摘要：本文结合公路工程的实际案例，介绍了真空联合堆载预压法的基本原理，施工过程和施工监控方法。通过对加固效果的解释和分析，希望对于其他类似情况下的路基处理提出可供借鉴的参考。
关键词：真空联合堆载预压法；施工工艺；中开高速公路；效果分析
在中国沿海，长江中下游和珠江三角洲地区大量分布有现代沉积的软土层，该软土层具有含水量高，渗透性差，孔隙度大，强度和承载力低的结构特点。随着中国经济的飞速发展，近年来我国高速公路建设的飞速发展必然导致越来越多的高速公路需要在软土地上建设。而要在软土地上修建高速公路，必须解决两个基本问题：1）路基必须具有足够的稳定性；2）项目完成后路基沉降必须稳定。否则，将直接影响路基填筑和路面工程的质量，并会发生路基打滑，路面沉陷和桥头跳动等质量问题。近年来，真空预压已经逐渐应用于高速公路软土地基的处理。在真空预压和路基荷载相结合之后，已经形成了真空预压联合预应力。该方法不仅成本低廉，工期短，而且可以节省土方，保证加固效果。
一、真空联合堆载预压加固原理
真空组合预加载实际上是真空预加载和预加载的组合。通过实验室测试和有限元方法分析，表明基础是在负压下堆积的，可以叠加正负作用。真空联合预压是基于路基填料在真空预压的基础上施加外部载荷，增加总应力，增加软土中的孔隙水压力。在此压力差和土桩荷载的共同作用下，土壤中的孔隙水不断排出，软土加速排水和固结，直至达到预期的目的。同时，真空抽水引起的负超静孔水压力和堆积引起的超静孔水压力可以抵消部分的应力，从而确保在项目施工期间土壤的稳定性，提高了地基的承载力。
众所周知，大气压为10 t/㎡。真空联合堆载预压法实际上是在进行堆载预压法的同时，利用大气压，使二者共同作用，以加速土壤的固结和收缩。其原理是使用薄膜密封软基础，以使其与大气隔离。借助垂直排水管（袋装砂井），抽走空气和水以达到真空状态。同时，在加筋土壤内部与排水管的沙垫层之间产生压力差。在该作用渠道下，土壤中的无效水连续地从排水通道排出，导致无效水的压力降低，最终土壤被固结和压实。
二、施工工艺及方法
1.铺设砂垫层和打设塑料排水板
压实原始地面后，铺设厚度为30cm的沙垫。施工前，必须对砂料进行严格测试，要求泥浆含量不超过5％。核心板不允许使用再生塑料。它以梅花形排列，间距为1.0 m，跳动深度为20 m。施工期间必须小心控制环回的长度，并且环回的长度不得超过50cm。
2.安设滤管和真空泵
真空过滤管由Φ76mm的硬质氯乙烯或聚丙烯管制成，壁厚为2.9 mm。冲压后，用土工布滤水器管层覆盖，然后单击以使其牢固。滤水层应仅是透水和防沙的。所有的过滤管都埋在沙垫中。施工期间要注意滤管之间的距离和连接的紧密程度。真空泵的功率为7.5 kW，约为1000 平方米架设一台。
3.铺设密封膜
首先应清除沙垫表面的碎屑，并应手动整平沙垫。将真空计探头和其他观察仪器埋藏后，手动铺设密封膜。密封膜由三层聚乙烯或聚氯乙烯膜制成。密封膜的质量必须符合设计要求。密封膜需要在工厂进行热封。如果在现场重叠，则重叠宽度不得小于2m。密封膜使用两层土工膜。第一层土工膜是手工铺设的。仔细检查漏洞是否泄漏并及时修复。然后铺设第二层土工膜。最后，用粘土回填沟槽。铺设密封膜是该项目的关键过程。膜的质量直接影响增强效果，必须防止密封膜受损。
4.抽真空、进行膜上堆载
通过滤膜分配器将滤水管连接到真空泵后，开始抽真空。抽空后，加强区内膜下的真空度将继续上升。当真空度达到并保持在85 kPa以上时，它将进入正常的真空预压阶段。堆放前，应在密封膜上铺上非织造土工布和沙垫，以防止填料刺穿密封膜。正常吸尘10天后，可以进行路基填充。填料的第一层应使用优质材料制成，路基的填料速度不应太快。堆放施工应严格按照沉降情况进行，以防止在加载速度过快时发生路基失稳现象。
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三、工程概况
中开高速三江互通管理中心 路段由于受工期的严重制约，经变更改为真空联合堆载预压法处理软基，处理面积约为2.3万平方米。
1.设计计算参数
a.路基横断面：计算行车速度100千米/小时，路基顶宽26米，行车道和硬路肩横坡为2％，土路肩为4％，边坡坡度1：1.5。b.路基的重度，平均取20 kN /m³，路段填土高度5.0m。固结度取平均值70％。
2.监测内容
施工监测的内容主要包括对于地下水位，地面沉降，真空，水平位移和孔隙水压力的观测。
3.荷载情况
整个加固区域的预载载荷包括真空载荷和堆垛载荷。在真空预压区正式撤离十天后，薄膜下的真空度达到了80 kPa，开始组合预压约5m的堆垛厚度为等载荷预载荷。随后真空预加载持续了135天。
4.加固效果分析
1）水平位移分析。根据现场观测和测量的结果，最大水平位移发生在地面，最大水平位移为42.04 mm，影响深度约为8 m。在抽真空的初始阶段，由于真空负压的作用，土壤的水平位移向该区域变化，这对于基础的稳定处于安全状态。在堆砌施工期间，随着荷载厚度的增加，土壤位移趋于在区域外变化，但变化率很小。加载高度达到设计要求后，尽管最大水平位移仍会变化到该区域，但2m深度以上的土体的位移在该区域外已完全改变，而2m深度以下的土体的位移已完全改变。仍然改变该地区，但其数量已大大减少。
2）孔隙水压力。在疏散初期，孔隙水压力值迅速下降，孔隙压力消散率大。在堆叠结构中，随着载荷厚度的增加，孔隙水压力也会增加。在真空预压过程中，孔隙水压力随时间逐渐减小，但耗散率不大。
3）结算和合并。a.观察地面沉降。真空疏散初期沉降量大，曲线陡峭，基础土的固结效果明显。在此期间的最大速率达到43毫米/天。在堆垛施工过程中，随着荷载厚度的增加，地面沉降测量点出现较大的沉降速度，最大沉降速度为28.0mm / d，但荷载结束后沉降速度迅速下降。b.合并度。利用地表沉降，可以根据测得的沉降曲线计算出最终沉降量，从而获得基础土的固结度。
4）指标评估。a.在开始抽真空时，真空度迅速上升，但在后期阶段，真空度减慢并基本稳定，这表明基础在整个真空预压过程中是稳定的。b.抽真空的效果非常明显。从2009年6月30日正式吸尘，到2009年11月11日日历天的135d，表面沉降为296mm〜799mm，平均沉降为489mm。c.根据沉降曲线，平均固结度为73％，符合设计要求。d.采用真空组合堆垛施工方法，比仅预载预压的施工时间早了四个月。
四、结语
由于中国幅员辽阔，气候复杂，湿地、洼地等特殊的地貌随处可见。随着中国公路建设的进一步发展，必然要求在柔软的土地上修建更多的高质量高速公路。软土地基通常具有高水含量，高粘土含量，高可压缩性，低强度和低渗透性的特征。在“三高两低”的软土地上建设公路，必须解决两个方面的问题：首先，路基必须具有足够的稳定性，其次，项目完成后路基沉降是稳定的。为了解决这两个问题，过去，我们大多以排水加固法为主体。为了最大程度的缩短工期，加快施工速度，同时确保工程的质量，在公路软土地基的试验段采用了一种新型的加固方法--真空联合超载预压法，并取得了良好的效果。在真空联合堆载预压法的应用中，各项指标均达到了设计和规范要求，表明真空联合堆载预压法在公路施工中是可行的，并能达到较好的加固效果。与传统的软土地基加固方法相比，该方法具有施工周期短，加固效果明显，造价低等明显优点。
参考文献：
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[2]杨芳，周立会.真空联合堆载预压技术在现代公路工程施工中的应用[J].中国新技术新产品，2011，29（9）：34-34.
[3]卓雪银.公路工程施工中真空联合堆载预压技术的应用[J].科技与企业，2015（2）：137-137.
论文作者:任虎
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/14
标签：预压论文; 真空论文; 路基论文; 孔隙论文; 位移论文; 水压论文; 载荷论文; 《基层建设》2019年第31期论文;