靜力排水固結(jié)法在軟土路基中的應(yīng)用實(shí)例

摘要：本文以廣東省廉江市某新修城市主干道為例，介紹了靜力排水固結(jié)法在軟土路基中的應(yīng)用及加固效果。

一、前言

廣東省廉江市城區(qū)，地基有相當(dāng)一部分區(qū)域?yàn)檐浲恋鼗鼗矢?，高壓縮性，承載力差。

本文介紹排水固結(jié)處理加固軟土路基。

二、排水固結(jié)處理軟土地基的概念，作用和適用范圍

1、概念

該法是對(duì)天然地基或先在地基中設(shè)置砂井等豎向排水體，然后利用建筑物本身所承受重力分級(jí)逐漸加載，或是在建筑物建造以前，在場(chǎng)地先行加載預(yù)壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)強(qiáng)度逐步提高的方法。

它由加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩個(gè)主要部分組成，常用的排水和加壓方法如圖一所示。加壓系統(tǒng)是為地基提供必要的固結(jié)壓力而設(shè)置的，它使地基土層因產(chǎn)生附加壓力而發(fā)生排水固結(jié)。設(shè)置排水系統(tǒng)則是為了改善地基原有的天然排水系統(tǒng)的邊界條件，增加孔隙水排出路徑，縮短排水距離，從而加速地基土的排水固結(jié)進(jìn)程。如果沒(méi)有加壓系統(tǒng)，排水固結(jié)就沒(méi)有動(dòng)力，即不能形成超靜水壓力，即使有良好的排水系統(tǒng)，孔隙水仍然難以排出，也就談不上土層的固結(jié)。反之，若沒(méi)有排水系統(tǒng)，土層排水路徑少，排水距離長(zhǎng)，即使有加壓系統(tǒng)，孔隙水排出速度仍很慢，預(yù)壓期間難以完成設(shè)計(jì)要求的固結(jié)沉降量，地基強(qiáng)度也就難以及時(shí)提高，進(jìn)一步的加載也就無(wú)法順利進(jìn)行。因此加壓和排水系統(tǒng)是相輔相成的。

在地基中設(shè)置豎向排水體，早期常用的是砂井，它是先在地基中成孔，然后灌以砂使之密實(shí)而形成的。由塑料芯板和濾膜外套組成的塑料排水板在工程上的應(yīng)用也在日益增加，有取代砂井之趨勢(shì)。塑料排水板可在工廠制作，運(yùn)輸方便，在沒(méi)有砂料的地區(qū)尤為合適。工程上廣泛使用的，行之有效的增加固結(jié)壓力的傳統(tǒng)方法是堆載法，此外還有真空法、降低地下水位法、電滲法和聯(lián)合法等。采用后面這些方法不會(huì)像堆載法那樣可能引起地基土的剪切破壞，所以比較安全，但操作技術(shù)比較復(fù)雜。

2、作用與適用范圍

排水固結(jié)處理的主要作用表現(xiàn)在兩方面。

（1）降低壓縮性。通過(guò)排水固結(jié)處理，可使地基沉降在加載期間大部分或基本完成，從而大大減小建筑物建成后的沉降和差異沉降。

（2）提高強(qiáng)度。排水固結(jié)加速了地基抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng)，從而提高了地基的承載力和穩(wěn)定性。

排水固結(jié)處理適用于淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和黏性土地基。

目前在地基處理工程中廣泛應(yīng)用、行之有效的方法是堆載預(yù)壓，特別是砂井堆載預(yù)壓法。對(duì)沉降要求嚴(yán)格的建筑物、冷藏倉(cāng)庫(kù)、機(jī)場(chǎng)跑道等，常用該法。待預(yù)壓期間的沉降達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，移去預(yù)壓荷載再開始建筑施工。對(duì)于以加速地基土排水固結(jié)、縮短工期為目的的工程，如土壩、路堤、海港碼頭等填方工程，則不需要額外的預(yù)壓材料，直接利用填方本身的所承受的重力分級(jí)加載壓密，工程費(fèi)用低。對(duì)于油罐地基，則可利用油罐充分預(yù)壓這一特殊方式分級(jí)加載處理。

此外真空預(yù)壓、降水預(yù)壓、電滲法等也因各自不同的特點(diǎn)，在各類工程中獲得應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)指出的是，排水固結(jié)法還可與其他類地基處理方法聯(lián)合使用，不同的排水固結(jié)方法亦可聯(lián)合使用。

三、工程實(shí)例

（一）背景資料

1、場(chǎng)地情況

該城市新修主干道，長(zhǎng)約3km，大部分路基為軟土地基，工程地層特征見表一：地層特征表

2、軟基處理要求

（l）按施工后變形要求進(jìn)行控制：使用期內(nèi)，最大工后沉降≤300mm，差異沉降≤0.3%。

（2）處理后地基承載力滿足以下要求：fak≥120kPa。

（3）造價(jià)要求：在合理工期內(nèi)，滿足處理后場(chǎng)地變形要求條件下，達(dá)到最優(yōu)性價(jià)比。

3、設(shè)計(jì)要求

（1）砂墊層厚度為1.0m，采用中粗砂，平均含泥量<5%，最大含泥量<8%。

（2）排水板間距1.2m，正方形布置，打設(shè)至軟土下臥層0.5m。

（3）分2～3級(jí)（根據(jù)穩(wěn)定情況）堆載至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（4）滿載時(shí)間為80d。

（5）卸載標(biāo)準(zhǔn)：①滿載時(shí)間超過(guò)80d；②根據(jù)沉降分析的固結(jié)度>80%；③工后沉降<30cm。

當(dāng)下臥淤泥層層厚大于3m時(shí)，僅用堆載預(yù)壓處理，固結(jié)時(shí)間非常長(zhǎng)，該條件下需采用塑料插板加快排水固結(jié)。預(yù)壓荷載的大小根據(jù)地基土的固結(jié)特性和預(yù)定時(shí)間內(nèi)所要求達(dá)到的固結(jié)度確定，并使預(yù)壓荷載下受壓土層各點(diǎn)的有效豎向壓力大于或等于使用荷載所引起的相應(yīng)點(diǎn)附加應(yīng)力。

（二）、施工方法與技術(shù)措施

1.水平排水體系

本區(qū)段處理的是部分道路，其寬度較小，不須設(shè)置盲溝；直接采用砂墊層與集降水井排水，利用砂墊層將水匯集至集降水井再抽排水，此外該種水井起到一定的降水作用。

（1）秒墊層：厚度1.0m，采用中粗砂或瓜米石，平均含泥量<5%，最大含泥量<8%。

（2）集降水井沿道路內(nèi)側(cè)縱向每隔設(shè)定距離設(shè)置1口集降水井，在施工及交工前期間，使用自動(dòng)控制式潛水泵抽排井內(nèi)地下水；施工期間須對(duì)集降水井加以維護(hù)及保護(hù)。有關(guān)要求：①砂墊層底面需形成一定坡度以利匯集水流至集水井，集水井須與砂墊層盲溝連通良好，平面位置誤差≤5cm；②水井的孔口須超出孔口位置最高填土面的高度40～60cm之間，周邊用碎石等濾水材料圍裹；③平面位置誤差≤5cm；④井底標(biāo)高誤差≤20cm；⑤整個(gè)施工及交工前期間及時(shí)抽水，集降水井水深不宜超過(guò)lOOcm；記錄抽水時(shí)間和井水變化。

2.豎向排水體系

插設(shè)塑料排水板，排水板間距1- 2m，正方形布置，插設(shè)至軟土下臥層不少于0.5m，平均約12.0m；塑料板上端高出砂墊層20cm（在填土前，高出部分需沿水平向擺放埋入砂墊層中）。

塑料排水板應(yīng)有足夠的抗拉強(qiáng)度，溝槽表面平滑，尺寸準(zhǔn)確，能保持一定的過(guò)水面積，抗老化能力在2年以上，并且耐酸堿性抗腐蝕性。塑料排水板質(zhì)量、品格要求應(yīng)依據(jù)有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)插板深度不同選用，其性能應(yīng)不低于表二中所列。

插板施工技術(shù)有以下幾項(xiàng)要求。

（l）排水板插設(shè)布點(diǎn)須按行、按排編號(hào)進(jìn)行插入記錄；布點(diǎn)偏差小于50mm。

（2）插板垂直偏差不超過(guò)插板長(zhǎng)度的1.5%。

（3）入孔插板必須完整無(wú)損。

（4）插板不能有回帶現(xiàn)象，若有回帶，則在附近150mm內(nèi)補(bǔ)插。

（5）插板施工時(shí)，插板機(jī)應(yīng)配有長(zhǎng)度記錄裝置，記錄每根插板的長(zhǎng)度、孔深等。

3.土層填筑與卸載

（l）采用礫質(zhì)黏性土或土夾石（山皮土）或吹砂或其他滿足路基填筑要求的填料，填土底面要向集降水井與鄰近排水溝形成一定的傾斜的坡度（1%～3%）。

（2）預(yù)壓土設(shè)計(jì)：預(yù)壓土邊坡為1：2，預(yù)壓土可采用土、砂等材料，可不作碾壓，但必須有必要的防護(hù)措施，避免水土流失。

（3）路基填筑時(shí)應(yīng)根據(jù)填土土料及地層等情況分多級(jí)填筑（2～3級(jí)），并控制填筑速率，豎向沉降增長(zhǎng)率<15mm/d，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為連續(xù)l0d沉降量小于0.5mm/d；滿載后恒載天數(shù)不少于80d。

（4）卸載：根據(jù)檢測(cè)與監(jiān)測(cè)資料分析地基處理效果，作為卸載依據(jù)。卸載時(shí)超載的預(yù)壓土可作填筑材料填人相鄰地段，就地平衡。

（5）道路區(qū)處理區(qū)交工面以下土層壓實(shí)度不小于90%。

（三）總結(jié)施工流程

四、結(jié)束語(yǔ)

該城市主干道驗(yàn)收并通車已一年多，情況良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范DBJ15-31-03

[2]公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD63-07

作者簡(jiǎn)介：

李輝軍，男，1979年生，廣東省廉江市建筑工程總公司市政路橋施工工程師，研究方向?yàn)槭姓窐蚴┕ぜ肮芾怼?/p>