真空排水预压技术在高速公路软基加固中的应用

朱春晓 李 浩

鲁山县凯风路桥工程有限公司



真空排水预压技术在高速公路软基加固中的应用

朱春晓 李 浩

鲁山县凯风路桥工程有限公司

高速公路工程结构中路基和路面是其主要组成部分，因各种荷载及自然因素的影响，路基逐渐呈现出不同程度的损坏。为确保高速公路工程的安全性及质量，必须确保路基具有较高的强度，为此，施工单位必须在充分掌握真空排水作用机理的基础上，规范真空排水预压施工工艺，提高公路工程施工的整体质量。

真空排水预压技术；高速公路；软基加固

一、真空预压的概况

真空排水预压法是一项比较新的加固软土技术，是属于排水固结法的一种，它通过铺设水平排水砂垫层和设置在软基中的竖向排水体，再在砂垫层上铺设不透气的薄膜封闭装置，借助于埋设在砂垫层内的管道，通过抽真空装置，使土体中形成负压，将土体孔隙中的孔隙水抽出，从而降低孔隙水压力，增加有效应力，使土体产生固结，减少后期沉降，提高地基承载能力。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。主要反映在以下几个方面：第一，薄膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载；第二，地下水位降低，相应增加附加应力；第三，封闭气泡排出，土的渗透性加大。真空预压是通过覆盖于地面的密封膜下抽真空，使膜内外形成气压差，使粘土层产生固结压力。即是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法。真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结，称为负压固结。

二、高速公路软基加固中真空排水预压技术的施工工艺

1 、工程案例

某高速公路总长度为234公里，总投资为127亿元。选取其部分软土地基路段进行施工，其地层情况如下：

（1）素填土，杂色，主要构成材料为块石、碎石及砂等，厚度约0.6米；

（2）粘土，灰黄色，可塑-硬塑状态。

2 、施工准备

作为一种新型软基加固技术，真空排水预压施工极为复杂，为此必须做好施工准备工作。首先，在加固区边界定位中施工单位必须严格遵循路基软土地基设计图进行确定，随后将加固区内的杂物清理干净，如草根等，场地高度差必须控制在15厘米以内，地基土则必须进行放样测量。

作为一种新型软基加固技术，真空排水预压施工极为复杂，为此必须做好施工准备工作。首先，在加固区边界定位中施工单位必须严格遵循路基软土地基设计图进行确定，随后将加固区内的杂物清理干净，如草根等，场地高度差必须控制在15厘米以内，地基土则必须进行放样测量。并检验沙袋、聚氯乙烯薄膜及中粗砂是否符合技术标准及设计要求，并将检验报告提交监理工程师审核批准。在取得监理工程师批准后，开始进行真空预压的下一步施工。

3 、铺设砂垫层

砂砾垫层（50厘米）铺设时，需进行塑料排水板打设。作为水平排水与真空度传递的载体，砂垫层铺设时应对其质量进行有效控制。一般选用中粗砂作为砂垫层的砂料，含泥量必须控制在3%以下，这样才能具有良好的排水效果。在铺设砂垫层时，必须清除砂垫层内的杂物，如钢丝、玻璃等。如塑料排水板高出砂垫层，可以将其多出部分剪掉或向砂垫层进行埋设。随后紧密连接主管、滤管与竖向排水系统，确保其排水的畅通性。

在抽真空过程中，砂垫层的功能就是将竖向排水体进入垫层内的渗流水从土体内及时排除，缩短土层固结时间，并避免土颗粒堵塞排水系统等情况的出现。垫层质量对软基加固效果与预压时间起到直接的影响。当地基表层厚度符合施工要求后，其承载力将大大提升，在运输机械行驶过程中，通常选用机械分堆摊铺法进行施工，也就是先进行多个干砂堆的铺设，再通过机械或人工的方式进行铺平。当其承载力较低时，可以选用顺序推进摊铺法进行施工。工程要求与地质条件是决定竖向排水体的主要因素，在软土层厚度低于5米、薄粉砂夹层较多的情况下，如其固结速度符合施工规定，则不需要进行竖向排水体的设置。当加固地基具有较深的淤泥层，则必须进行抽真空系统与竖向排水系统的同时设置。

4 、塑料排水板材料及打设

遵循设计图纸为准对塑料排水板进行测量放样，并标注打设深度。排水板在打设施工中，不能出现扭曲、破损等情况。如排水板剩余长度不足时，不能对塑料排水板进行搭接施工，避免对排水性能的影响。补打桩位市，施工单位必须对其垂直度进行有效控制，偏差一般在1.5%以下。在真空预压施工中竖向排水体极为关键，其作用为真空度传递与排水通道。本文主要选用塑料排水板作为排水材料，在打设施工中，应利用导管把塑料带从管靴内穿出，并连接塑料带和桩尖位置，紧贴管靴并对准桩位。拔管施工中应在软基内留存粘接与锚固的塑料排水板，在搭接塑料排水板，应确保其搭接长度超过20厘米。

5 、真空预压施工

（1）主管、滤管布置

主管与滤管是砂垫层内埋设的主要管道，其功能就是进行真空压力的传递与排出流入砂垫层的水，一般选用自来水管与PVC管作为主管与滤管的主要材料。高速公路软基施工中，都会选用条形、鱼刺形作为主管、滤管的平面布置形式。本工程选用双排鱼刺形作为主管、滤管的布设形式，布置过程中，应确保循环管放置的合理性。选用橡胶软管作为各管连接的主要材料，对路基沉降问题进行有效处理。

在水平排水砂垫层中部埋设滤管，并在其上方进行砂覆盖层设置，厚度为0.15到0.2米之间，避免滤水管上尖利物体将密封膜穿破。主管的作用就是将真空度均匀传递给滤管，通常不进行孔洞的搭设，并确保主管直径在滤管以下。

（2）密封沟与围堰

沿加固区边界进行密封沟开挖，其深度必须满足地下水位，并将透水层切断，沟底宽度则控制在0.4米以上，这样可以确保密封膜和沟底粘土之间的紧密性。沿密封沟外沟沿设置围堰位置，并通过粘土夯筑。

（3）铺设密封膜

为提高真空预压工程的质量，必须重视其密封性。密封膜作为真空预压工程密封的主要材料，必须具有较轻的重量、较高的强度、韧性及良好的抗老化能力等。本工程选用的密封膜为聚氯乙烯薄膜。每一层密封膜铺设完，应对膜面进行详细检查，如存在问题，必须对其进行立即修正。在密封沟内侧坡面位置将剩余部分铺平，如太长，必须将其折到沟底，不能在外侧坡上进行铺设。加工薄膜过程中，应对密封沟埋设部分进行充分考虑，不能拉的过紧，避免损坏薄膜情况的出现。

三、结束语

综上所述，随着经济全球化的不断深入，我国高速公路事业也得到了极大的发展。作为一种新型地基加固方式，真空排水预压技术在高速公路软基加固中得到了广泛地应用与推广。排水系统、抽真空系统及密封系统是真空排水预压技术的重要组成部分。其优点为较快的加荷速度、不需要堆载材料，地基失稳情况不会出现在加荷施工内等。作为软基处理的有效措施，施工单位必须在分析软基危害的基础上，规范真空排水预压技术的施工工艺，提高技术水平，为高速公路工程建设整体质量的提升提供可靠的保障。

［1］朱云飞.平临高速公路软基真空排水预压加固设计与施工［D］.中国地质大学（北京）2012

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［3］岑仰润，龚晓南，温晓贵.真空排水预压工程中孔压实测资料的分析与应用［J］.浙江大学学报（工学版）.2012（01）

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