浅谈堆载预压排水固结法处理软土地基的施工工艺

浅谈堆载预压排水固结法处理软土地基的施工工艺

刘俊雄

广东省航运规划设计院有限公司510000

摘要：沿海地区广泛分布着软黏土，具有含水率大、孔隙比大、压缩性大、渗透系数小、强度低的特点，需进行地基处理才能为工程建设所用。堆载预压排水固结法因其适用范围广、造价低，地基处理效果好，被广泛用于软基处理。分析了排水固结法地基处理加固机理，并通过工程实例叙述排水固结法处理软土地基的施工工艺。

关键词：软黏土排水固结法砂井预压系统

1概述

软黏土泛指淤泥、淤泥质土，其含水率大于液限。初始孔隙比大于1.5的为淤泥，介于1~1.5的为淤泥质土。软黏土具有“三高两低”的特点，即：含水率大、孔隙比大、压缩性大、渗透系数小、强度低。

我国沿海地区广泛分布着软黏土，如不对其进行处理，无法满足人类生活工程建设的需要。软弱地基的处理分为置换和加固，置换方法如复合地基、换填法等。地基加固常用的方法采用排水固结法进行处理。

传统的排水固结法又称为预压法，适用于淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和粘性土地基。近二十年来该法得到了长足的发展，其主要得改进来之于荷载或附加压力形式的多样性。饱和软黏土在附加压力作用下，孔隙水慢慢被排出，土的孔隙比减小，随着超静孔隙水压力消散，有效应力提高，土的强度增加。通过排水固结法处理地基可以使地基称将在加载预压期间大部或基本完成，减少建筑物在试用期间的沉降和沉降差，也可提高地基承载力。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。排水系统通常有普通砂井、袋装砂井和塑料排水板等；加压系统通常有堆载预压法、真空预压法、降低地下水位法、电渗法和联合法。近年来，竖向排水系统采用竖向排水板和袋装砂井较多，加压系统采用堆载预压法和真空预压法较多，也有采用真空加堆载联合预压法，特别的是，堆载预压法具有造价低，施工效果好的优点，因此作为一种经济而有效的选择。

2工程概况

佛山某软基处理工程，场地属于珠三角冲积形成区，分布广泛的软土层，揭示的基岩为燕山期花岗岩，上覆土层主要为淤泥类土、粘性土和砂性土和粉土。地基处理采用的堆载预压排水固结法。即砂垫层+竖向排水体（袋装砂井）+堆载预压，其中袋装砂井的直径为7cm，按正方形布置，井间距为1.15m。砂袋材料采用透水性能良好的土工织物。砂井的深度一般应穿透软土、软弱土层,有条件时,砂井底部应至透水层为宜，中粗砂垫层厚50cm，含泥量不超过5%。

3排水系统的施工

3.1砂井施工

3.1.1施工前的准备工作

原材料的质量要求。砂垫层及砂袋用砂应采用风干中、粗砂，其含泥量不大于5%，渗透系数不小于5×10-3cm/s。砂袋采用透水性良好的聚丙烯纺织物，它应具有足够的强度，且有一定的抗老化性能及耐环境水腐蚀性能，渗透系数不小于5×10-3cm/s。

3.1.2现场工艺性试桩

袋装砂井施工前，在施工现场选取一处进行现场试桩。这主要是为了确定袋装砂井施工中砂井受孔中的弯曲、井孔超深等方面因素影响而对长度的影响、向导管里下袋装砂时的速度、导管提升速度等参数，以便确定施工工艺，进行下一步施工。现场试桩是按以下步骤进行的：

1）施工前，在原地面准确放设出各桩点位并准备好灌好砂的砂袋。

2）桩机准确就位，起动机械，将导管钻孔下沉至桩底设计标高。

3）将已装好的砂袋放入导管中,下至桩底设计标高后，打开导管底下活塞，将导管提出地面。在袋装砂井试验施工中，应准确记录施工每孔深度、袋装砂的长度及导管提升速度，同时调整提升速度，以保证袋装砂不被破坏及不被提升出地面为宜。

3.1.3袋装砂井施工工艺

1）测量放样：施工测量后，放样出地基处理范围。

2）场地清理整平

3）铺筑砂垫层：铺筑厚0.3m的下层砂垫层,碾压密实,达到设计要求。

4）点位放样、机具就位：测量放样，准确放样出井孔位置,机械正确就位，使导管垂直于地面。同时检查导管垂直度是否符合设计要求,通常垂直度误差不应超过1.5%；检查桩尖与导管口密封情况，避免导管内进泥太多,影响加固深度

5）灌制袋装砂：考虑试桩所得砂袋损耗系数,作好所需袋装砂，运至施工现场。灌制完毕的砂袋应避免太阳光长时间直射。装砂袋时应充分考虑砂井在孔中的弯曲、井孔超深等方面因素影响，避免出现砂袋全部沉入孔内，造成与砂垫层连接不上。

6）将袋装砂放入井孔：钻进至设计标高后,将袋装砂放入导管，缓缓下至井底。放入时注意砂袋下降速度不能太快，避免砂袋在下降过程中受到破坏，导致砂子泄漏。

3.1.4砂袋质量控制措施

1）砂袋的灌砂率允许偏差为+5%，灌砂时要逐段灌满并用力抖落密实。

2）袋装砂施工时砂袋应拉直,不得出现褶皱现象,并应采取相应的保护措施,确保砂袋不被刮破。

3）砂袋下孔时应避免发生扭结、颈缩或断裂等现象。

4）砂袋不能随导管被提出地面,并且要保证砂袋与砂垫层的连接。

5）施工中经常检查桩尖与管口的密封情况及管口活塞是否完好。

3.2砂垫层的施工

1）砂垫层施工前应将基底清表、整平、碾压，并换填土。填筑土时,其顶面做成三角形,路基中心高0.2m，两侧与地面平，其宽度不小于砂垫层底宽。

2）砂垫层分两层压实，下层厚度为30cm，上层厚度为20cm，上下层之间铺设一层土工格栅。摊铺砂垫层时，应该根据分层厚度计算每车砂垫层所铺设的范围，确定堆料间距，以便在平整时控制层厚均匀。

3）下层采用推土机、平地机摊铺，振动压路机碾压，上层采用轻型推土机或前置式装载机摊铺，轻型振动压路机碾压，在填筑0.6m以上后可允许大型机械上去。

4）检验：砂的密实度达到95%以上。

4预压系统的施工

4.1质量控制措施

1）加载和预压时间严格按照设计或监理工程师指示进行，一般不少于6个月。

2）应按设计要求在在相应平面与竖向位置处安装沉降板；深层位移计，压力计等。

3）预压期内，应按规定进行沉降观测，并及时形成统计数据，通过过程监控指导下一步的有序施工。

4）施工期间,路堤每填筑一次填料即进行一次观测，如果两次填筑间隔时间较长，应每3d观测一次，路堤填筑完成后，应每14d进行一次定期观测，直到预压期完成和多余填料卸载完为止。

4.2堆载预压过程中的注意事项

1）由于软土层地基承载力较低，当采用堆载预压时，为避免因加载过大导致地基发生塑性变形而失稳，需要控制加载速度和分级加载，使其与地基土的强度增长速度相适应。每级预压荷载不应超过前期荷载作用下地基强度增加后的承载力。在计算强度增量时,要考虑加载预压过程中由于土体剪切蠕动引起的强度衰减。

2）软土抗剪强度的提高是在分级荷载预压过程中逐步实现的，每级荷载量要与相应的地基抗剪强度对应，因此在填土中应控制加载速率，是地基抗剪强度能与外加荷载相适应，否则会使土体结构发生破坏，强度反而降低。所以，应加强地基的沉降观测，当发现地基有超过加载控制标准的异常表现时，要及时采取措施，如暂停加载或卸载。

3）预压过程中需进行过程监控，通过监控数据进一步优化加载方式和加载时间，确定卸载时期。

参考文献

[1]李彰明．软土地基加固的理论、设计与施工[M]．北京：中国电力出版社．2006.

[2]李彰明．地基处理理论与工程技术[M].北京：中国电力出版社．2014.

[3]JGJ79-2012，建筑地基处理技术规范[S]．

[4]地基处理手册编写委员会．地基处理手册[Z]．北京:中国建筑工业出版社，2000.