层性质而定，～般不小于1．5m。铺密封膜是本工程的关键工序，将事先压制成型的密封膜，分三层铺设，要有一点余量，展开后每层要进行检查修补，四边埋^压膜沟里，深入沟底10～20cm，以确保膜的密封性。在抽真空过程中，加固区内必须覆水30～40cm深，以保证膜的密封，因此在铺完膜后，在加固区四周要作一道围埝，此围埝可以跟填压膜沟一同完成，施工时要有专人负责，防止操作过程中铁锹或其它硬物把膜牵4玻。4)真空抽气。调整各种仪器的初读数，进行开泵抽气，检查膜上是否有漏洞，如有，要采取措施修补好，修补好后，可向膜上覆水，抽真空，当膜下真空度达到80Kpa后，及时报监理工程师验收。验收合格的，转入正式抽气，要求膜下真空度不小于80Kpa，抽气满载时间90天，最后10天内每天沉降置不大于1mm，d。5)堆载预压。真空预压达到设计要求并稳定后，方可进行堆载，堆载时需先在密封膜E铺上一层土工布，然后人工铺上10cm厚砂垫层后方可人工上载第一层，其高度控制在1m以内为宜。3结语现场施工试验结果表明，真空预压过程中，加载期间及恒载初期孔隙水压力快速消散，随着预压时间的增加，消散速率明显减小，自然沉积的低塑性粉质粘土和砂土因透水性好而消散快，到八月初全区孔隙水压力消散值一般达80kpa以上，预压效果明显。并且，经预压后，加固区地基完成的平均总沉降量呈现出中间大，边界小的特点，符合传统沉降规律。因此，在处理效果上也比较明显，达到了预期的设计要求。[参考文献]…娄炎真宅排水颧j王法加固软4-Z．支术[M]．北京：人民交通出版社，2002【2J叶培辉真宅联合堆载预压法加固软土地基施工实践U1湖南交通科技2006．
【文章编号】:1672-4011(2008)05-0105-03
真空-堆载联合预压法在高等级公路软基加固处理中的应用探讨
易宏伟,彭立建(湖南省耒阳市公路局)
【摘 要】:本文简述了真空-堆载联合预压法加固机理,并结合工程实例,详细阐述了真空-堆载联合预应法加固处理软土路基施工技术,并对现场监测成果和加固处理效果进行了分析和评价。 【关键词】:高等级公路;真空-堆载联合预压法;软土路基;监测 【中图分类号】:U41611 【文献标识码】:B0 引言真空预压法加固软土地基的方法最早由瑞典皇家地质学院杰尔曼(W.Kjellman)教授于1952年提出。该方法提出后引起学术界和工程界的关注。1957年美国费城国际机场跑道扩建工程,首次采用真空预压与深井降水联合加固获得成功。我国在20世纪50年代末和60年代初开始对这一方法进行研究。真空一堆载联合预压法是在真空预压法基础上发展而来的一种更有效的处理软基的方法。我国从1983年开展了真空一堆载联合预压法的研究,通过室内模型试验和现场大面积试验表明,真空产生的负压和堆载产生的正压效果可以叠加,从而形成了真空一堆载联合预压法。某高速公路工程部分软土地基桥头路段设计采用真空联合堆载预压法,对其进行加固处理,取得了圆满成功,保证了工程质量,大大降低了工程造价。1 真空-堆载联合预压法加固机理在软土地区修建高等级公路时,由于桥头路段高填土路基在荷载作用下会产生较大沉降,而桥台支撑在刚性基础上,沉降较小甚至不沉降,因此在桥头连接处产生较大的差异沉降,这是产生桥头跳车的主要原因。在这种软弱地基上建设高速公路,地基将由于固结和剪切变形产生很大的沉降和差异沉降,而目前沉降的延续时间很长,从而影响高速公路的正常使用。另外,由于其强度低,地基承载力和稳定性往往不能满足工程要求而容易产生地基破坏。为保证在施工和使用期间的承载力与稳定性安全、消除过大的沉降变形和正常使用,首先要对这种软土地基进行处理。堆载预压法是通过堆载或超载预压在软土地基上施加荷载后,使地基超静水压力消散、有效应力增长以及地基土强度提高的过程。真空预压法是在需加固的软基上覆盖一层不透气的膜与大气隔绝,然后借助抽真空泵和埋设在垫层上的管道,在砂垫层和排水通道中产生较高的真空度,使孔隙水逐渐流到井中而达到软基加固的目的。堆载预压法是通过增加土体中的总应力来提高土中的孔隙水压力,等增加的孔隙水压力消散后才增加土体的有效应力,是一不等向固结过程,常采取分级加荷,其效果取决于堆载的大小和超静孔压的消散程度。而真空预压法则是在保持总应力不变的同时降低孔隙水压力,一开始就增加了有效应力,是一等向固结过程,加固的效果依赖于真空度的稳定维持和有效传递。如图1所示,堆载预压加固后单元土体应力摩尔圆的大小和位置都改变了,土体的剪应力和抗剪强度都有增加,土体容易发生失稳剪切破坏,所以须分级加栽以控制堆载的速率。卸载后被加固土体的强度沿超固结包络线O′A′退到B点,强度增加了△。而真空预压加固后,改变的只是摩尔圆的位置,如图2所示,摩尔圆的大小没有变,即加固后剪应力大小没有改变,所以真空吸力可瞬时一次性施加。卸荷后强度也增加了△。
