深圳市龙华区建筑工务局 广东 深圳 518000
摘要：真空预压法是市政道路软基加固施工中的一种常用方法，具有施工速度快、造价低、工艺简单等优点。本文结合工程实例，介绍了真空预压法在市政道路软基加固工程中的应用，并对其软基处理效果进行了分析，为类似工程施工提供参考。
关键词：软基加固；真空预压法；应用
引言
近年来，我国经济得到了迅猛的发展，基础设施建设日益增加，城市建设也得到了迅猛的发展。其中，市政道路的施工越来越受重视。在市政道路工程施工中，常常会遇见软土地基的情况，为确保市政道路的安全和施工质量，必须要采取有效的技术进行软基加固处理。而真空预压法作为排水固结方法的一种，在市政道路软土地基处理中得到较为广泛的应用。
1 工程概况
某道路工程地貌单位主要为近海相冲、淤积平原地貌。全长约2000m，红线宽度为40m，双向4 车道，属于城市主干道。勘察资料显示，道路工程下覆深厚淤泥层，且淤泥含水率高、强度低、渗透性差，软基处理的难度及造价均较大。综合考虑工程项目经济成本和时间效益，大面积软基处理前选取试验段采用真空预压法进行加固，并测试软基处理效果，评价该方法在该道路工程中的适用性，为软基处理设计和后续大面积施工积累经验，同时，为类似软基处理工程提供指导。
试验段道路长约210m，勘察资料显示，试验区域岩土层从上到下依次为:
(1) 素填土: 灰、灰黄等色，松散－ 稍密，很湿，主要由坡残积砂质黏性土、碎块石组成，硬质含量小于10%，填土年限小3年，填土时未经专门分层压实处理。厚约1. 50m～2.30m。
(2) 淤泥: 深灰、灰黑色，饱和，流塑，含有少量腐殖质、有机质，具有少许腐臭味，局部夹薄层中砂。切面较光滑，黏性一般，干强度一般，韧性一般，摇振反应慢，在局部地段其孔隙比较小，相变为淤泥质土。厚约12.70m～13.50m。
(3) 卵石: 灰色，以中密状态为主，饱和，卵石成分为中风化火成岩，呈圆－ 亚圆状，骨架颗粒间由泥质与砾砂充填，胶结程度一般，均匀性中等，级配一般。未揭穿，揭露厚度2.50m～4.00m。
图1 各试验点和监测点平面分布图
2 软基处理方法
真空预压法是通过设置竖向塑料排水带或砂井，上铺砂层，再覆盖薄膜封闭，抽气使膜内排水带、砂层等处于部分真空状态，排除土中的水分，使土预先固结以减少地基后期沉降的一种地基处理方法。其主要工序为: 平整场地→铺设土工织物→填素土→施工放样定位→排水板施工→增压管施工→真空系统安装→增压系统安装→密封墙、密封沟施工→覆盖密封膜→抽真空不低于80kPa→真空恒载→增压系统间歇式增压→真空固结→停泵终止抽气→检测→提交场地。
试验段采用真空预压法进行加固，排水板采用100mm×4mm 防淤堵排水板，插设深度为15. 0m，按正方形布置，间距为0. 8m。在防淤堵排水板构成的正方形中心插设垂直增压管，插设深度为4.0m。
3 软基处理效果分析
为详细了解试验段软基处理前后地基处理效果，在软基处理前布置1 个平板载荷试验点、1 个钻探取样孔和1 个十字板剪切试验点。在软基处理后布置3个平板载荷试验点、3 个钻探取样孔和3 个十字板剪切试验点，并在试验区布置4 个表层沉降监测点，各
试验点和监测点平面分布如图1 所示。本文主要通过表层沉降监测、平板载荷试验、室内土工试验和十字板剪切试验等多种手段，对试验段软基处理效果进行综合分析评价。
3.1表层沉降监测
试验区共布置4 个表层沉降监测点，开始进行真空预压后，每2d 观测1 次，至真空度达到80kPa。且地表沉降速率小于10mm/d 之后，监测频率可调整为3d ～ 7d 观测1 次，直至地表沉降速率连续5d 不大于2. 5mm/d，推算固结度达到90%，方可卸载。
表层沉降监测结果表明，真空卸载时，试验区平均沉降量为1. 253m( 包含排水板插设期间沉降) 。根据表层沉降实测变形量与时间的关系曲线，采用三点法推算最终沉降量，进而计算土体固结度。计算结果表明，真空卸载时，土体的平均固结度为91. 6%，大于设计要求固结度90%。真空卸载前8d，各监测点地表沉降速率最大值为2. 3mm/d，最小值为1. 0mm/d，平均值为1. 7mm/d，满足设计要求地表沉降速率连续5d 不大于2. 5mm/d。根据真空预压期间各监测点地表沉降速率得到地表平均沉降速率曲线，如图2 所示。
图2 地表平均沉降速率曲线图
3.2平板载荷试验
平板载荷试验主要测定试验段地基土处理前、后的地基承载力。试验所用承压板尺寸为1m × 1m，面积为1m2。试验加荷方式为慢速维持荷载法，分8 级加载，每级荷载增量均为30kN，最大荷载加至240kN。
平板载荷试验结果表明，软基处理前，PB1 试验点表层素填土的地基承载力特征值为75kPa。软基处理后，PB2、PB3 和PB4 试验点表层素填土的地基承载力特征值均为不小于120kPa。试验荷载－ 沉降( Q －s) 曲线如图3 所示。
图3 平板载荷试验Q － s 曲线图
3.3室内土工试验
为了解软基处理前、后地基土物理力学性质的变化，在软基处理前、后分别钻孔取土进行室内土工试验。试验结果统计表明，软基处理后，在排水板插设深度15. 0m 范围内素填土和淤泥的物理力学性质均有明显改善。其中，土体的含水率、孔隙比均明显降低，湿密度、压缩模量、黏聚力和内摩擦角( 直剪快剪)均有明显增大。软基处理前、后土层主要物理力学指标统计如表1 所示。
表1 软基处理前、后土层主要物理力学指标统计表
室内土工试验结果表明，软基处理后，淤泥层物理力学性质随孔深增加逐渐降低，说明真空预压效果随孔深增加逐渐减弱。同时，淤泥层在4.0m ～ 7.0m范围内物理力学性质改善程度明显大于7.0m ～15.0m 范围，说明淤泥的强度增长在增压管影响范围以内区域( 包括增压管长度范围及其底部以下约3m)明显大于增压管影响范围以外区域。真空预压时，增压管能有效改善增压管长度范围及其底部以下约3m范围土体物理力学性质。
3.4十字板剪切试验
为了确定软基处理后软土地基的强度增长规律，在软基处理前、后分别布置十字板剪切试验点，测定淤泥的不排水抗剪强度。试验结果表明，软基处理前，淤泥的原状土不排水抗剪强度为10. 8kPa，灵敏度为2.5，属中等灵敏土。软基处理后，淤泥的原状土不排水抗剪强度增长明显，为22.7kPa，增幅达110.2%。软基处理前、后原状土不排水抗剪强度对比曲线如图4 所示，软基处理后原状土不排水抗剪平均强度增幅曲线如图5 所示。
图5 不排水抗剪平均强度增幅曲线图
十字板剪切试验结果表明，软基处理后，在排水板插设深度15.0m 范围内淤泥层不排水抗剪强度均明显增大。但平均强度增幅随孔深增加逐渐变小，在4.0m ～ 7.0m 范围内，增幅最大，为157.5% ～214.5%，超过7.0m 增幅急剧降低，说明淤泥的强度增长在增压管影响范围以内区域( 包括增压管长度范围及其底部以下约3m) 明显大于增压管影响范围以外区域。真空预压时，增压管能有效改善增压管长度范围及其底部以下约3m 范围土体物理力学性质。此外，软基处理后，淤泥层原状土不排水抗剪强度随孔深增加逐渐降低，说明真空预压效果随孔深增加逐渐减弱。
4 结语
综上所述，真空预压法具有施工周期短、加固效果良好、适用性强、工程造价低、工艺简单等优点，在市政道路施工中得到广泛的应用。本工程应用真空预压法，经过试验验证，真空预压法加固效果显著，在类似软基处理中可推广应用。同时，在真空预压法应用于软基加固施工时，施工人员要结合工程实际情况，调整相关参数，从而确保工程的施工质量。
参考文献
[1]滨海填埋场增压式真空预压法软基处理研究[J].马永政,盛初根,蔡可键,王开太,宋小文.中国港湾建设.2016(12)
[2]真空预压在软基处理中的应用及对影响加固效果的分析[J].甘忠勇.中国水运.2016(05)
论文作者:吕哲
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/19
标签：预压论文; 真空论文; 淤泥论文; 强度论文; 载荷论文; 表层论文; 力学论文; 《防护工程》2017年第26期论文;