高真空击密法在软基处理中的应用

梅文波,马军

摘 要：结合安徽省江南产业集中区软土地基处理工程实例，对低位高真空分层预压击密法在市政工程中软土路基处理的施工流程、工艺和质量控制进行了阐述和分析，探讨高真空击密法在皖江地区软土路基设计施工中的应用，供在软土地基处理的项目在设计施工参考。

关键词：高真空击密法;软基处理;工艺;设计

高真空击密法是采用高真空井点降水加强夯方法来降低被处理土体的含水量，以提高土体密实度。此法通过人为在土层中制造“压差”，利用“压差”来快速消散超孔隙水压力，使软土中的水快速排出。从而使被处理土体形成一定厚度的超固结“硬壳层”。由于“硬壳层”的存在，使得表层荷载有效扩散，减少了因荷载不均匀产生的不均匀沉降。

1 工程概况

龙腾大道为新建道路，位于安徽省江南产业集中区，在建段基本与长江平行走向，最近处不足2公里，道路起点与凤鸣大道相交，终至青通桥池州侧引桥桥头，道路全长11 433.5 m，规划红线宽度为80 m，近期按城市主干路实施，道路红线宽45 m，设计速度为60 km/h，双向六车道。此次为龙腾大道试验段，设计起点为观梅干渠，与现状龙腾大道顺接，终点与黄山北路相交，道路为东西走向，设计全长164.5 m。

沿线地层主要为第四系素填土、冲积成因的黏性土和淤泥层和第四系坡残积的黏土层。沿线地层变化不大。

第①层：素填土，该层主要以粘性土为主，新近堆填，未完成自重固结，上部为耕土，含较多植物根系。

第②层：粉质黏土，黄色，可塑状，含少量褐红色氧化物，切面光滑，干强度中等。

第③层：淤泥质粉质黏土，层厚1.40 m～23.30 m，层顶埋深0.50 m～6.00 m，层底标高-16.39 m～3.12 m。灰黑、灰褐色，流～软塑状，该层以淤泥质粉质粘土为主，含少量淤泥质粘土、少量软、流塑状粉质粘土及少量有机质及腐殖质，具腥臭味。部分地段有团状分布的粉细砂。

第④层：黏土，黄、褐黄色，硬塑，干强度高，高韧性。该层含少量褐红色氧化物。局部夹少量圆砾、砾砂等。

第⑤层：中风化泥质砂岩。紫红色，中风化。岩体较完整，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类。钻探提取物为碎块，受雨水浸泡后承载力会显著降低，具有很强的软化性。

根据勘探成果分析，龙腾大道场地软土厚度较大，分布广泛，需进行道路软基处理设计。

2 工艺流程及处理方案

2.1 地基处理路段

本次地基处理总长164.459 m，主要为④层淤泥质粉质粘土分布，层底埋深6.8 m～19.1 m。

2.2 地基处理宽度

地基处理宽度按“坡脚线处外扩不小于2 m”的原则确定。

2.3 地基处理主要内容和工艺流程

低位高真空分层预压击密法的主要施工步骤如下：

（1）施工准备。（2）清表，并开挖或回填整平场地。（3）密封沟施工。（4）插设塑料排水板。（5）铺设土工布和密封膜，安装低位预压系统。（6）低位预压。（7）回填山皮石、高真空击密施工。（8）回填并分层碾压。（9）交工验收。

2.4 施工前准备

对道路进行现场测量放线，确定各施工分区的位置以及地基处理边线。

2.5 低位预压施工

（1）开挖密封沟。在地基处理边界处开挖密封沟，密封沟底部要求进入到④淤泥质粉质粘土层中至少0.5 m。（2）插设排水板。塑料排水板采用B型，间距0.9 m，正方形布置。排水板长度打设到④淤泥质土层底部以上0.5 m，平均插设深度为17.4 m。因淤泥质粘土层的层底埋深是变化的，需要在施工中控制。（3）预压管路铺设。在整平场地面上铺设水平排水管路，包括主管和支管，支管间距1.8 m，通过承插接头与排水板连接;主管垂直于支管布置，间距30 m。（4）安装低位预压系统、低位运行。在水平排水管路系统顶面铺设1层200 g/m2的无纺土工布、2层12丝真空膜，土工布、真空膜周边要全部埋入密封沟中并用粘土压实。低位预压时间根据工后沉降控制指标、沉降观测记录和固结度的比较结果确定。初步确定预压的时间为90天。待达到以下卸载标准即可卸载：固结度达到85%以上;连续5天平均沉降小于2 mm/天。（5）高真空击密施工。卸载后回填1.0 m厚山皮石后进行高真空击密施工，回填山皮石要求最大粒径不大于20 cm，含泥量不大于10%。地下水位降至地面以下1.5 m～2.0 m后进行第一遍击密，击密过程中不中断排水。击密施工参数共进行两遍点夯一遍满夯。点夯击密能量2 000 kN·m，击数6击;两遍点夯的夯点位置均按照梅花形布置。满夯击密能量800 kN·m，击数1～2击，锤印相互搭接1/4锤径。在操作过程中需要根据现场工况及处理效果调整相关参数。（6）回填并碾压，交付验收。低位高真空分层预压击密施工完成后，回填山皮石并分层碾压至路床底后交付验收。验收标准：处理后交工标高不高于路床底标高;交工面承载力特征值120 kPa（28天休止期后验收）;交工面回弹模量30 MPa（28天休止期后验收）。

3 信息监测及试验分析

本工法的施工过程为信息化施工，施工之前结合勘察报告进行静力触探试验进一步了解场地内土层分布情况;施工过程中对地表沉降、孔隙水压力、真空度、水位进行监测;施工后进行静力触探试验，对各项监测结果进行详细记录和分析，及时了解场地加固效果，并根据监测结果来指导施工，调整施工参数。

3.1 表層沉降监测

分别在低位预压阶段和高真空击密阶段进行表层沉降观测。（1）低位预压阶段：设置沉降标观测预压期间的沉降量。表层沉降监测数据用于调整加载速率、预测沉降趋势、确定预压卸载时间，控制加载速度确保施工安全，为施工期间的沉降量的计算提供依据。其主要工作内容包括：埋设沉降板、沉降观测、绘制沉降曲线、加载与时间的变化曲线，计算固结度等。开始预压后每天观测一次，待沉降速率稳定后（一般开始预压30天后）可调整至2～3天观测一次。（2）高真空击密阶段：在地基处理路段沿线上设置方格网测量处理前后的标高，了解高真空击密前后产生的沉降量、地基处理加固效果和夯实情况，观测点位置由施工单位根据间距要求自行确定。

3.2 孔隙水压力监测

在试验区埋设1组孔隙水压力观测点，在处理深度范围内每隔2 m～3 m深度设置一个孔压计。孔隙水压力的监测频率应先紧后松，开始预压后每天观测一次，待沉降速率稳定后（一般开始预压30天后）可调整至2～3天观测一次。

3.3 真空度的监测

通过对场地内埋设的真空计监测，掌握真空度的变化情况，根据监测结果不断调整真空系统，确保整个真空系统保持最佳。

3.4 静力触探试验

结合原有的勘察报告在地基处理路段沿线布置一定数量的静力触探点。在地基处理范围内，设置不少于3个的静力触探试验点，分别于处理前、低位预压后、高真空击密后在同一位置进行测试，静力触探试验孔深不小于处理埋深。

3.5 水位观测

为掌握在处理过程中地下水位随时间变化规律，在高真空击密施工前埋设地下水位管，在高真空击密期间，进行地下水位观测。开始10天内每天观测2次（早、晚），以后每天观测1次。每个施工小区设置1个水位观测孔，位置由施工单位根据现场分区自行确定。

4 结论

该试验段竣工使用至今，对其表观及监测数据综合分析发现，沉降观测指标都在规范允许的正常沉降范围内，与现状衔接处及全线未发现明显的沉降差异，试验段与现状龙腾大道连通使用后行驶功能良好。此例表明该法通过深层处理，满足规范工后沉降，不均匀沉降的同时，在浅层形成了一个“硬壳层”，由于“硬壳层”硬壳层的存在，使的表层荷载有效扩散，减少了因荷载不均产生的沉降。此法对降低土层的含水量，提高密实度、承载力及减少工后沉降和差异沉降方面都有优点，在试验段实施效果良好，建议在软土地区中推广应用。

参考文献：

[1]JTG D30-2015，公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社，2007.

[2]JTG/D31-02-2013，公路软土地基路堤设计与施工技术细则[S].北京：人民交通出版社，2013.