浅谈真空联合堆载预压法在公路建设中的施工工艺

因为中国地域宽广，气候杂乱，湿地洼田随处可见。跟着中国公路建造的进一步开展，将不可避免地要在软土地基上建筑不断添加的高速公路。软土地基通常都表现为高含水量、高紧缩性、高粘土含量、低渗透性和低强度等特色，要在这“三高二低”的软土地基上建筑好公路，有必要处理好两个方面的疑问：一是路基要有满意的安稳性，二是工程完工后，路基沉降安稳。为处理这个疑问，以往咱们选用较多的是以排水加固法为主体，再恰当配以加筋土的加固办法，可是这种办法存在着排水固结时间长、工后沉降难于满意标准需求的缺陷。为了缩短工期、加快建造速度、保证工程质量，某高速公路软土地基实验段选用了一种新的加固办法—真空联合堆载预压法，取得了杰出的作用。

真空预压法是排水固结法的一种，首要由排水体系和加压体系两部分构成：排水体系首要包含竖向排水体和水平排水体，竖向排水体常用塑料排水板、袋装砂井、透水软管等，水平排水体常用砂垫层（纯洁中粗砂），关于砂源紧缺、砂价较贵的地区可选用技能可靠的塑料盲沟或透水软管等土工构成资料，以下降工程造价。设置排水体系首要为了改动地基原有的排水边界条件，传递真空压力，添加空地水的排出通道，缩短排水距离，以便在上部荷载作用下能以较快的时间使地基土的有用应力添加，地基土发作固结，完结预定的地基加固作用，满意工程建造需求。加压体系首要是指抽真空设备。在施行真空预压法的一起在地基上部进行堆载（包含堆土、充水等），真空预压与上部堆载联合作用就构成了真空联合堆载预压法。

1 真空联合堆载预压法加固机理

尽人皆知，大气的压力为10t/㎡，真空联合堆载预压法实践上即是在堆载预压的一起，凭借大气的压力，使两者联合发挥作用，加快土体固结缩短。真空联合堆载预压法是用薄膜对需求加固的软基进行密封与大气隔离，凭借射流泵抽真空，通过铺在加固体外表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，构成真空，在地表砂垫层发作负压，该负压通过真空管路及竖向排水体逐步向深度方向延升，并向附近土体分散，使加固上体内部与排水通道、砂垫层中发作压差，在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，使孔隙水压力下降，最终使上体固结压密。真空预压加固进程实践上是地下水气不断被抽走的一起，真空度不断向加固土体内传递、分散并在加固土体内构成必定真空负压和负压梯度的进程。真空联合堆载预压法是在真空联合堆载预压法基础上开展起来的，是真空预压和堆载预压两种加固办法的叠加，在堆载预压的一起再加一真空荷载一起作用，促进土体充沛固结紧缩。

依据太沙基有用应力原理，其进程可表达为：式中分别为真空和堆载发作的总效应力绝对值，为主骨架紧缩和缩短有用应力绝对值，为真空发作的孔隙应力绝对值，为堆载发作的孔隙应力绝对值），从中咱们能够看出真空联合堆载预压只是通过削减孔隙水压力来添加土体的有用应力和球应力，而且土体的球应力会使土体发作向预压区内的缩短变形，以上理论在某高速公路的施工中得到了验证和使用。

2 真空联合堆载体系的构成

真空联合堆载预压法由排水体系、真空体系和加压体系构成。

2.1 排水体系 排水体系由砂垫层（横向排水体）和竖向排水体（砂井）构成。砂垫层通常选用中粗砂，含泥量应小于5%，厚度40-70cm，外表宜铺设平坦。假如不选用真空预压，砂垫层的边际有必要出露以排出软土开释的水；关于真空联合堆载预压法，有必要将砂垫层密封以保证不漏气。

2.2 真空体系 真空体系首要由密封膜、滤水管和真空泵构成。密封膜用于密闭砂垫层和浅层软土，避免漏气；滤水管成网络状况铺设在砂垫层中，使抽真空构成的负压在砂垫层和砂井中疾速分散，井将固结开释的水运送出去：滤水管与真空泵相连，真空泵连续抽水、抽气，保证负压的构成。真空体系能够在砂垫层中构成60kPa～80kPa的负压。

2.3 加压体系 加压体系实践即是填土堆载，分期间堆填到规划高度，井保证地基的安稳性。为了削减工后沉降，必要时能够施行超载预压，预压填土高度超出正常路堤高度，等地基沉降量到达需求后再卸荷。

3 真空联合堆载法施工中的关键技能

3.1 加固作用 真空联合堆载预压法是在真空预压和堆载预压基础上开展起来的一种软基处理办法，它具有真空预压和堆载预压的两层作用，适用干设汁荷载大，承载力需求高的工程。该办法在加固作用方面有如下三个方面的特色：

①固结速度 真空预压期间，真空度通过滤管、砂垫层及笔直排水通道逐步向上体内部传递，土体中的孔隙水在这种压差的作用下不断向外排出，从而使土体发作排水固结。真空堆载和联合预压期间在真空预压的基础上，再利用路堤填上进行堆载预压，一方面堆载的作用使土体中的孔隙水压力增加；另一方面真空预压的作用使砂垫层及笔直排水通道的孔压要处于负压状况，这样地基中孔隙水的压差就愈加大，加快了土体中水的排出，固结速度天然快，加固的作用就愈加显着。

②加固深度 加固深度首要取决于导致孔隙水压力改变的深度。在真空联合堆载预压加固软基办法中，真空度是导致孔隙水压力改变的主耍要素之一，它沿深度的传递与竖向排水体的井阻有关。很多的现场实测资料显现，真空度沿深度的衰减显着低于堆载时总应力沿深度的衰减。因此，真空联合堆载预压办法的加固深度大于普通的堆载预压。

③强度增加 在真空联合堆载预压加固软基办法中，当真空度达80kPa时，真空荷载相当于4m～5m高度的填上荷载，这使得该办法在预压进程中的等效超载高度高，加之固结速度快、影响深度深等要素，都使得地基的强度增加快，而且进步起伏大。

3.2 地基安稳性 真空联合堆载预压办法是在真空预压的基础上，施加堆荷外载。因为真空发作负压，使土体发作向内缩短变形，能够抵消因堆载导致的向外挤出变形，因此，地基在填土进程中的安稳性较好。从另一视点剖析，地基发作向内的缩短变形，等同于在路基两侧施加反压护道，可知添加了抗滑力距，因此抽真空发作负压有利于路基安稳。

4 真空联合堆载预压法的施工工艺

4.1 首先在湿软地基设置排水通道，即按惯例办法先铺砂垫层，接着打袋装砂井，其长度以打穿淤泥层或不少于20m为宜，距离通常不大于1.5m.

4.2 埋设监测仪器。依据地基状况，咱们在此实验段安置了两个监测断面，埋设了空地水压力仪、测斜仪、外表沉降板和真空度测定仪等仪器，用以监测软基在加固前后的应力、应变改变状况及操控填土。因为真空预压侧向位移指向路基基地．孔压持续下降，所以不对沉降作严格需求，而以侧移和孔压系数为首要操控目标。

4.3 整理场所并安设排水（气）管。砂垫层外表要铲除杂物．不能有碎石、竹签等尖利物，避免刺破外表加铺的密封膜。然后安置真空排水（气）管道（PVC管）。高速公路路堤因是长条形，按此特色，设主管和滤管两种。主管直径6cm，沿纵向距离30m安置两条，在主管上每距离6m两侧设两条直径6cm的滤管，主管和滤管用软管衔接呈鱼骨状安置在砂垫层顶部，滤管埋入软基中。

4.4 从主管中接出真空管路，通过密封膜与射流泵联接，每台射流泵操控600～800平方米的加固区。衔接管路时应留意接头结实、密封，并有必定的柔性。

4.5 管道铺设后，接着铺盖密封膜。密封膜使用抗老化好、耐性高、抗穿刺性强、整体性和密封性好的聚氯乙稀薄膜，厚度为0.14～0.16mm；然后在加固区附近开挖密封沟，其深度不少于1.5m，并以进入淤泥50cm为佳，一起密封膜在沟内应翻转锚固，用粘性土回填密实，并构筑围堰注水密封。

4.6 当铺盖好密封膜后，开始抽真空，并随时查看是不是漏气，漏气通常发作在地基、边沟、薄膜、接头等当地。正常状况下约7～10d膜内真空度可达70kPa以上，经安稳2～3d后开始堆载，堆载前，有必要在密封膜上加铺一层避免填土料顶破密封膜的无纺布等别的织物。