设计与施工

5.5.2　设计与施工

1）真空联合堆载预压法加固软基方案

真空联合堆载预压法加固软基设计要点：

（1）加固宽度与排水体设计

为保证路基填筑质量并达到完全密封效果，试验段真空预压加固宽度统一定为51.5m，这样能保证路基边缘产生相当的真空荷载和土压力，从而进一步降低路堤中心和路肩间的差异沉降。

真空预压处理超软弱地基时，排水体分水平向和竖向两种。本试验工程竖向排水体采用直径为7cm、间距为1.2m、长为21.5m的袋装砂井，并以打穿淤泥层为原则。水平向排水体采用厚70cm的砂垫层，并在砂垫层中布置排水滤管，本工程采用直径为60mm的支滤管，间距为5m，呈平行四边形布置，主管直径为90mm，与真空泵同侧布置。

（2）真空度控制与真空泵布置

真空预压处理软弱地基时，按照化学工业部《真空预压法加固软土地基施工技术规程》（HG／T 20578—95）规程规定膜下真空度应稳定在60kPa以上，根据现有设备能力与经验，真空度一般可以稳定在60～80kPa。

真空泵布置应依泵的性能进行设置，目前国内一台7.5kW的真空泵能处理软基面积1 000～1 500m²，为确保试验一次性成功，本工程按每950～1 000m²面积布置一台7.5kW的真空泵，共布置14台7.5kW的真空泵。

（3）密封系统构成及措施

密封系统主要由密封膜封闭构成，密封膜采用两层0.14mm厚的特制聚氯乙烯薄膜，这种专用薄膜具有抗老化性、抗穿刺能力强且韧性好等特点。密封措施采用挖掘机挖深沟埋膜处理，即在加固区四周开挖深达2.0～3.0m的沟槽，铺上聚氯乙烯薄膜，再将薄膜周边埋入沟中淤泥至少1.0m以上，然后将挖出的黏性土回填沟槽。

（4）路基填筑与卸载

为避免填土过程中损坏真空薄膜，以至影响真空度，在路基填筑前先铺设一层无纺土工布。真空预压法处理软弱地基时，路基填土的水平向位移是向“源”的，路基荷载较小时一般不存在滑塌失稳的危险，按照薄层轮加法填筑，能保证快速、安全、高质量填筑路基，但在一定的阶段路基荷载较大时，仍应加强施工观测。

真空预压法处理超软弱地基时，控制最佳卸荷时间表现得非常重要，当地基经预压后稳定性、承载力及预测工后沉降量已满足设计要求，且受力土层的平均固结度达到90%以上时，方可停止抽真空（即卸载）。

2）施工工艺

真空联合堆载预压法的施工工艺可用如下工艺流程图表示（图5.12）：

图5.12　真空联合堆载预压法施工工艺流程图

由流程图可知各流程的工艺内容，仅真空预压施工流程较笼统，其主要施工工艺要点为：平整场地、铺设管网、铺设密封膜、试抽真空及维持真空。即在袋装砂井打设完好后埋藏砂井头捡除砂垫层中的尖棱碎石、贝壳等杂物并人工平整砂垫层表面；按拟定间距再挖深沟槽、接好管网并埋入沟槽中；将薄膜放置在路基中心线上，双层摊开，人工埋踩入密封沟中的淤泥中，然后机械回填平沟；将真空泵与出膜管连接试抽真空，使真空度达到设计要求并能维持不变。

3）工程施工概况

本试验工程从开始准备材料、测量放线起，按施工流程55d就完成了真空预压施工，使真空度达到80kPa，并在以后一直保持在80kPa以上。真空预压25d后开始路基填土，经三个月填土，达到了设计标高（填土厚度达8m以上），具体填土情况见表5.5。

表5.5　填土情况说明表

续表5.5

从整体施工过程来看，真空预压密封性良好，膜下真空度读数正常。堆载过程中，尽管填土含水量高，每填筑一层（30cm左右）压实前需晾晒2～3d，才能达到最佳压实含水量，但还是在105d内安全达到设计路堤荷载。类比相似工程，在同等条件下，常规堆载预压一般至少需250d以上，缩短了工期145d。说明真空联合堆载预压法处理软基填土施工快速、安全、连续及高质量，能达到缩短工期的目的。

4）监测仪器埋设与观测

真空联合堆载预压法处理软基，必须在有代表性的位置设置监测断面，埋设监测仪器。为了准确测出软土在加载过程中及填筑后应力应变的变化情况，控制好填土速率，了解和验证地基加固程度和处理效果，一般应埋设孔隙水压力计、测斜管、地面沉降板、分层沉降仪、真空度测定仪并设置水位观测孔等。

各种监测仪器的作用为：

孔隙水压力计——监测预压时地基土体尤其是淤泥层中孔隙水压力的消长情况，直接了解土体的固结状况，按控制标准为后期填土提供控制速率；

测斜管——监测路基坡脚处的水平向位移，了解填土期地基侧向挤出量；

地面沉降板——监测预压时表面沉降的发展情况，以控制联合堆载预压期的填筑速率；

分层沉降仪——监测地基土体中不同深度处沉降的发展状况，了解表面沉降的各组分，判断加固深度和加固效果；

真空度测定仪——监控膜下真空度；

水位观测孔——监测预压期水位的变化情况，判断“真空”非饱和带的范围。

本试验工程按设计要求安装了上述各种监测仪器，测点的埋设见平面布置图5.13。

图5.13　试验监测仪器平面布置图

上述监测仪器都可用于长期观测，为深入了解沉降发展状况及组成、加固效果等提供系统完整的数据序列，作为进一步分析的依据。