真空預(yù)壓法在高速公路軟基處理中應(yīng)用試驗探究

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1、真空預(yù)壓法在高速公路軟基處理中應(yīng)用試驗探究　　摘要：以Z高速公路為例，對軟土地基處理方案進(jìn)行了說明，對室內(nèi)真空預(yù)壓軟基處理試驗進(jìn)行了分析，并在現(xiàn)場真空預(yù)壓軟基處理試驗結(jié)果進(jìn)行了分析，為真空預(yù)壓加固地基的研究提供現(xiàn)場試驗資料。關(guān)鍵詞：高速公路；真空預(yù)壓，現(xiàn)場試驗中圖分類號：U412.36+6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A真空預(yù)壓法屬于排水固結(jié)法中的一種，于1952年由瑞典皇家地質(zhì)學(xué)院杰爾曼教授（W.Kjellman)提出，目前真空預(yù)壓法已經(jīng)成為軟基加固眾多方法中的一種行之有效的方法。雖然經(jīng)過國內(nèi)外眾多學(xué)者及工程師們的努力，真空預(yù)壓加固軟基方法在機制研究、工藝方法、設(shè)計方面得到了很多進(jìn)展

2、，但理論研究仍然比較滯后，阻礙了該工法的進(jìn)一步發(fā)展及應(yīng)用，已引起工程界和學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。1工程概況本文依托工程為Z高速公路土建28合同段，項目地處屬于平原微丘區(qū)，共有路基挖方681568m3，路基利用方4854617m3，基底地質(zhì)構(gòu)造以褶皺為主，斷裂次之；蓋層以斷裂為主，褶皺次之。平原區(qū)為大面積松散沉積物覆蓋。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)參照雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計車速120KM/H，路基寬度28米。2軟土地基處理方案本試驗段地基處理分別采用了菜噴抽、粉噴樁、塑料排水板聯(lián)合超載預(yù)壓、塑料排水板聯(lián)合真空預(yù)壓、砂樁聯(lián)合等載預(yù)壓等地基加同措施，詳見表1。表1軟土地基加固設(shè)計措施通過勘測，

3、所研究的試驗段的地基土以粘土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，很適合在加固區(qū)形成穩(wěn)定負(fù)壓邊界條件，所以選用真空預(yù)壓法處理。也因此，我們?nèi)0+276.51-k0+535作為先真空后堆載聯(lián)合預(yù)壓試驗段，來進(jìn)行試驗研宄。水平排水砂塾層分膜上和膜下兩層砂墊層。前者保護(hù)密封膜，后者水平排水、傳遞真空壓力和防止土顆粒堵塞排水系統(tǒng)。鋪設(shè)砂墊層之前先平整場地，一般是中間略高，四周稍低，坡度為2%左右，鋪完砂塾層后，即可打設(shè)塑料排水板，嚴(yán)格控制打設(shè)深度，避免回帶現(xiàn)象，并將施工好的塑料排水板折埋砂塾層中。埋設(shè)砂墊層中的管道分主管和濾管兩種，其作用是傳遞真空壓力和將土中排至砂塾層中的水（氣）通過管道

4、排至膜外，主管：82.9mm、5.5m/根，主管上設(shè)有孔洞及反濾材料包裹；濾管：55mm、5.5m/根，濾管上分布有孔洞并用反濾材料包裹；管道平面布置采用魚刺形布置，濾管間距5.75m，整個管道埋入砂塾層25cm深。埋設(shè)完管道，即可鋪設(shè)第一層土工布，然后再其上鋪設(shè)密封膜。3室內(nèi)真空預(yù)壓軟基處理試驗分析取3個土樣，在真空荷載下做滲透試驗。將滲透系數(shù)與沉降變形的關(guān)系曲線進(jìn)行分析，見下圖1，可以發(fā)現(xiàn)，圖中滲透系數(shù)隨沉降變形增大逐漸減小，最后趨于穩(wěn)定，加固完成后，數(shù)量級沒有改變。所以在理論及數(shù)值計算過程中假定土體滲透系數(shù)不變的手段不太符合實際情況，會對計算結(jié)果有所影響。若取變

5、化前和變化后滲透系數(shù)的平均值，影響會減小。圖1滲透系數(shù)與況降關(guān)系真空負(fù)壓下滲透試驗的耗時較長，且需連續(xù)觀測，人工強度很大，所以只對3個試件進(jìn)行了分階段滲透試驗。第一階段滲透系數(shù)與時間關(guān)系，如圖2，第二階段如圖3。圖2第一階段滲透系數(shù)與時間關(guān)系圖圖3第二階段滲透系數(shù)與時間關(guān)系規(guī)律：(1)抽真空后，土體滲透系數(shù)隨著時間發(fā)生細(xì)微變化。(2)在抽真空一階段，滲透系數(shù)會有些波動，之后滲透系數(shù)逐漸下降，且下降的趨勢趨于平穩(wěn)。在抽真空二階段，滲透系數(shù)波動幾乎沒有，但趨勢是逐漸減小的。7總的來說，在室內(nèi)試驗真空荷載水平非常理想的情況下，滲透系數(shù)的變化非常微小，沒有數(shù)量級的超越。而現(xiàn)場

6、抽真空的過程常因停電或機械故障而中斷，這種現(xiàn)象對土的滲透系數(shù)的影響會更小。真空作用對試樣的四個影響方面，大氣壓作用是最主要的，其余幾個方面的影響可以忽略不計。按照以上成果的界定，本室內(nèi)試驗屬于柔性膜下的真空試驗。試驗表明，真空作用試驗和與其等效的堆載作用試驗土樣的作用效果是一樣的，都是超孔隙水壓力消散，有效應(yīng)力增長的結(jié)果。4現(xiàn)場真空預(yù)壓軟基處理試驗分析4.1路基中點表層沉降隨時間變化分析本試驗工程共有7個沉降觀測斷面，分別為：k0+280、k0+:M3、k0+370、k0+445、k0+450、k0+500、k0+535。選擇其中有代表性的觀測斷面（k0+342)線路

7、中線上的沉降進(jìn)行分析說明。(1)2006年7月26日開始抽真空，2007年8月20日開始正式路堤填筑。72006年7月26日至2006年9月20日為真空預(yù)壓時間段，歷時56天。2006年9月21日，正式開始填筑路堤，發(fā)現(xiàn)路基沉降速率又變大了。沉降速率的變化與填土堆載堆填的施工速度關(guān)系密切。2006年11月1日-11月6日期間，填土堆填速率加快了，路基沉降速率隨其加快而變大，經(jīng)過觀測，達(dá)到了10cm/d以上。至2007年1月4日，完成了基床表層以下所有路堤填筑。K0+342斷面沉降量積累到了178.3cm，k0+448斷面沉降量積累到了91.8cm。(