真空堆载联合预压软基加固技术的应用.doc

真空堆载联合预压软基加固技术的应用摘 要：真空堆载联合预压软基加固技术作为软土路基处理的一种新技术具有加固效果好、施工工期短、经济效益明显等优点。本文结合金丽温高速公路真空预压加固软土路基工程实例，从施工方法、加固原理等方面对真空-堆载联合预压软土路基加固技术进行一个简单的介绍。关键词：道路工程；真空预压；堆载预压；软基加固0 前 言我国东部沿海地区大部分为淤泥质海岸，土层多为淤泥、淤泥质粘土、淤泥质亚粘土及淤泥混砂层，属于饱和的正常压密软粘土。这类土具有含水量高、压缩性大、渗透性差、灵敏度高、强度低和厚度不均等特点，在这种路基上修建高等级公路，需要对软土路基进行一定的处理措施。真空堆载联合预压法正是近年来发展起来的高速公路软土地基加固新技术。1 真空预压联合堆载预压的加固机理真空预压是使加固区域内的土体造成负压，使边界的孔压降低，土体中的原来孔压便与这些边界的孔压形成一定的压力差并且发生不稳定渗流，随着时间的增长，土体中的孔压逐渐降低，降低的孔压转变为土体的有效应力，真空度越高，沿深度衰减越小，则增加的有效应力越大，加固效果越好。真空预压时土体不会产生剪应力，即使真空荷载一次性施加上去，地基土也不会发生剪切破坏，从而可以缩短工期。真空预压时，周围土体由于产生收缩变形而开裂，裂缝一般平行于加固区的边线。随着时间的增长，土体固结度的提高，裂缝也在发展，逐渐变大加深，数量也逐渐增加。真空预压和堆载预压使地基产生沉降，一般在加固区的中心点产生的沉降值最大，使加固区表面呈锅底状，但它们的原因却有质的区别。真空预压使地面产生锅底状的原因除了有效应力因位置的差异之外，还有加固区土体向里移动的结果，正是这种收缩的特性使土体更利于挤密，在产生相同垂直变形的情况下，真空预压法的加固效果要好于堆载预压法。真空预压法需要在加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水通道（袋装砂井或塑料板排水井），再在砂垫层面铺设一封闭薄膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空。当抽真空时，在砂垫层、垂直排水通道先后形成压差，在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而使土体固结。同时，利用高速公路自身修筑的路堤路基，在砂垫层上再分层铺筑路基，该部分堆载预压结合真空预压对加速软粘土的排水固结，减小工后沉降起到积极作用。2 真空堆载联合预压法的应用金丽温高速公路温州段215+339215+818为软基路段，路段长479m，不良软土层的主要分布情况如下：表层为灰黄色亚粘土厚度0.8m1.9m，上部为淤泥，流塑厚度约12.222.8m，局部较薄，其下为含粘性土碎石，下伏基岩，岩性为凝灰岩，软土层总厚度为023m，平均填土高度4.7m。因软基深，路基填筑高，沉降时间长，同时因征地拆迁工作进度影响而造成工期紧张，故将此段变更为真空联合堆载预压，设计真空度为80 kPa，抽真空期为6个月。真空预压联合堆载预压的施工工艺主要包括以下部分：(1)设置排水通道首先在需加固的软基表面铺设砂垫层0.5m高，再在土体中塑料排水板，呈梅花状，间距1.3m1.5m左右，深度需要根据计算确定，一般为1020m，分别作为横向及竖向排水通道。 图1 真空预压施工工艺示意图(2)用PVC管作为真空滤管埋入软基表面的砂垫层中，PVC管可用90mm作主管，50mm75mm作滤管，为适应声地的不均匀沉降，各管之间的连接采用橡胶软管连接。全部吸水管埋入砂垫层中，并通过出膜器及吸水管与真空泵连接。然后在砂垫层面铺设密封膜，密封膜材料抗拉强度不小于2.5KN/m，渗透系数10-10cm/s，圆球顶破不小于100N，梯形撕裂不小于2.5KN/m。为保证密封膜的完好无损，确保真空度免受损失，本工程铺设了2层塑料膜，并在其上再铺一层土工布，在加固区四周开挖1.5m深、1m宽的沟槽，并将薄膜周边放入沟槽，再将挖出的土体回填沟槽，将薄膜周边压紧密封。土工布双向抗拉强度均应大于30KN/m，伸长率不超过20%，延伸率、圆球顶破强度和渗透系数均应符合国标。(3)检查真空设备及各连接口，保证密封，确保气密性，根据工程地质条件及抽真空设备能力，真空度应保持在800mmHg或以上。所选用的真空泵功率应不小于7.5KN，每个真空泵的有效处理范围不大于800m2。(4)在真空度达到80kPa以上并正常预压半个月后，在土工布上实施堆载预压，利用本身路堤填筑用的材料实施预压，分层填筑路基，在填筑第一层土时，特别要注意密封膜的保护。所以第一层应填砂或砂性土，且厚度不宜小于60cm，以保证其下真空预压继续顺利进行，在真空预压加固区膜下真空度达80kPa以上的条件下连续抽真空三个月，即可逐段减压直至停止抽真空，路基填筑工期应不小于90天。(5)为了确保真空预压联合堆载预压加固软基的效果，及时了解地基土的固结情况，在整个施工及预压过程中设置孔隙水压力监测、地面沉降观测、深层沉降和水平位移监测等。该段软土路基2003年月日开抽真空，3天后真空度达到80kPa，10天后进行路基填筑，到2004年3月28日累计沉降量1.7m2.2m，日沉降量为01mm。目前路基沉降已经稳定。下面是该段软基215+455断面的真空¾堆载联合预压加固软基的断面沉降监测资料：图3 K215+455断面沉降3 结 语(1)真空度沿砂井（或塑料排水板）向下传递及向土体中扩展，孔隙水压力降低，而孔隙压力是一个球应力，所以不会产生剪切变形，发生的只是收缩变形，因而在水平方向增加一个向着负压源的压力，使四周土体都向预压区移动，促使土体进一步压密，所以在真空预压下土体不会发生侧向挤出破坏，因此真空预压可以一次快速施加而无须分级加载，大大节省了时间，缩短了工期。(2)真空预压法在土体加固过程中，在真空吸力的作用下使土中的封闭气泡排出，从而使土的渗透性提高，固结过程加快。(3)真空预压法加固软基，由于地基周围的土体是向着加固区移动的，这样有利于加固区内土体密实度的提高和地基承载力的增加。(4)高速公路一般路堤填土高度较高，因而可利用该部分填土作为堆载，联合真空预压法一起加固软土地基，经济上效益好，技术上可行。即在真空预压一段时间后，在砂垫层面按照堆载预压的施工工艺要求，填筑路堤，利用自身荷载实行预压，既增加了加固深度，同时也减少了工后沉降，因而提高了加固效果。可以说，真空-堆载联合预压法应用于沿海软土高速公路路基处理方法效果是理想的，将填筑的路堤作为堆载加以利用，不仅具有很好的加固效果，而且大大的缩短了施工工期，经济效益明显。目前该方法已经在广东、浙江、上海的高速公路建设中得到了较广泛的应用。参考文献：图2 K215+455断面沉降速率1 娄炎.真空排水预压法加固软土技术M.人民交通出版社,2002,1.