真空预压加固路基施工技术研究

宗朝阳 黄兴昌 潘传宇

中建铁路投资建设集团有限公司

1 前言

塑料排水板真空预压加固地基施工技术是排水固结法的一种，广泛应用于含水量高、压缩性大、透水性差、强度低的软弱饱和黏性土地区的地基加固施工。路基填筑预压通常采用堆载预压，需要大量的堆载土方，且预压周期较长，塑料排水板真空预压加固技术可有效节约软基处理时间，尤其适用于对周围受扰动限制的路基地基加固工程。

2 工艺原理

在软土地基中插打塑料排水板作为排水通道，增加土层的排水途径，缩短排水距离。在通过真空泵预加荷载的作用下，将土体中的孔隙水通过排水板排出，使土体逐渐固结，加速沉降，从而提高地基的整体承载力，达到加速地基固结的目的。

3 施工方法

3.1 施工准备

绘制塑料排水板施工桩位布置图。对现场作业人员进行技术交底并组织培训考核。选择有代表性的地段进行试验，确定插板机型号、套管形状和尺寸、管靴形状及尺寸和材料等参数。提报塑料排水板、手型接头、PVC 管、真空膜、土工布等相关材料，并按规定进行检测进场。编制真空预压监测方案，保证真空预压监测相关工作顺利实施。

3.2 场地平整

根据要求放设出路基处理边线并做好明显标示，然后清除地表杂物并在需要加固路基的地面上填筑横向排水坡，并铺设50cm厚的砂砾垫层。砂砾垫层选用天然级配良好的砂砾，含泥量不大于3%～5%，最大粒径不大于50mm～100mm，宽度宽于路基填筑宽度不小于50cm。

3.3 排水板插打

标定塑料排水板桩位：塑料排水板采用梅花型形布置，桩间距1.0m，根据设计图纸布置孔位，将塑料排水板位置进行放样并标识清楚。插板机的选择与定位：采用履带式插板机振动插打，打设前根据打设板位标记进行插板机定位并进行机座整平，打设机定位时，管靴与板位标记偏差应控制在±0.05m范围内，机座整平后要用仪器进行检测，不合格及时调整。安装管靴：采用套管式打设法打设，套管形状为扁平状，在塔架卷筒上安置塑料排水板，然后将塑料板通过套管从管靴穿出，固定在桩尖上，并一起贴紧管靴对准桩位。调整垂直度：再次调整插板机套管的垂直度，保证打设过程中偏差不大于1.5%（1.5cm/m），避免偏差过大出现串孔现象。打设排水板：在打设套管上将设计深度的位置设置明显标记，以控制排水板的打设深度，当插板机套管（连同管靴和塑料排水板）插入到设计深度后，拔出插板机套管，利用管靴重力将排水板固定于孔底；施工时严格控制回带长度，回带率不大于5%，且回带长度不大于0.5m，如带出长度大于0.5m，必须在原位旁边重新插设，打入地基的塑料排水板应为整板，排水板严禁接长使用；施工时为顺线路逐排插打，且分段长度不宜大于100m。注意事项：塑料排水板施工过程中应安排专人做好相关记录，及时检查排水板板位、垂直度、打设深度、外露长度等，符合规范要求后方可移机，否则须在邻近板位处重打；施工完成后及时清除排水板周围带出的泥土，确保外露的排水板不受污染，并在孔洞收缩前及时用中粗砂回填，回填完成后将排水板端头回折至孔洞进行保护，以便后续连接施工。

3.4 抽真空系统安装

铺设并连接真空管网：塑料排水板施工完成后，铺设并连接真空管网系统，真空管网由主管和支管组成，支管采用φ16mm的PVC软管，顺塑料排水板位置铺设，采用专用手型接头与塑料排水板连接；主管采用φ63mmPVC 管，垂直于支管布置，间距为20m～30m，主管和支管间采用PVC 变径三通、四通连接，并用专用胶水粘结牢固，管网连接应紧密，并预留适当的松弛度，以避免沉降较大时接口脱开。密封沟开挖：密封沟是在塑料排水板加固区边线外开挖一定深度用于埋设真空膜的沟槽，呈倒梯形，底宽1.0m，深不小于2m，并保证其底面进入不透水层至少0.5m，边坡坡度1：0.5，密封沟开挖时侧壁需平整，如底部或两侧有渗透性较好的夹层，将夹层挖除干净。铺设土工布、真空膜：出膜弯管与真空主管、支管连接好后，出口压盘与地面平齐，并放好下橡胶垫圈，然后铺设一层针刺长丝土工布和两层真空膜，铺膜完毕后沿出口弯管处把膜解开，然后放好上橡胶垫圈及上压盘，其间抹匀黄油，拧紧螺母，橡胶垫圈与膜间严禁有沙粒存在。施工时需注意：土工布铺设前，将打设塑料排水板留下的孔洞填平，保证铺设时土工布没有褶皱；采用专用整体膜，加工后形状与加固区一致，膜面积每边长度大于加固区相应边3m～4m，保证伸入密封沟尺寸满足封闭要求；铺设在白天进行且风力不得大于5级，从上风向向下风向伸展，施工人员穿软底鞋上膜小心进行摊铺，避免损坏薄膜，加固区四周余留量应基本一致，保证足够的压膜尺寸，铺设时安排专人检查，发现漏洞立即采用专用胶补封；两层真空膜铺完成后在膜上压适当的小砂堆，以免被风吹坏，同时将铺好的一布两膜摊铺到密封沟底，四周深入密封沟、膜与软土接触处要有足够长度，保证有足够长的渗径。密封沟回填：铺设真空膜后采用黏土将密封沟回填密实，回填前将膜体四周沿密封沟内壁埋入密封沟底，膜体过长时可折叠，但不得铺至外边坡以免漏气，回填土需湿润并采用人工踩实，土中不应含石子、瓦砾等杂物，保证密封效果。安装真空泵：真空泵通过专用钢丝橡胶管与出膜弯管连接，连接需紧密、不漏气，并在弯管中部设置两个阀门（止回阀和截止阀），当需要维修抽真空设备时应关闭截止阀，防止膜下真空压力迅速下降。真空泵的数量根据加固面积大小和形状综合配置，一般1000m2～1500m2配置一台，每块预压区域至少配置两台。

3.5 监测元件布设

监测元件布设：根据设计要求布设监测元件，主要监测元件有分层沉降仪、水位仪、孔隙水压力仪、测斜仪、位移观测桩等。监测元件布设前需编制详细的真空预压监测方案，并按照方案中要求进行，安装完成后及时对监测元件进行调试和测试，保证真空预压期间正常使用。为保证真空预压监测工作质量，监测元件布设工作宜交于专业性强的施工队伍进行。现场检测包括土样检测和原位测试。土样检测：在真空预压前和卸载完成后的适当时机，在加固区内均匀布置取样孔进行现场取土样，并送试验室进行室内土工试验，以获取土样的相关物理、力学性质指标。原位测试：对真空预压前后的地基进行原位测试，测试的内容包括荷载试验、静力触探、十字板强度试验，试验方法和要求执行TB 10018—2018《铁路工程地质原位测试规程》，试验由专业监测单位人员操作，并进行数据分析。

3.6 抽真空及堆载填筑

抽真空：先对预压范围进行试抽真空，同时检查真空泵运转情况及真空膜密封性，发现问题及时处理，加载速率7kPa/天～10kPa/天，一般10 天左右膜下真空压力达到80KPa 以上。步骤如下：预抽真空至0.03MPa，检查真空膜是否漏气；将真空保持在0.03MPa 左右，连续抽真空应直至出水量明显减少；提高真空至0.06MPa，连续抽真空至出水量明显减少；提高真空至0.08MPa，连续抽真空至出水量明显减少；保持真空在0.08MPa，连续抽至无出水。堆载填筑：填筑前先进行抽真空施工，将记录好的漏气部位人工补封，待抽真空系统可正常运行后在真空膜上铺设一层针刺长丝土工布，土工布需将裸露真空膜完全覆盖；土工布铺设完成后，其上填筑一层厚度不小于0.5m的细粒土保护层，细粒土保护层填筑需采用人工配合机械摊铺，防止损伤真空膜，填筑完成后方可进行路基A、B组填料施工。

4 质量要点

插设排水板施工时量测每根排水板的回带长度，超过0.5m时在原桩位附近重新插打；剪断塑料排水板施工时采用专人进行量测，外露长度不得小于0.5m；真空管网铺设连接完成后安排专人重新检查整个管网，保证各部位连接紧密；采用人工进行踩膜，保证密封沟内真空膜密实，然后先对真空膜密封部位进行回填；设置沉降板时在真空膜上铺设一层土工布，以保护真空膜不受损伤；路基填筑过程中加强真空膜和观测元件的保护，加大设备上下膜处保护层厚度；抽真空过程中增加备用发电机和储油罐，确保现场用电，保证抽真空持续进行。

5 结语

塑料排水板真空预压加固技术适用于软土层较厚、地下水和地表水发育、土质湿软的地基加固工程，施工效率高，劳动强度小，地基扰动小，且有利于减少现场土方作业。唐曹铁路TCSG-3标段四工区采用塑料排水板真空预压加固路基，节省了大量堆载土，且塑料排水板便于大面积机械化施工，可边抽真空边进行路基填筑，省去堆载预压工期，节约了大量施工管理成本，效益显著。