论真空堆载联合预压技术在公路软基处理中的应用

程海丽 朱金叶

【摘要】由于真空联合堆载预压法具有工期短、造价低、节约材料以及加固效果好等优点，在我国公路软基处理中得到了广泛的应用。在公路施工过程中，无法避免软土地基的问题，就需要对该问题进行一定的处理，真空联合预压法的应用，不仅可以减少路基的沉降量，还可以提高公路施工的质量，延长公路的使用寿命。因此，本文将对真空联合堆载预压法在公路软基处理中的应用进行详细的阐述，以此为同类工程提供可靠的参考依据。

【关键词】真空联合堆载预压法；公路软基；质量；应用

一、真空预压与堆载预压的加固处理

1、堆载预压的加固处理

堆载预压法以土料、块石等作为荷载，对被加固的软土地基进行预压。为了缩短加固时间，加快固结过程，在地基中打设一定深度的塑料排水板，软基在堆载荷载作用下，产生正的超静水压力。经过一段时间，超静水压力逐渐消散，土中有效应力不断增长，地基得以固结，产生垂直变形，同时强度也得到提高。

2、真空预压的加固处理

用真空预压法加固软土地基时，在需要加固的地基上先铺设砂垫层，然后打设塑料排水板，塑料排水板的作用在于：（1）作为垂直排水通道、减少排水距离、加速土体的固结；（2）传递真空度，即通过塑料排水板向深层土体试加“预压荷载”，之后通过安装抽真空设备和密封膜在加固土体中形成一个负超静水压力，使土体中的孔隙水从排水通道不断排出，土中孔隙水压力逐渐减小，有效应力逐渐增加，地基逐渐固结。

3、两种加固方法的比较

（1）真空预压法利用大气来加固，因此，不需要大量的预压材料，但由于土体有效应力的增加具有最大值，最大只有95 kPa。而堆载预压法中，土体加固后形成的有效应力与上部施加的荷载大小有关。

（2）真空预压法中降低的是孔隙水压力，土体不产生剪切变形，只发生收缩变形，仅有侧向收缩。抗剪强度提高的同时不会伴随剪应力的增大，不会导致抗剪强度的衰减，加固后土体的密实度高。而堆载预压法处理中会产生侧向挤出变形，加固后土体的密实度低。

（3）真空预压加固时，“荷载”是一次施加的，加载快，不必担心加固过程中出现地基失稳情况，且土的渗透性提高、固结过程加快。而堆载预压处理中需控制加载速度，固结过程也较慢。

二、真空联合堆载法施工中的关键技术

1、加固效果。真空联合堆载预压法是在真空预压和堆载预压基础上发展起来的一种软基处理方法，它具有真空预压和堆载预压的双重效果，适用于设计荷载大，承载力要求高的工程。该方法在加固效果方面有如下三个方面的特点：

（1）固结速度。真空预压阶段，真空度通过滤管、砂垫层及垂直排水通道逐渐向上体内部传递，土体中的孔隙水在这种压差的作用下不断向外排出，从而使土体发生排水固结。真空堆载和联合预压阶段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升高：另一方面真空预压的作用使砂垫层及垂直排水通道的孔压要处于负压状态，这样地基中孔隙水的压差就更加大，加速了土体中水的排出，固结速度自然快，加固的效果就更加明显。

（2）加固深度。加固深度主要取决于引起孔隙水压力变化的深度。在真空联合堆载预压加固软基方法中，真空度是引起孔隙水压力变化的主要因素之一，它沿深度的传递与竖向排水体的井阻有关。大量的现场实测资料显示，真空度沿深度的衰减明显低于堆载时总应力沿深度的衰减。因此，真空联合堆载预压方法的加固深度大于普通的堆载预压。

2、地基稳定性。真空联合堆载预压方法是在真空预压的基础上，施加堆荷外载。由于真空产生负压，使土体产生向内收缩变形，可以抵消因堆载引起的向外挤出变形，因而，地基在填土过程中的稳定性较好。

三、公路软土路基的危害问题

软土路基是公路路基施工比较难的一种路基情况，鉴别其特征对于为公路路基进行鉴定具有重要意义。为探明施工路段软土分布特征，应以工程地级钻探，采取原状土样进行室内土工试验为主，同时进行静力触探及十字板剪切实验等原位测试，以此对比软土的物理力学参数特征。然后根据路段软土层特征进行处理方法的选择。软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑状态的粘性土。它一般是在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物、化学作用形成的。软土路基问题及其危害概括起来主要有如下两个方面：

1、强度及稳定问题。当软土路基的抗剪强度不足以承受路堤及路面外荷载时，软土路基会产生局部或整体剪切破坏，造成路堤塌方、失稳及桥台破坏。

2、沉降变形问题。当软土路基在上部荷载及外部荷载作用下产生过大的沉降变形时，会影响道路的正常使用。特别是产生过大的不均匀沉降时，会造成路面开裂破坏，结构物与路堤衔接处差异沉降，引起桥头跳车，涵身、通道凹陷，沉降缝拉宽而漏水；路面横坡变缓、积水，从而引起路面损坏等。

四、施工工艺及方法

1、铺设砂垫层和打设塑料排水板。在原地面清表压实后摊铺厚30cm砂垫层，在施工前要对砂料进行严格检测，要求含泥量不大于5%；竖向排水体采用宽10cm、厚4mmB型板，芯板不容许采用再生塑料。呈梅花形布置，间距为1.0m，打入深度为20m，施工时要注意控制回带长度，回带长度不得大于50cm。

2、安设滤管和真空泵。真空滤管采用76mm硬质透水管壁厚2.9mm，打孔加工后包土工织物滤水管层，并捆扎结实，滤水层应只透水气不透砂。全部滤管均埋入砂垫层内，施工时要注意滤管的间距和连接的紧密性。

3、待埋完真空表测头及其他观测仪器后，人工铺设密封膜。根据地基情况，我们在此试验段布置了两个监测断面，埋设了空隙水压力仪、测斜仪、表面沉降板和真空度测定仪等仪器，用以監测软基在加固前后的应力、应变变化情况及控制填土。由于真空预压侧向位移指向路基中心.孔压持续下降，所以不对沉降作严格要求，而以侧移和孔压系数为主要控制指标。密封膜应用抗老化好、韧性高、抗穿刺性强、整体性和密封性好的聚氯乙稀薄膜，密封膜质量必须符合设计要求，密封膜要求在工厂热合一次成型，若现场搭接，搭接宽度不得小于2m。封膜采用两层土工膜，人工铺设第一层土工膜，认真检查是否有漏洞并进行及时修补，再铺设第二层土工膜，最后用黏土回填密封沟。铺密封膜是本工程的关键工序，质量好坏直接影响加固效果，防止密封膜的损坏。

4、抽真空、进行膜上堆载。当铺盖好密封膜后，开始抽真空，并随时检查是否漏气，漏气一般发生在地基、边沟、薄膜、接头等地方。把滤水管通过出膜器与真空泵连接后，就开始抽真空。抽真空后，加固区膜下真空度会持续上升，当真空度达到并维持在80kPa以上时，即进入了正常真空预压阶段。在进行堆载前应在密封膜上铺设无纺土工布和砂垫层，防止填料刺破密封膜。正常抽真空10d后，可进行路基填筑施工；第一层填料应采用细料，路基填筑速度不应过快，严格按照沉降情况进行堆载施工，防止加荷速率过快发生路基失稳现象。

结束语：

目前，真空联合堆载预压法在公路软基处理中得到了广泛的应用。在进行施工的过程中，要求施工人员要按照施工设计的要求进行施工，加强施工质量的管理，确保各项指标要符合施工的要求，以此能够达到加固的效果，提高公路软基的质量。

参考文献：

[1] 周训凤，真空堆载联合预压技术在高速公路软基处理中的应用[J]中外建筑，2011.08

[2]王洪昌.真空联合堆载预压加固软土地基施工[J]. 中南公路工程，2006，31，（6）：74-78