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【摘 要】通过公路建设的实例,就真空-堆载联合预压法中的竖向排水体的处理深度、密封措施、真空-堆载联合作用时间等三方面在高等级公路软基处理应用中的效果进行分析,进而提出了工程施工中的问题及观点。
【关键词】密封措施;竖向排水体的处理深度;真空-堆载联合作用时间
真空-堆载联合预压法是真空预压和堆载预压的综合使用,对存在软土地基地段的处理十分有效,加固效果好、施工工期较短、加固费用低、后期沉降少,有良好的经济效益和工程应用前景。但是真空-堆载联合预压法作为一种新的地基处理方法没有一套成熟的设计方法和施工规范,常出现设计沉降量与其实际沉降量相差较大的情况;此外,采用真空-堆载联合预压法进行地基处理时可能影响周围已建建筑的安全,需采取一定措施加以防护。下面是通过几例已结束的工程实例,从数据和完工后效果的方面进行分析该法在具体工程建设中所存在的问题,进而得出相关结论。
1、竖向排水体的处理深度分析
选取京珠高速公路湖南境内 K47+060断面位置及衡枣高速公路某段 K8+460断面位置进行对比分析:
1.1 k47+060段分析
路基宽24.5m,最大填高4.5m,平均填高为3.75m。全段地处西江古河道冲、洪积平原区,广阔平坦,海拔标高小于10m,为浸蚀一级阶地;地质情况为: 表层是1.2~3.5m深的灰褐色亚粘土,第二层为5.8~13.8m深的呈饱和流-软塑状含腐植物深灰色淤泥,第三层为5.1~8.4m深的褐色或棕红色粘土,局部地段中间间隔夹有粉砂和细砂层。
K47+060断面竖向排水体未打穿软土层。在4m~10m范围内分布有厚度不均的砂层,该层透水性强,对该砂土层采取密封处理。打设袋装砂井。加固效果分析:
采用表面、分层沉降观测数据对加固效果进行分析,其统计见表1。通车后的观测数据表明,K47+060位置累计沉降量310.4mm,工后沉降量超过了路面设计使用年限内的残余沉降30cm的规范要求,该断面位置的推算工后沉降量约为835.3mm,其原因可从软土地基的处理方面进行分析。砂井处理20m范围内软土层压缩量S1平均占整个压缩层压缩量的30%,而砂井处理 20范围以下的下卧层 S2则平均占到70%,这说明工后沉降主要集中发生在下卧层,这与工后沉降偏大有直接关系。该段真空-堆载联合预压法处理效果不理想。但如果单纯用堆载预压法处理,工后沉降会远大于目前的状况,且往后的沉降也较大。
表1 沉降数据统计
项目 阶段 历时 (月) 累积沉降量(mm) 所占比例(%)
砂井处理范围S1 非井处理范围 砂井处理范围 非井处理范围
表面沉降 1 52.6 310.4
分层沉降 1 34.8 73 172 30 70
2 14.6 12 30 29 71
表2 沉降数据统计
项目 阶段 历时 (月) 累积沉降量(mm) 所占比例(%)
砂井处理范围S1 非井处理范围S2 砂井处理范围 非砂井处理范围
表面沉降 1 23.8 50.4
分层沉降 1 24.6 37.5 18.5 67 33
1.2 k8+460段分析
该段地表分布厚0.5~2.2m 软塑或硬塑状粘土、亚粘土,其下为流塑性大、厚20~30m的高压缩性软土。
K8+460段没有承压水等强含水层,池、塘、沟汊等地表水体分布在深厚淤泥层的浅部,与分布在深厚淤泥层底部的粘土和砂层没有直接的水力联系。有利于采用真空联合堆载预压法进行软基加固处理。搭设袋装砂井。加固效果分析:同样采用表面、分层沉降观测数据对加固效果进行分析,K8+460断面通车后沉降观测数据统计如表2。此表显示:K8+460断面位置累计工后沉降量为50.0mm,工后沉降小于路面设计使用年限内的残余沉降30cm的规范要求。结合工后分层沉降数据可知,砂井处理17m范围内软土层压缩量S1占整个压缩层压缩量的67%,而砂井处理17m范围以下的下卧层压缩量S2则占到33%,这说明工后沉降主要集中发生在袋装砂井处理17m范围深度内的淤泥,该段真空堆载联合预压法处理效果理想。
1.3 两段的对比分析
根据以上两个断面长期工后监测资料分析结果,淤泥厚度在竖向排水体控制范围内的软土层用真空预压的处理效果是理想的,工后沉降基本可以控制以允许范围内。对于深厚淤泥中竖向排水体悬在淤泥中,则下面的未处理区 ,在工后阶段将发生较大的沉降量,该区也是产生较大工后沉降的主要原因。
在真空预压中竖向排水体不但是排水通道,而且还是真空度向地基深处传递的最后通道,因而其排水性能和打设深度直接影响着真空预压法的处理效果。由于该地区软土砂夹层较多和施工情况特殊,高等级公路中一般都采用袋装砂井作为竖向排水措施。保证砂井排水性能的首要措施就是:①选用纯净合格的中粗砂作为灌填砂井的材料;②连通性,如出现断井、缩径等现象,并要和砂垫层连通。众多的研究和观测资料表明,竖向排水体下伏未打穿软土层是产生较大工后沉降的主要原因。值得指出的是,在某些公路软基处理工程中,竟然存在打设长度远小于设计长度的短桩(井)现象,在后续的真空预压过程中,发现其沉降速率和沉降量远远小于该地区的经验值,不容置疑,该真空预压工程是失败的。
2、真空-堆载联合作用时间分析
选取衡阳一城市高等级公路k2+825断面位置及k5+200断面位置进行对比分析。
两工程地段地质情况相近。两断面位置袋装砂井均打穿软土层。K2+825打设袋装砂井 (间距111m、长度21m、井径100mm,梅花型布置),位于稻田内,路堤高6.5m。K5+200打设袋装砂井(间距1.1m、长度21m、井径100mm,梅花型布置),位于鱼塘内,路堤高 6.4m。由于工程现场条件的限制,工程填土慢。K2+825抽真空达到 80kPa后历时204天后才到设计标高,再真空-堆载联合预压满载85天,共抽真空290天。K5+200抽真空达到80kPa后历时228天后路堤只填高2.7m,停载后80天才到设计标高,然后真空-堆载联合预压满载62天,共抽真空290天。其施工过程数据统计见表3、表4。
表3 K2=825加荷过程
时间 (天) 填土荷载 (KPa) 真空荷载 (KPa) 累积荷载 (KPa) 累积沉降(m) 备注
0 15.31 0 15.31 0
1 15.31 20 35.1 0.07 抽真空
9 15.31 80 95.31 0.354
33 15.31 80 95.31 0.71
35 41.66 80 121.66 0.724
51 50.99 80 130.99 1.013
79 57.2 80 130.99 10273
84 77.38 80 137.2 1.298
111 77.38 80 157.38 1.476
160 84.46 80 157.38 1.643
166 120.05 80 164.46 1.653
197 141.97 80 200.05 1.855
213 141.97 80 221.97 1.956 真空-堆载满载
298 141.97 80 221.97 2.314
299 141.97 40 181.97 2.316 真空停抽
306 141.97 0 141.97 2.289
373 141.97 0 141.97 2.313
377 129.42 0 129.42 2.313 卸载
540 139.42 0 129.42 2.326
表4 K5+200加荷过程
时间(天) 填土荷载 (KPa) 真空荷载 (KPa) 累积荷载 (KPa) 累积沉降(m) 备注
0 16.16 0 16.16 0
1 16.16 20 36.16 0.608 抽真空
11 16.16 80 96.16 0.346
32 16.16 80 96.16 0.527
35 39.63 80 96.16 0.554
94 39.63 80 119.63 1.056
100 39.63 80 119.63 1.101
169 54.53 80 134.53 1.507
175 54.53 80 146.43 1.532
193 66.43 80 146.43 1.632
197 73.78 80 153.78 1.649
239 73.78 80 153.78 1.906 真空停留
244 78.02 80 78.02 1.914
270 90.85 80 90.85 2.02
289 103.26 80 103.26 2.084
313 123.49 0 123.49 2.196
319 124.45 50 174.45 2.233
324 125.34 80 205.34 2.289
330 143.44 80 223.44 2.351
391 143.44 80 223.44 2.702
397 149.15 0 149.15 2.708
411 149.15 0 149.15 2.736
418 167.15 0 167.15 2.745
642 167.15 0 167.15 2.848 超载
表5 最终沉降量推算
断面号 累积荷载 (kPa) 卸真空前沉降量 (m) 卸真空前 沉降速率 (mm/天) 卸真空前 沉降速率 (mm/天) 双曲线法最终沉降量(m) 固结度 (%)
K2+825 222 2.314 2 0.05 2.493 92.8
K2+200 222 2.702 6 2 3.003 90.0
根据双曲线法推算真空-堆载联合预压下,最终沉降量见表5。从结果中可看出,虽然这两个工作点工程地质情况相近且抽取真空的时间相同(290天),但由于施工影响造成的真空-堆载过程以及满载的时间不同(85天、62天),而造成了固结度上的差异。其工后沉降相差甚远K2+825为179mm,K5+200为301mm。K5+200卸载前沉降速率达到6mm/天,虽然已大大超过真空设计时间(6个月),但卸载后沉降速率仍偏大,达2mm/天。K5+200后来又采用超载1m处理,静压近7个月后,沉降104mm,沉降速率才降至1mm/天以下。真空-堆载满载的时间对工后沉降影响尤为重要。对于沉降量大的处理工程,必须保证真空-堆载满载的时间。真空-堆载满载时间应至少大于2个月,卸载时达到固结度 90%以上,沉降速率小于2mm/天。
保证足够的真空-堆载联合作用时间也是真空预压法成功与否的技术关键之一。真空预压法属于排水固结法,其加固效果好坏受排水固结法的基本规律控制,亦即预压时间的长短直接决定了固结程度的高低。对于本地区软土而言,一般预压时间半年以上,其固结度能完成80%左右。对于薄层软基而言,这样的固结度可以保证工后沉降控制在许可范围内,而对于超过20m的深厚软基,其工后沉降必定会突破设计规范的标准,因此必须保证真空-堆载联合作用时间。真空预压法受雨水、台风等天气因素影响的程度较小,而填土施工则受这些因素的影响较大,气候因素常常是造成真空预压和填土施工相脱节的主要原因之一。往往是抽真空时间已超过设计时间要求而填土尚未达到标高,此停抽真空,人为缩短真空预压联合堆载的时间,往往会降低处理效果。因而在施工时,合理的安排施工工序和时间也十分重要。
3、密封措施分析
3.1 两例工程问题分析
某高等级公路真空预压工程,由于事先没有“详勘”就开始真空预压施工,其间真空度仅为50kPa~60kPa,一直没有达到设计要求的80kPa。事后进行了静力触探测试,发现地表下10m内存在一层强透水(气)的砂夹层,之后采用泥粉搅拌对该层封堵后,真空度很快上升至80kPa。若密封措施做不到位,往往会使得真空度达不到设计要求,此时,施工单位从经济利益的角度出发,会作假真空度。在施工过程中人为调改真空度表,造成真空度长时间维持在80kPa以上的假象,这样的真空预压工程肯定是失败的。
在京珠高速公路的湖南部分真空预压路段中,由于存在某些方面的原因,在表面密封措施做不到位的时候,施工单位往往会在密封膜和密封沟等处充水进行密封,以使膜下真空度达到设计要求。然而这种做法是很不科学的。它只能使绝大部分“真空能量”抽取用于密封的水,部分能量消耗在表层内,能有效地向地基深处传递,就达不到软基处理应有的效果。
3.2 施工工艺分析
真空排水预压法的技术关键在于如何做好密封措施以提高真空度,并使之均匀有效地向地表以下深度传递。这样的密封包括表面密封和深层密封两方面的措施。选择合格的聚氯乙稀薄膜作为密封材料并在施工中注意保护,而且能确保密封沟的密封性是作好表面密封的三个基础工作。由于生产工艺的不同,压研型薄膜具有较好的均匀性,使用效果较好,建议尽量使用这种类型的薄膜。薄膜铺设完毕,抽真空开始之后,对薄膜的保护则显得尤为重要,一是要作好试抽阶段的检查和消除砂垫层中贝壳、铁丝等棱角之物,并将它们产生的洞修补好。真空度达到设计要求后,开始填土之前一定要在真空膜表面铺设一层合格的无纺土工布,以保护真空膜,无纺土工布的单位容重不得小于200g/m2。第一层填土的厚度不得小于80cm,而填土材料应为棱角物的材质,否则在填土过程中,填土机械行走时,很容易损坏真空膜,导致真空度下降。密封沟的工作也同样重要,密封沟的深度主要由现场的土质条件决定,其底部应为无植物根系和虫洞的纯净粘土,一般深度不宜小于1m。若密封沟中有砂、石等物,能清除则清除,不能消除的应做好防护工作。对于填石路基,其密封沟中必然会出现块石,对于这样的情况一定要铺设无纺土工布甚至回灌淤泥,以保护真空膜,确保真空度真空预压法的密封不仅与密封材料、密封沟的深度有关,还与处理区域内夹砂层的密封处理有关系。
4、结语
通过工程实例,对比分析出了影响真空预压和堆载预压法处理高等级公路软土路基效果的关键因素,并得出以下结论:
(1) 竖向排水体是否贯穿整个软土层,对真空预压处理效果影响显著,工后沉降主要发生在深层未处理软土区,短砂桩更不适合真空预压工程;
(2) 真空预压处理区的密封效果,直接影响到膜下真空度的大小和处理效果。在很多线路上,同样采用真空联合堆载预压法,由于密封 (表面密封、强透水层的密封)效果达不到要求,导致处理效果很差;
(3) 在相同地质条件下,真空-堆载满载的时间影响真空预压处理效果,时间越长会明显降低工后沉降。
参考文献
[1]娄炎.真空排水预压法加固软土技术[M].北京:人民交通出版社,2002.
[2]JTJ017-96,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].
[3]龚晓南主编.复合地基设计和施工指南[M].人民交通出版社,2003.
【关键词】密封措施;竖向排水体的处理深度;真空-堆载联合作用时间
真空-堆载联合预压法是真空预压和堆载预压的综合使用,对存在软土地基地段的处理十分有效,加固效果好、施工工期较短、加固费用低、后期沉降少,有良好的经济效益和工程应用前景。但是真空-堆载联合预压法作为一种新的地基处理方法没有一套成熟的设计方法和施工规范,常出现设计沉降量与其实际沉降量相差较大的情况;此外,采用真空-堆载联合预压法进行地基处理时可能影响周围已建建筑的安全,需采取一定措施加以防护。下面是通过几例已结束的工程实例,从数据和完工后效果的方面进行分析该法在具体工程建设中所存在的问题,进而得出相关结论。
1、竖向排水体的处理深度分析
选取京珠高速公路湖南境内 K47+060断面位置及衡枣高速公路某段 K8+460断面位置进行对比分析:
1.1 k47+060段分析
路基宽24.5m,最大填高4.5m,平均填高为3.75m。全段地处西江古河道冲、洪积平原区,广阔平坦,海拔标高小于10m,为浸蚀一级阶地;地质情况为: 表层是1.2~3.5m深的灰褐色亚粘土,第二层为5.8~13.8m深的呈饱和流-软塑状含腐植物深灰色淤泥,第三层为5.1~8.4m深的褐色或棕红色粘土,局部地段中间间隔夹有粉砂和细砂层。
K47+060断面竖向排水体未打穿软土层。在4m~10m范围内分布有厚度不均的砂层,该层透水性强,对该砂土层采取密封处理。打设袋装砂井。加固效果分析:
采用表面、分层沉降观测数据对加固效果进行分析,其统计见表1。通车后的观测数据表明,K47+060位置累计沉降量310.4mm,工后沉降量超过了路面设计使用年限内的残余沉降30cm的规范要求,该断面位置的推算工后沉降量约为835.3mm,其原因可从软土地基的处理方面进行分析。砂井处理20m范围内软土层压缩量S1平均占整个压缩层压缩量的30%,而砂井处理 20范围以下的下卧层 S2则平均占到70%,这说明工后沉降主要集中发生在下卧层,这与工后沉降偏大有直接关系。该段真空-堆载联合预压法处理效果不理想。但如果单纯用堆载预压法处理,工后沉降会远大于目前的状况,且往后的沉降也较大。
表1 沉降数据统计
项目 阶段 历时 (月) 累积沉降量(mm) 所占比例(%)
砂井处理范围S1 非井处理范围 砂井处理范围 非井处理范围
表面沉降 1 52.6 310.4
分层沉降 1 34.8 73 172 30 70
2 14.6 12 30 29 71
表2 沉降数据统计
项目 阶段 历时 (月) 累积沉降量(mm) 所占比例(%)
砂井处理范围S1 非井处理范围S2 砂井处理范围 非砂井处理范围
表面沉降 1 23.8 50.4
分层沉降 1 24.6 37.5 18.5 67 33
1.2 k8+460段分析
该段地表分布厚0.5~2.2m 软塑或硬塑状粘土、亚粘土,其下为流塑性大、厚20~30m的高压缩性软土。
K8+460段没有承压水等强含水层,池、塘、沟汊等地表水体分布在深厚淤泥层的浅部,与分布在深厚淤泥层底部的粘土和砂层没有直接的水力联系。有利于采用真空联合堆载预压法进行软基加固处理。搭设袋装砂井。加固效果分析:同样采用表面、分层沉降观测数据对加固效果进行分析,K8+460断面通车后沉降观测数据统计如表2。此表显示:K8+460断面位置累计工后沉降量为50.0mm,工后沉降小于路面设计使用年限内的残余沉降30cm的规范要求。结合工后分层沉降数据可知,砂井处理17m范围内软土层压缩量S1占整个压缩层压缩量的67%,而砂井处理17m范围以下的下卧层压缩量S2则占到33%,这说明工后沉降主要集中发生在袋装砂井处理17m范围深度内的淤泥,该段真空堆载联合预压法处理效果理想。
1.3 两段的对比分析
根据以上两个断面长期工后监测资料分析结果,淤泥厚度在竖向排水体控制范围内的软土层用真空预压的处理效果是理想的,工后沉降基本可以控制以允许范围内。对于深厚淤泥中竖向排水体悬在淤泥中,则下面的未处理区 ,在工后阶段将发生较大的沉降量,该区也是产生较大工后沉降的主要原因。
在真空预压中竖向排水体不但是排水通道,而且还是真空度向地基深处传递的最后通道,因而其排水性能和打设深度直接影响着真空预压法的处理效果。由于该地区软土砂夹层较多和施工情况特殊,高等级公路中一般都采用袋装砂井作为竖向排水措施。保证砂井排水性能的首要措施就是:①选用纯净合格的中粗砂作为灌填砂井的材料;②连通性,如出现断井、缩径等现象,并要和砂垫层连通。众多的研究和观测资料表明,竖向排水体下伏未打穿软土层是产生较大工后沉降的主要原因。值得指出的是,在某些公路软基处理工程中,竟然存在打设长度远小于设计长度的短桩(井)现象,在后续的真空预压过程中,发现其沉降速率和沉降量远远小于该地区的经验值,不容置疑,该真空预压工程是失败的。
2、真空-堆载联合作用时间分析
选取衡阳一城市高等级公路k2+825断面位置及k5+200断面位置进行对比分析。
两工程地段地质情况相近。两断面位置袋装砂井均打穿软土层。K2+825打设袋装砂井 (间距111m、长度21m、井径100mm,梅花型布置),位于稻田内,路堤高6.5m。K5+200打设袋装砂井(间距1.1m、长度21m、井径100mm,梅花型布置),位于鱼塘内,路堤高 6.4m。由于工程现场条件的限制,工程填土慢。K2+825抽真空达到 80kPa后历时204天后才到设计标高,再真空-堆载联合预压满载85天,共抽真空290天。K5+200抽真空达到80kPa后历时228天后路堤只填高2.7m,停载后80天才到设计标高,然后真空-堆载联合预压满载62天,共抽真空290天。其施工过程数据统计见表3、表4。
表3 K2=825加荷过程
时间 (天) 填土荷载 (KPa) 真空荷载 (KPa) 累积荷载 (KPa) 累积沉降(m) 备注
0 15.31 0 15.31 0
1 15.31 20 35.1 0.07 抽真空
9 15.31 80 95.31 0.354
33 15.31 80 95.31 0.71
35 41.66 80 121.66 0.724
51 50.99 80 130.99 1.013
79 57.2 80 130.99 10273
84 77.38 80 137.2 1.298
111 77.38 80 157.38 1.476
160 84.46 80 157.38 1.643
166 120.05 80 164.46 1.653
197 141.97 80 200.05 1.855
213 141.97 80 221.97 1.956 真空-堆载满载
298 141.97 80 221.97 2.314
299 141.97 40 181.97 2.316 真空停抽
306 141.97 0 141.97 2.289
373 141.97 0 141.97 2.313
377 129.42 0 129.42 2.313 卸载
540 139.42 0 129.42 2.326
表4 K5+200加荷过程
时间(天) 填土荷载 (KPa) 真空荷载 (KPa) 累积荷载 (KPa) 累积沉降(m) 备注
0 16.16 0 16.16 0
1 16.16 20 36.16 0.608 抽真空
11 16.16 80 96.16 0.346
32 16.16 80 96.16 0.527
35 39.63 80 96.16 0.554
94 39.63 80 119.63 1.056
100 39.63 80 119.63 1.101
169 54.53 80 134.53 1.507
175 54.53 80 146.43 1.532
193 66.43 80 146.43 1.632
197 73.78 80 153.78 1.649
239 73.78 80 153.78 1.906 真空停留
244 78.02 80 78.02 1.914
270 90.85 80 90.85 2.02
289 103.26 80 103.26 2.084
313 123.49 0 123.49 2.196
319 124.45 50 174.45 2.233
324 125.34 80 205.34 2.289
330 143.44 80 223.44 2.351
391 143.44 80 223.44 2.702
397 149.15 0 149.15 2.708
411 149.15 0 149.15 2.736
418 167.15 0 167.15 2.745
642 167.15 0 167.15 2.848 超载
表5 最终沉降量推算
断面号 累积荷载 (kPa) 卸真空前沉降量 (m) 卸真空前 沉降速率 (mm/天) 卸真空前 沉降速率 (mm/天) 双曲线法最终沉降量(m) 固结度 (%)
K2+825 222 2.314 2 0.05 2.493 92.8
K2+200 222 2.702 6 2 3.003 90.0
根据双曲线法推算真空-堆载联合预压下,最终沉降量见表5。从结果中可看出,虽然这两个工作点工程地质情况相近且抽取真空的时间相同(290天),但由于施工影响造成的真空-堆载过程以及满载的时间不同(85天、62天),而造成了固结度上的差异。其工后沉降相差甚远K2+825为179mm,K5+200为301mm。K5+200卸载前沉降速率达到6mm/天,虽然已大大超过真空设计时间(6个月),但卸载后沉降速率仍偏大,达2mm/天。K5+200后来又采用超载1m处理,静压近7个月后,沉降104mm,沉降速率才降至1mm/天以下。真空-堆载满载的时间对工后沉降影响尤为重要。对于沉降量大的处理工程,必须保证真空-堆载满载的时间。真空-堆载满载时间应至少大于2个月,卸载时达到固结度 90%以上,沉降速率小于2mm/天。
保证足够的真空-堆载联合作用时间也是真空预压法成功与否的技术关键之一。真空预压法属于排水固结法,其加固效果好坏受排水固结法的基本规律控制,亦即预压时间的长短直接决定了固结程度的高低。对于本地区软土而言,一般预压时间半年以上,其固结度能完成80%左右。对于薄层软基而言,这样的固结度可以保证工后沉降控制在许可范围内,而对于超过20m的深厚软基,其工后沉降必定会突破设计规范的标准,因此必须保证真空-堆载联合作用时间。真空预压法受雨水、台风等天气因素影响的程度较小,而填土施工则受这些因素的影响较大,气候因素常常是造成真空预压和填土施工相脱节的主要原因之一。往往是抽真空时间已超过设计时间要求而填土尚未达到标高,此停抽真空,人为缩短真空预压联合堆载的时间,往往会降低处理效果。因而在施工时,合理的安排施工工序和时间也十分重要。
3、密封措施分析
3.1 两例工程问题分析
某高等级公路真空预压工程,由于事先没有“详勘”就开始真空预压施工,其间真空度仅为50kPa~60kPa,一直没有达到设计要求的80kPa。事后进行了静力触探测试,发现地表下10m内存在一层强透水(气)的砂夹层,之后采用泥粉搅拌对该层封堵后,真空度很快上升至80kPa。若密封措施做不到位,往往会使得真空度达不到设计要求,此时,施工单位从经济利益的角度出发,会作假真空度。在施工过程中人为调改真空度表,造成真空度长时间维持在80kPa以上的假象,这样的真空预压工程肯定是失败的。
在京珠高速公路的湖南部分真空预压路段中,由于存在某些方面的原因,在表面密封措施做不到位的时候,施工单位往往会在密封膜和密封沟等处充水进行密封,以使膜下真空度达到设计要求。然而这种做法是很不科学的。它只能使绝大部分“真空能量”抽取用于密封的水,部分能量消耗在表层内,能有效地向地基深处传递,就达不到软基处理应有的效果。
3.2 施工工艺分析
真空排水预压法的技术关键在于如何做好密封措施以提高真空度,并使之均匀有效地向地表以下深度传递。这样的密封包括表面密封和深层密封两方面的措施。选择合格的聚氯乙稀薄膜作为密封材料并在施工中注意保护,而且能确保密封沟的密封性是作好表面密封的三个基础工作。由于生产工艺的不同,压研型薄膜具有较好的均匀性,使用效果较好,建议尽量使用这种类型的薄膜。薄膜铺设完毕,抽真空开始之后,对薄膜的保护则显得尤为重要,一是要作好试抽阶段的检查和消除砂垫层中贝壳、铁丝等棱角之物,并将它们产生的洞修补好。真空度达到设计要求后,开始填土之前一定要在真空膜表面铺设一层合格的无纺土工布,以保护真空膜,无纺土工布的单位容重不得小于200g/m2。第一层填土的厚度不得小于80cm,而填土材料应为棱角物的材质,否则在填土过程中,填土机械行走时,很容易损坏真空膜,导致真空度下降。密封沟的工作也同样重要,密封沟的深度主要由现场的土质条件决定,其底部应为无植物根系和虫洞的纯净粘土,一般深度不宜小于1m。若密封沟中有砂、石等物,能清除则清除,不能消除的应做好防护工作。对于填石路基,其密封沟中必然会出现块石,对于这样的情况一定要铺设无纺土工布甚至回灌淤泥,以保护真空膜,确保真空度真空预压法的密封不仅与密封材料、密封沟的深度有关,还与处理区域内夹砂层的密封处理有关系。
4、结语
通过工程实例,对比分析出了影响真空预压和堆载预压法处理高等级公路软土路基效果的关键因素,并得出以下结论:
(1) 竖向排水体是否贯穿整个软土层,对真空预压处理效果影响显著,工后沉降主要发生在深层未处理软土区,短砂桩更不适合真空预压工程;
(2) 真空预压处理区的密封效果,直接影响到膜下真空度的大小和处理效果。在很多线路上,同样采用真空联合堆载预压法,由于密封 (表面密封、强透水层的密封)效果达不到要求,导致处理效果很差;
(3) 在相同地质条件下,真空-堆载满载的时间影响真空预压处理效果,时间越长会明显降低工后沉降。
参考文献
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[2]JTJ017-96,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].
[3]龚晓南主编.复合地基设计和施工指南[M].人民交通出版社,2003.