真空联合堆载预压在青岛高新区双高公路软基处理中的设计应用

【前言】真空联合堆载预压在青岛高新区双高公路软基处理中的设计应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。2.软土地基处理方案设计 2.1软土地基处理设计原则 加强地质勘察工作：结合本项目的特点，在外业调查阶段，充分重视软土、盐渍土、过湿土等不良地质的调查工作，整理归纳具体应该控制的工点段落，有针对性地对地质勘察工作提出要求，包括勘探点位的布设、钻孔深度、取...

提要：针对软土地基的特点，以青岛高新区双高公路为例，阐述了真空联合堆在预压方案在软基处理方案设计中的应用。

主题词：真空联合堆在预压软土地及应用

1.工程概况

青岛高新区双高公路是高新区区域干线公路规划“四纵四横”路网框架结构中“一横”的重要组成部分，是高新区各工业园区连接青岛主城区、机场、火车站的快速通道。工程路线全长7.565Km，按双向六车道一级公路标准建设，设计车速60km/h，路基宽度32m，桥涵设计荷载公路―Ⅰ级。

路线所经区域主要为滨海地带，地势低平，沿线软土均分布在粉砂淤泥质海岸地貌内，地下水位埋深0.0m～4m。表层为：黄褐色素填土，以粘性土为主，含砂砾，下为淤泥、淤泥质亚粘土，青灰色～灰黑色，呈软塑～流塑状态，局部有机质富集。

2.软土地基处理方案设计

2.1软土地基处理设计原则

加强地质勘察工作：结合本项目的特点，在外业调查阶段，充分重视软土、盐渍土、过湿土等不良地质的调查工作，整理归纳具体应该控制的工点段落，有针对性地对地质勘察工作提出要求，包括勘探点位的布设、钻孔深度、取样的原则和要求，土样试验要求等。

贯彻动态设计理念：由于特殊路基地质条件的复杂性，不可预见的因素比较多，设计阶段的地质勘察工作不可能把所有的问题都揭示出来。因而要贯彻动态设计的理念，做好施工期的配合工作及营运期的跟踪服务工作，对出现的问题进行及时处理。

2.2软土地基处理方案总体介绍

根据青岛高新区双高公路工程地质勘察结果及工程施工进度安排，对K1+600～K1+900（软土厚度小于等于3.0米路段）采用100kPa堆载预压方案；对K1+900～K7+565（软土厚度大于3.0米路段，不含白沙河特大桥、羊毛沟大桥桥头处理区）采用真空联合30kPa堆载预压方案；对白沙河特大桥、羊毛沟大桥桥头区域采用水泥搅拌桩复合地基方案，快速加固处理桥台处地基，为桥台基础施工提供时间和场地平台。

2.3真空联合30kPa堆载预压方案设计

K1+900～K7+565（特大桥、大桥桥头处理区除外）采用真空联合30kPa（堆载填料高约1.7米）堆载预压方案，即在软土预压区四周设置粘土帷幕后，打设塑料排水板，铺设密封膜并抽真空，利用大气负压代替堆载对软基进行预压，联合30 kPa的堆载，使软基中的孔隙水固结排出，达到消除沉降，提高土体强度的目的。在真空联合30kPa堆载预压处理区间横向粘土帷幕采用水泥搅拌桩复合地基进行加固。

2.3.1真空联合30kPa堆载预压施工工艺及技术要求

1、施工工艺

场地地表水疏干场地平整铺设一层土工布铺设下层风化砂垫层铺设下层排水砂垫层粘土围幕、打设塑料排水板（机具就位定位塑料排水板穿靴沉管拔管割断塑料排水板）观测设备埋设埋设真空分布管铺设上层排水砂垫层铺设密封膜真空泵安装连接抽真空堆载预压（分层填筑）监测横向粘土帷幕加固卸载

2、施工技术要求

1) 铺设垫层之前,必须先进行场地地表水疏干、整平场地,铺设一层土工布,其上铺设下垫层(风化砂，颗粒均匀，无硬块)。

2) 排水砂垫层应采用透水性好的中粗砂，其渗透系数不小于1.0×10-2cm/s,能起到一定反滤作用，避免土颗粒渗入垫层的空隙中阻塞排水通道。干密度应大于1.5t/m3,含泥量小于3%。

3) 塑料排水板采用塑料带包裹无纺土工布滤膜，打设塑料排水板的平面间距偏差不得大于50mm,垂直度偏差不得大于1.5%,拔管后露出排水砂垫层顶面的塑料排水板长度为200mm。塑料排水板不得搭接。

① 塑料排水板的具体打设工艺如下：

a.将配备好的塑料排水板施工机械就位；

b.定位：在排水砂垫层表面，做好桩位标记；

c.穿板：将塑料排水板经导管内穿出管靴，使桩尖与管靴紧贴；

d.沉管：将导管沉入桩位，校准导管垂直度后随绳下沉，后再开振动锤沉入设计深度；

e.拔管：首先将导管内排水板放松，使其在导管内自然下垂，边振动边拔管，当塑料排水板与软土黏结锚固形成后，无可能上带时，停止振动静拔至地面；

f.在排水砂垫层上预留20厘米剪断塑料排水板，并检查管靴内是否进入淤泥，然后再将塑料排水板与桩尖连接、拉紧，移向下一桩位；

g.重复a～f至塑料排水板打设结束。

② 塑料排水板施工中应注意以下几点：

a.塑料排水板滤膜在搬运、开包和打设过程中避免损坏，防止淤泥进入带芯堵塞输水孔影响塑料排水板的排水效果；

b.塑料排水板与桩尖连接要牢固，避免提管时脱开，将塑料排水板带出；

c.桩尖平端与到管靴间配合要好，，避免不平错缝使淤泥在打设过程中进入导管抱带，增加对塑料排水板的阻力，将塑料排水板带出，当塑料排水板带上1米以上时应及时查找原因，采取措施并同时补打；

e.定位沉管时宜拉绳下沉，避免导管弯曲影响径向距离；

f.塑料排水板打设后，应先清理干净排水砂垫层内塑料排水板周边的淤泥，使排水及真空，传递压力连接通道通畅，同时认真检查塑料排水导孔收缩恢复情况，凡未完全收缩恢复的必须用砂填满捣实，不得使用土块堵塞，避免在施加真空预压荷载时成洞吸破密封膜，影响真空密封及真空预压荷载的施加；

g.将塑料排水板板头埋入排水砂垫层中，与砂垫层贯通，并采取保护措施。

4) 真空分布滤管的布设

滤管一般设在排水砂垫层中部，滤管周围必须用砂填实、严禁架空、漏填，并应防止尖锐物露出排水砂垫层顶面刺穿密封膜。滤管采用直径60厘米塑料软管，打孔加工后外包土工织物滤水层，并捆扎结实，滤水层应只透水、汽，不透砂。真空滤管可用胶管连接，胶管套入滤管长约100mm，并用铅丝绑紧，铅丝结头严禁朝上。

5) 真空密封系统施工

① 铺设密封膜

密封膜要求气密性好，抗老化能力强、韧性好，抗穿刺能力强，可采用聚氯乙烯薄膜或聚乙烯薄膜，要求在工厂一次加工成形，密封膜厚度为0.12～0.17mm，密封膜每边长度应大于加固区相应边3～4m。薄膜加工后不得存在热穿、热合不紧等现象，不宜有交叉热合缝。密封膜铺设应避免在抽真空前各环节下的太阳光线的直接照射，为确保在真空预压全过程中密封性，采用3层密封膜，按照先后顺序同时铺设。在采用真空联合堆载预压时，应在3层密封膜上下各铺设一层土工布（400g/m2）,以保护密封膜不受破坏。铺密封膜前，应把出膜弯管与滤管连接好，并培实砂子，同时做好射流泵、膜下真空度测头、监测传感原件等真空预压所需的加载及监测装置出膜时的真空密封处理，以保证真空预压的效果。真空预压单区加固面积约2～3万平方米。

② 粘土帷幕桩施工

为了充分保证抽真空密闭效果，在真空预压区周围设置了粘土帷幕，采用素粘土浆液打设粘土帷幕，要求其渗透系数小于5×10-8cm/s。粘土帷幕纵向为5根粘土桩/延米（桩径纵向搭接为0.2米），桩径0.6米，粘土围幕宽1.0米（桩径横向搭接0.2米），施工工艺为4搅2喷，拌和粘土泥浆。粘土帷幕顶面开挖密封压膜沟时,塑料排水板不剪断,应沿沟边向上插入到砂垫层中至少0.2m。用素粘土回填密封沟和填筑覆水围埝。密封压膜沟深度可根据现场实际情况确定,但必须切断透水层,最浅进入不透水层顶面以下0.5m。

③ 真空度测头

密封膜下真空度测头埋设在砂垫层中间，分别布置在角点和加固区中心，角点膜下真空度测头距加固区边线（密封沟中心线）约10米。

6) 真空设备及施工工艺

(1) 真空泵采用射流真空泵，要求形成不小于0.096MPa的真空压力。真空预压要达到膜内真空度不低于650mm汞柱，抽真空连续有效时间约为90天，停止抽真空时间最终按照监测的卸载标准确定。

(2) 加固区与真空泵间连接的真空管路不仅应满足总排水量需要的过水断面，管路间的连接点亦需要严格密封处理，保证真空度在管内传递不受损失，并且排水通畅。

7) 真空预压荷载的载施加步骤：

① 安装出膜装置：真空密封膜是被加固土体与大气隔绝的有效措施，必须严格进行真空密封处理，使其满足高真空条件下的密封要求，除射流真空泵出膜装置、膜下真空度测头出膜装置、监测传感元件出膜装置及根据软土施工检测需要而增加的检测项目的出膜装置外，其他均不应再增设。

② 按已设定的出膜装置，安装好射流真空泵、真空管、离心泵与射流泵连接管路，其真空压力表及监测传感器的膜上真空密封。

③ 接好泵、真空管及膜内真空压力传感器，并测记初读数。

④ 连接好真空管、采用的连接管及排水管，并在射流箱内注满水。

⑤ 在加固范围内按设计要求在密封膜上布设沉降观测点，在布设过程中对密封膜采用保护措施，压好底座，防止倾倒刺破密封膜。

⑥ 开动离心泵进行真空抽气。在抽真空过程中，特别是初期，由于砂垫层和持力垫层及土体中气体排出，体积增大，使射流箱内循环水减少，应采取连续补水措施，在抽真空过程中保持水箱充满、水温正常。

⑦ 在距加固边缘大于50m以外的区域，有效视距范围内选取测量点及临时后视点，（对临时后视点每月校核一次）。

8) 进行真空联合堆载预压时，应先进行抽真空，当真空压力达到设计要求并稳定后，再进行堆载，根据规范要求,堆载宜在抽真空30d～40d后开始进行，并继续抽真空。堆载时密封膜膜上50cm路堤填料必须采用人工铺设，铺设材料为细粒填料，以防破坏密封膜。堆载前期碾压设备应采用轻型和中型设备，并增加碾压遍数以保证压实度。

堆载预压在加载过程中应控制加载速率,最大竖向变形量不应超过10mm/天,边桩水平位移不应超过4mm。应结合沉降和位移发展趋势对观测结构进行综合分析。填筑速率以水平位移控制为主，超过标准应立即停止填筑。堆载时应边推边摊平，并碾压密实。其压实度应满足路基施工技术规范的压实要求。应避免局部堆载过高引起地基的破坏。

9) 真空联合30kPa堆载预压卸载标准:

按实测沉降曲线推算的固结度大于90%；

连续10天实测沉降速率不大于1.5mm/天。

10）先期施工试验路段，观测调整相关技术参数并推广至全部处理路段。

2.3.3真空联合30kPa堆载预压处理效果检验

为了准确地掌握软路基处理的加固效果和质量，需要进行如下监测工作（每个处理分区分别设置检测仪器）。

①设置地表沉降标：实测软基处理加载过程和终止时地面总沉降量，绘制P（荷载）-T（时间）-S（沉降量）曲线，推算S（最终沉降）、Ch（径向固结系数）、U（固结度）；

②设置孔隙水压力观测仪：实测各土层在软基处理过程中的孔隙水压力消散情况和土的固结情况，绘制各土层的P（荷载）-T（时间）-u（空隙水压力）曲线，推算各土层的固结度；

③设置深层分层沉降观测仪：实测各土层的沉降及土层沿深度变化特征，绘制各土层P（荷载）-T（时间）-S（沉降量）曲线，推算S（最终沉降）、Ch（径向固结系数）、U（固结度）；

④设置深层侧向位移观测仪：观测软基处理过程中软土的侧向位移及深层滑动情况，绘制软土层的P（荷载）-T（时间）-Sxy（侧向位移）曲线及各土层最大的侧向位移；

⑤设置水位观测仪：观测软路基处理过程中地下水位变化情况；

⑥软路基处理前、后，各区钻原状孔和现场十字板孔各二个，并对土样进行物理力学试验，以检验软路基处理前、后地基土的改良情况；

设置边桩：测定侧向地面水平位移量并兼测地面沉降或隆起量，以监测其稳定性。

3.结语

在青岛高新区双高公路软土地基处理方案的设计中，通过真空联合30kPa堆载预压处理方案，大大节约了工程投资，处理好了与路基填筑的衔接，缩短了建设工期，为整个工程的顺利进行提供了有力的技术支撑。