真空堆載聯(lián)合預(yù)壓加固堤防軟土地基沉降預(yù)測研究

毛明立（駐馬店市水利工程局第四工程處，河南省駐馬店市463000）

真空堆載聯(lián)合預(yù)壓加固堤防軟土地基沉降預(yù)測研究

毛明立（駐馬店市水利工程局第四工程處，河南省駐馬店市463000）

作為一種加固軟土地基的有效方法，真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法是在真空排水預(yù)壓法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。一般而言，該技術(shù)在實(shí)際的運(yùn)用過程中能夠有效的消除軟土地基建設(shè)過程中存在的固結(jié)、次固結(jié)沉降問題，促進(jìn)相關(guān)工程建設(shè)質(zhì)量的提高。但事實(shí)上，由于路基沉降問題存在周期較長，因而會對軟土地基上方的建筑建設(shè)的安全性以及穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的干擾，為此需要加強(qiáng)相關(guān)作業(yè)的維護(hù)以及保障。本文基于此，探討真空堆載聯(lián)合預(yù)壓加固堤防軟土地基沉降預(yù)測。

真空堆載聯(lián)合預(yù)壓；加固堤防；軟土地基；沉降預(yù)測

基于我國特殊的地理位置以及地質(zhì)狀況，使得軟土在我國有著較為廣泛的分布，這種特殊的土質(zhì)具有含水量高、壓縮性大、強(qiáng)度低、透水性差等特點(diǎn)，故而從而產(chǎn)生不同程度的沉降問題，不利于建筑工程的安全性以及穩(wěn)定性。為此，需要相關(guān)部門以及人員加強(qiáng)對于真空堆載聯(lián)合預(yù)壓加固堤防軟土地基沉降的預(yù)測以及解決。

1 真空堆載聯(lián)合預(yù)壓地基沉降分析

一般而言，在借助真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法進(jìn)行堤防軟土地基處理的過程，需要在軟土地基之中打設(shè)排水板，其具體的操作是將直徑為12cm的鋼管插入到地基之中，繼而以此為基礎(chǔ)構(gòu)建起直徑為12cm的柱形孔洞。在這一過程中，該孔洞四周的土體在徑向受壓，切向受拉，并呈現(xiàn)出塑性狀態(tài)。

相關(guān)的研究表明，在進(jìn)行排水板的打設(shè)作業(yè)過程中，其往往會導(dǎo)致軟土層中孔隙水壓力的不斷增大，但是由于排水板具有較好的排水性，故而在打設(shè)作業(yè)完成之后能夠?qū)⒖紫端杆倥懦?，繼而在短時(shí)間內(nèi)降低了隙水壓力，使土體壓密。一般而言，沉降現(xiàn)象只會發(fā)生在施工建設(shè)完成初期，后期的地基沉降量變化不大。

另外，施工團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行真空堆載聯(lián)合預(yù)壓加固堤防軟土地基的過程中，往往需要需要借助各類機(jī)械設(shè)備進(jìn)行排水板的打設(shè)作業(yè)。而這些設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中就會就會產(chǎn)生各類振動，繼而對本軟土地基產(chǎn)生不同程度的擾動，甚至導(dǎo)致土層變形等一系列問題的出現(xiàn)。基于此，在進(jìn)行相關(guān)分析作業(yè)的過程中，需要對這一系列因素進(jìn)行充分的考慮。

2 沉降預(yù)測公式的建立

通過前文的分析可以得知：施工團(tuán)隊(duì)在借助真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法進(jìn)行地基處理作業(yè)的過程中，會因?yàn)榕潘宕蛟O(shè)作業(yè)過程中存在施工機(jī)具振動等一系列問題，使得地基土出現(xiàn)不同程度的擾動，降低了土層的強(qiáng)度。此外，在施工初期，軟土層地基的沉降反映明顯。關(guān)于計(jì)算軟土層的沉降的計(jì)算公式，筆者進(jìn)行了相關(guān)總結(jié)，具體內(nèi)容如下：

在上述的公式中，SO指的是進(jìn)行排水板打設(shè)作業(yè)過程中出現(xiàn)的的沉降；Pt指代的則是t時(shí)刻累計(jì)荷載；P則是設(shè)計(jì)方案中的總荷載，一般而言，該類數(shù)值往往是一定的；Sd指的則是瞬時(shí)沉降，該數(shù)值往往是依據(jù)《日本高等級公路設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)方式進(jìn)行計(jì)算得出的。SO'、TO'指的則是地基沉降反映趨于緩和后出現(xiàn)的沉降量及對應(yīng)的時(shí)間；Tv、mv分別表示的是時(shí)間因數(shù)以及體積的壓縮系數(shù)：而H則是壓縮層厚度。

3 軟土地基沉降曲線特性

通過比較大量真空堆載聯(lián)合預(yù)壓加固淮河入海水道的堤防軟土地基的沉降觀測曲線發(fā)現(xiàn)以下特點(diǎn)：在實(shí)際的荷載施加作業(yè)之前，該區(qū)域的軟土地基已經(jīng)產(chǎn)生了一定程度的沉降作業(yè)，但是在進(jìn)行真空預(yù)壓操作的過程中，軟土層的沉降反應(yīng)明顯掙錢，此時(shí)軟土地基沉降曲線特性出現(xiàn)了第一個(gè)拐點(diǎn)。此后，當(dāng)真空度維持在一定值的狀況下，軟土的沉降效應(yīng)逐漸變慢。但是當(dāng)施工建設(shè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行堆載填土作業(yè)的過程中，軟基土體呈現(xiàn)出局部塑性的狀態(tài)，而沉降過程線則出現(xiàn)了另外一個(gè)拐點(diǎn)，沉降速率開始變大。關(guān)于軟土地基沉降曲線圖，筆者進(jìn)行了相關(guān)總結(jié)，具體內(nèi)容見圖1。

圖1 荷載隨時(shí)間變化情況

4 工程實(shí)例分析

4.1 工程案例

實(shí)測值作為我國的七大江河之一，淮河流域面積27萬km2。為了進(jìn)一步促進(jìn)淮河流域的發(fā)展，促進(jìn)相關(guān)的經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益的取得，我國的政府部門加強(qiáng)了對于淮河入海水道工程的建設(shè)。據(jù)悉，該工程建設(shè)與蘇北灌溉總渠平行，緊靠其北側(cè)。西起洪澤湖，東至濱?？h扁擔(dān)港，全長163.5km。

此外，淮河入海水道南北堤防之間的距離為750m。在工程前期施工作業(yè)的過程中，施工建筑團(tuán)隊(duì)在工中間挖兩道偏亂，其后再將灘面全部挖成深亂。目前，淮河入海水道實(shí)施的工程主要分為五部分：行洪河道和兩岸防洪大堤，二河、淮安、濱海、?？?個(gè)樞紐及淮阜控制閘。該工程建設(shè)征地面積高達(dá)6.8萬畝，而總投資41.17億元，是江蘇投資規(guī)模最大的單項(xiàng)水利工程。

4.2 施工概況

據(jù)悉，該工程建設(shè)在實(shí)際的建設(shè)過程中主要在軟土地基上進(jìn)行相關(guān)的操作。而主要工程建設(shè)分為五段，分別是河入海水道工程馬集涵閘軟基處理工程、淮河入海水道工程張馬涵閘軟基處理工程、淮河入海水道工程大沙河涵閘軟基處理工程、淮河入海水道工程蘆楊地龍涵閘軟基處理工程以及淮河入海水道工程蘆楊泵站涵閘軟基處理工程。為了方便后續(xù)的分析作業(yè)，筆者分別取A、B、C、D、E指代這五項(xiàng)工程建設(shè)。

4.3 預(yù)測結(jié)果

根據(jù)前文所敘述的相關(guān)原理，研究人員編制了計(jì)算程序SPFOR，并以此為基礎(chǔ)對淮河入海水道堤防工程五個(gè)真空堆載聯(lián)合預(yù)壓處理的軟土地基進(jìn)行相關(guān)的分析以及計(jì)算。

在借助該編制程序?qū)Ω鱾€(gè)算例進(jìn)行沉降反演預(yù)測分析的過程中，為了確保相關(guān)分析的準(zhǔn)確性以及科學(xué)性，需要確保沉降觀測數(shù)據(jù)及加載信息的準(zhǔn)確以及嚴(yán)謹(jǐn)。在實(shí)際的分析過程中，筆者將上述五個(gè)工程建設(shè)的沉降預(yù)測值與實(shí)際值進(jìn)行了比較，具體內(nèi)容見表1～3。通過相關(guān)的研究分析可以得知：慮到實(shí)測沉降過程中的一些因素的影響，沉降預(yù)測模型計(jì)算所得沉降量與實(shí)測沉降量較為吻合，其預(yù)測是可信的。證明此方法是可行的。

表1 A、B斷面預(yù)測沉降和實(shí)測值比較

5 結(jié)語

本文基于此，主要分析了真空堆載聯(lián)合預(yù)壓地基沉降、沉降預(yù)測公式的建立以及軟土地基沉降曲線特性。并就淮河入海水道工程建設(shè)過程中的五個(gè)工程建設(shè) （淮河入海水道工程馬集涵閘、淮河入海水道工程張馬涵閘、淮河入海水道工程大沙河涵閘、淮河入海水道工程蘆楊地龍涵閘以及淮河入海水道工程蘆楊泵站涵閘）進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了真空堆載聯(lián)合預(yù)壓加固堤防軟土地基沉降預(yù)測的準(zhǔn)確性。筆者認(rèn)為，隨著相關(guān)研究的不斷深入以及相關(guān)措施的及時(shí)采取，我國的真空堆載聯(lián)合預(yù)壓加固堤防軟土地基建設(shè)工作必將獲得長足的發(fā)展。

表2 C、D斷面預(yù)測沉降和實(shí)測值比較

表3 E斷面預(yù)測沉降和實(shí)測值比較

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TV81

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2095-2066（2016）34-0114-02

2016-11-14

毛明立（1983-），男，水利專業(yè)工程師，本科，中國地質(zhì)大學(xué)，主要從事水利工程施工技術(shù)及管理工作。