真空聯合堆載預壓固結沉降計算方法的探討

侯德軍 涂芬芬 田志國

1 概述

真空預壓是20世紀60年代～70年代在我國推廣并得到廣泛應用的一項地基處理技術。真空聯合堆載預壓［2］顧名思義是由真空預壓和堆載預壓［1］兩種方法組合而成，通常使用于鋪設有砂墊層及施打了豎向排水體(袋裝砂井或塑料排水板)的軟土地基。其基本原理為：通過鋪設不透氣的密封膜使軟土與大氣隔絕，借助射流泵和埋設在砂墊層中的抽水管道，抽取膜下土體間的空氣及水，形成真空，在地表砂墊層及豎向排水通道內逐步形成負壓，使土體內部與排水通道、砂墊層之間形成壓差，在此壓差的作用下，將土體中的孔隙水和空氣不斷地經由排水通道排出，從而增加地基的有效應力使土體固結。其顯著特點是真空預壓荷載產生的側向位移指向路基中心，超孔壓在抽真空后為負值(即孔壓持續下降)，可明顯增加軟土地基的穩定性，故加載期間加載速度可大大加快，從而大幅縮短加載時間。在相同的預壓期內，該法可顯著減少工后沉降，對保證工期及工程質量意義重大。

2 沉降計算方法

在深厚淤泥(淤泥厚度為H)頂面有吹填土(吹填土厚度為h)地區，采用真空聯合堆載預壓處理方法，有以下三種方法來計算主固結沉降量：1)把上面吹填土單獨計算其正常固結的沉降，計算下部淤泥沉降時也不考慮吹填部分的影響(即不考慮其荷載作用)，總沉降量為S1。2)把淤泥頂面的吹填土作為荷載作用于淤泥上，來計算其沉降量S2。3)把淤泥頂面的吹填土作為淤泥考慮，淤泥深度加深，來計算沉降量S3。通過上述三種情況來分析對比其沉降差異，并與實際情況進行對比。

3 工程實例

珠海某道路軟基處理工程，淤泥待處理軟土具有含水率大、大孔隙比、壓縮模量小、強度低等特點，為典型的軟弱欠固結軟土。

1)土層物理力學指標見表1。

2)土層固結系數一覽表見表2。

3)設計荷載。

按JTJ D60-04公路橋涵設計通用規范，次干道設計荷載37.80 kPa。其中道路的結構荷載為0.7 m，軟基交工面至道路面距離為1.0。

4)計算結果。

堆載高度為5.0 m，真空度為80 kPa。現狀地面標高為+2.0 m，軟基交工面標高為3.0 m。工后沉降不大于30 cm，差異沉降不大于0.3%。

a.按第一種計算方法S1。

填土沉降量：

表2 土層固結系數一覽表

總沉降量：

b.按第二種計算方法S2。

淤泥層沉降量：

淤泥層沉降量：

c.按第三種計算方法S3。

軟基處理厚度：

淤泥層沉降量：

5)計算結果與監測結果進行對比分析結果見表3。

通過以上數據分析對比可知，按第一種計算方法計算出來的沉降量與實際檢測數據吻合程度較好(見圖1)。

4 結語

1)本文通過現場實際情況，提出了上部填土層的計算方法，在此基礎上討論了真空預壓沉降的簡化計算方法，開拓了真空預壓沉降簡化計算方法研究思路。2)采用本文提出的真空預壓加固軟土地基沉降的簡化計算方法，通過實測沉降與計算固結沉降計算結果的對比，得到的沉降計算結果與實測結果較為吻合。算例分析表明，本文第一種計算方法是可行的，可供今后工程設計推廣應用。3)本文所提出的將真空預壓荷載等同于堆載僅適用于沉降計算，而對其他方面如強度增長，水平向位移等是不合適的。關于這些方面的問題有待進一步研究。

表3 計算結果與監測結果對比情況

［1］ Mohamedelhassan E，Shang J Q.Vacuum and surcharge combined one dimensional consolidation of clay soils［J］.Canadian Geotechnical Journal，2002，39(5)：11262-11381.

［2］ 劉加才，施建勇，趙維炳.真空堆載聯合預壓作用下路基固結分析［J］.水運工程，2003(6)：91-124.

［3］ 王洪余.真空預壓技術在天津港軟基處理中的應用［J］.山西建筑，2010，36(5)：100-101.