真空预压法在高速公路软基处理中应用试验探究

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1、真空预压法在高速公路软基处理中应用试验探究　　摘要：以Z高速公路为例，对软土地基处理方案进行了说明，对室内真空预压软基处理试验进行了分析，并在现场真空预压软基处理试验结果进行了分析，为真空预压加固地基的研究提供现场试验资料。关键词：高速公路；真空预压，现场试验中图分类号：U412.36+6文献标识码：A真空预压法属于排水固结法中的一种，于1952年由瑞典皇家地质学院杰尔曼教授（W.Kjellman)提出，目前真空预压法已经成为软基加固众多方法中的一种行之有效的方法。虽然经过国内外众多学者及工程师们的努力，真空预压加固软基方法在机制研究、工艺方法、设计方面得到了很多进展

2、，但理论研究仍然比较滞后，阻碍了该工法的进一步发展及应用，已引起工程界和学术界的高度关注。1工程概况本文依托工程为Z高速公路土建28合同段，项目地处属于平原微丘区，共有路基挖方681568m3，路基利用方4854617m3，基底地质构造以褶皱为主，断裂次之；盖层以断裂为主，褶皱次之。平原区为大面积松散沉积物覆盖。设计标准参照双向四车道高速公路标准，设计车速120KM/H，路基宽度28米。2软土地基处理方案本试验段地基处理分别采用了菜喷抽、粉喷桩、塑料排水板联合超载预压、塑料排水板联合真空预压、砂桩联合等载预压等地基加同措施，详见表1。表1软土地基加固设计措施通过勘测，

3、所研究的试验段的地基土以粘土和淤泥质粉质粘土为主，很适合在加固区形成稳定负压边界条件，所以选用真空预压法处理。也因此，我们取k0+276.51-k0+535作为先真空后堆载联合预压试验段，来进行试验研宄。水平排水砂塾层分膜上和膜下两层砂垫层。前者保护密封膜，后者水平排水、传递真空压力和防止土颗粒堵塞排水系统。铺设砂垫层之前先平整场地，一般是中间略高，四周稍低，坡度为2%左右，铺完砂塾层后，即可打设塑料排水板，严格控制打设深度，避免回带现象，并将施工好的塑料排水板折埋砂塾层中。埋设砂垫层中的管道分主管和滤管两种，其作用是传递真空压力和将土中排至砂塾层中的水（气）通过管道

4、排至膜外，主管：82.9mm、5.5m/根，主管上设有孔洞及反滤材料包裹；滤管：55mm、5.5m/根，滤管上分布有孔洞并用反滤材料包裹；管道平面布置采用鱼刺形布置，滤管间距5.75m，整个管道埋入砂塾层25cm深。埋设完管道，即可铺设第一层土工布，然后再其上铺设密封膜。3室内真空预压软基处理试验分析取3个土样，在真空荷载下做渗透试验。将渗透系数与沉降变形的关系曲线进行分析，见下图1，可以发现，图中渗透系数随沉降变形增大逐渐减小，最后趋于稳定，加固完成后，数量级没有改变。所以在理论及数值计算过程中假定土体渗透系数不变的手段不太符合实际情况，会对计算结果有所影响。若取变

5、化前和变化后渗透系数的平均值，影响会减小。图1渗透系数与況降关系真空负压下渗透试验的耗时较长，且需连续观测，人工强度很大，所以只对3个试件进行了分阶段渗透试验。第一阶段渗透系数与时间关系，如图2，第二阶段如图3。图2第一阶段渗透系数与时间关系图图3第二阶段渗透系数与时间关系规律：(1)抽真空后，土体渗透系数随着时间发生细微变化。(2)在抽真空一阶段，渗透系数会有些波动，之后渗透系数逐渐下降，且下降的趋势趋于平稳。在抽真空二阶段，渗透系数波动几乎没有，但趋势是逐渐减小的。7总的来说，在室内试验真空荷载水平非常理想的情况下，渗透系数的变化非常微小，没有数量级的超越。而现场

6、抽真空的过程常因停电或机械故障而中断，这种现象对土的渗透系数的影响会更小。真空作用对试样的四个影响方面，大气压作用是最主要的，其余几个方面的影响可以忽略不计。按照以上成果的界定，本室内试验属于柔性膜下的真空试验。试验表明，真空作用试验和与其等效的堆载作用试验土样的作用效果是一样的，都是超孔隙水压力消散，有效应力增长的结果。4现场真空预压软基处理试验分析4.1路基中点表层沉降随时间变化分析本试验工程共有7个沉降观测断面，分别为：k0+280、k0+:M3、k0+370、k0+445、k0+450、k0+500、k0+535。选择其中有代表性的观测断面（k0+342)线路

7、中线上的沉降进行分析说明。(1)2006年7月26日开始抽真空，2007年8月20日开始正式路堤填筑。72006年7月26日至2006年9月20日为真空预压时间段，历时56天。2006年9月21日，正式开始填筑路堤，发现路基沉降速率又变大了。沉降速率的变化与填土堆载堆填的施工速度关系密切。2006年11月1日-11月6日期间，填土堆填速率加快了，路基沉降速率随其加快而变大，经过观测，达到了10cm/d以上。至2007年1月4日，完成了基床表层以下所有路堤填筑。K0+342断面沉降量积累到了178.3cm，k0+448断面沉降量积累到了91.8cm。(