徐晓伟

摘要：文章主要对真空预压技术在公路软土路基中的应用问题进行了研究，首先对常用软土地基处理方法进行了比较，然后分析了真空堆载预压法的基本原理，最后探讨了真空堆载预压法的施工实例。

关键词：真空堆载预压；软土地基；公路路基

中图分类号：U213 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）13-0066-02

1 常用软土地基处理方法比较

1.1 软土地基的工程性质

我国地域广阔、地质结构复杂多样，特别是在沿海地区以及内陆的湖泊地区存在着大量的软土土质，这种土质一般具有强度低、渗透程度差、灵敏度高、压缩性高以及孔隙比大等特点。这种地质结构给工程建设带来了很大的困扰，特别是在地基处理中会面临着许多难题，因此软土路基的处理问题是软土地质公路建设中一个非常关键的问题，处理的好坏直接影响着公路建设的质量。根据《公路工程名词术语》中对软土的定义，软土主要指“天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土”，其主要成分有淤泥、淤泥土质和泥炭。从物理力学的角度来看，软土具有以下三个特点：首先，软土具有低密度、低强度以及高含水量等特点，具体而言，软土的土体强度在10～30kPa之间，其含水量可以达到45%以上，孔隙比大于1.0；其次，软土具有一定的结构性，当应力水平比较低时，软土会展现出良好的力学特性，而当应力水平加大以后，就有可能产生结构性破坏，并且这种力学性质的恶化是不可逆的，在短期内难以恢复；最后，地表部分由于受风化、淋滤以及温差等自然气候的影响，往往会在软土表面形成一层硬壳层，硬壳层具有高强度、高结构性以及低压缩性等特点，在进行路基建设时可以充分利用硬壳层，避免使其破坏。

1.2 软土地基处理方法比较

地基处理是公路建设的一个重要环节，并且投资比重很大，所以，科学地选择地基处理方法，达到经济、高效的目的是非常重要的，软土地基处理的方法主要有以下四种：（1）堆载预压法：该方法要求有良好的排水条件和必要的预压期，如果遇到不均匀沉降等问题就会延长施工工期，导致工期的不确定，该方法的优点在于增强了土体本身的强度，使土体的抗环境扰动能力有所提高；（2）粉喷桩法：该方法是将水泥粉输送至软土层内部，并利用钻头旋转向四周土体进行喷射，从而达到硬化软土的目的，该方法施工振动小、噪音低、简便易行，但是经济性较差；（3）排水固结法：该方法主要通过加速软土的水分排出来增加土体强度，具体的排水管道可以采用袋装砂井、普通砂井、塑料排水板等，由于塑料排水板预压法的预压期较长，应尽量采用等载或超载预压，这样既能提高进度，又能改进加固效果；（4）真空预压法：该方法利用真空负压作为超载预压荷载，属于排水固结法的升级，能较好地解决常见堆载施工的缺陷，其具有造价低、材料省、无污染、质量稳定等特点。

2 真空堆载预压法的原理分析

2.1 堆载预压的原理

堆载预压一般利用堆土和砂石料进行堆载，并采用总量分级加荷或超载的方式进行预压，如果属于超厚地基，在施工中往往会在地基内部搭设排水管道来缩短预压时间，经过预压处理，土体中的孔隙水会逐渐排出，孔隙体积也会逐渐缩小，这就自然会导致地基发生固结变形，从而地基的强度得到增强，土体的有效应力得到提高。

2.2 真空预压的原理

真空预压首先要在软土表面铺垫一层50cm左右的砂垫层，作为水平排水体，然后在软土中打入砂井，作为竖直排水体，另外，将不透气薄膜覆盖在砂垫层上，并将薄膜四周埋入土中以便固定。在施工中利用砂垫层中的管道，将薄膜下软土的空气抽出，使其形成负压，当负压通过砂井传递到砂井周围的软土中，会促使软土中的孔隙水通过砂井排出，从而提高软土地基的强度。

2.3 真空堆载预压法的分析

真空堆载预压法顾名思义，就是将真空预压技术和堆载预压技术相结合，对公路软土路基进行加固的方法。该方法的基本原理是通过抽真空产生负压，并通过堆载产生正压，将这两种压力相结合，加速了软土路基中孔隙水压力的不平衡，这种压力不平衡会导致孔隙水通过竖向排水管道慢慢排出，使软土土体的强度明显提高，并发生固结变形。真空堆载预压法有以下三个重要特点：（1）真空预压中的压力是球应力，这会促使软土路基中的应力呈现为球应力增加，不用担心填筑时的加载速度，真空压力越大地基越稳定，并且有效地缩短了工期；（2）由于是真空和堆载双重作用，路基土体的影响程度深、压缩量大，将会大大降低工后沉降；（3）真空荷载所形成的软土内部负压，有利于软土孔隙水的上升，从而加快路基土体的排水，提高固结速度。

3 真空堆载预压法的施工实例

3.1 工程概况

某拟建公路所处地势起伏，水网密布，以耕地、沟、塘为主，根据该地区的地质资料，该地区以粉土和粘性土为主，素填土广泛地分布于地表表面，根据钻孔勘探数据，整个工程场地土层分布较为均匀，浅层素填土以粘性土为主，局部有少量碎石，另外有一些根植土。浅层素填土下方存在厚度约11m左右的淤泥质粉质粘土，该土层具有高压缩性、中等韧性、含水量大、空隙率大等特征，属于软土地基。

3.2 各项指标对比

由于该公路所处地段属于典型的软土地基，所以在该路段采用真空堆载预压技术进行公路路基的施工，为了考察该技术的有效性，在施工前对土样进行了含水率试验、干密度试验等试验，并在施工完成半年以后，再次在原地取土样，进行同样的试验。通过对各项指标的对比发现，预压前后软土路基的含水量有较为明显的下降，在预压前，各个取土深度的含水量基本都在40%以上，最大含水量达到47%，最低为37%；而在预压之后，基本含水量都在40%以下，最大为39%，最低为32%；干密度也有所提高，预压前干密度范围在1.02～1.21g/cm3之间，预压后范围在1.41～1.49g/cm3之间。

3.3 监测数据分析

为了对施工路段的地基沉降变形情况进行实时监测，施工队监测人员在监测断面埋设了测斜管、分层沉降环、孔隙水应力计等设备，主要监测包括地基沉降监测、水平位移监测、孔隙水压力监测等。根据检测，在沉降方面，施工后半年最大沉降的沉降量为1524mm，断面最大平均沉降为1413mm，有效地减少了后期的固结沉降；在水平位移方面，某断面地表水平位移达到65mm，与之间隔100m的断面水平位移达到61mm，这说明真空堆载方法可以避免路基发生剪切破坏；在孔隙水压力方面，传感器数据显示从加载开始，各监测点的孔隙水压力明显下降，同时发现，由于停电等原因导致膜下真空度下降，砂井中的孔隙水压力会立即变大。这说明真空产生的负压力对孔隙水压力作用明显，从上述监测可以看出，真空堆载预压法可以较好地解决软土路基处理的难题，是比较理想和经济的软土路基处理方法。

参考文献

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[3] 段姣娇.公路工程软土路基施工技术[J].交通世界（建养·机械），2012，（12）.

（责任编辑：周 琼）