靜壓排水固結(jié)法在軟土地基處理中的應(yīng)用

段紅芳

(山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030013)

1 工程概況

在軟土地層中，存在以沉積為主的軟弱粘性土，其含水量較大，同時(shí)還夾雜少量的腐泥和泥碳層。本工程為某市一新城區(qū)的建設(shè)工程，在該地區(qū)分布有大面積的軟土地層，同時(shí)厚度加厚，平均厚度達(dá)到20 m以上，軟土主要呈現(xiàn)流塑態(tài)，地下水位較高，土體成飽和狀態(tài)，如表1所示為工程所處地區(qū)的各土層物理指標(biāo)。

表1 各土層物理指標(biāo)

根據(jù)本工程所處地區(qū)的地質(zhì)情況和水文條件，主要從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面對(duì)多種可行地基處理方案進(jìn)行對(duì)比，包括帶裝沙井、強(qiáng)夯等方法，最終確定了最佳的地基處理方法——靜壓排水固結(jié)處理方案。經(jīng)過專家的多方論證，具體采取的靜壓排水固結(jié)方案為塑料排水板堆載預(yù)壓方案。

2 設(shè)計(jì)重點(diǎn)

排水固結(jié)法在軟土層中的主要應(yīng)用是通過設(shè)置砂墊層以達(dá)到將地下水引到路堤邊坡之外進(jìn)行自然排放的目的。本工程所處地區(qū)地勢平坦開闊，地面標(biāo)高可達(dá)到1.5 m以上，同時(shí)地下水位較高，為1 m左右。在工程區(qū)域內(nèi)存在大面積的魚塘，在道路兩側(cè)的地塊基本與路堤同步進(jìn)行填筑。

圖1 軟基處理橫斷面示意圖

結(jié)合本工程施工特點(diǎn)，本工程所采取的排水固結(jié)方案主要的設(shè)計(jì)重點(diǎn)為通道的設(shè)置，為了很好的完成通道的設(shè)置，本工程采用了(塑料排水板)+(排水砂層)+(碎石盲溝)+(集水井)+(人工泵抽水)+(引流臨時(shí)排水溝)+(外部臨時(shí)儲(chǔ)水池)的組合排水系統(tǒng)。如圖1所示為本工程所處區(qū)域軟基處理橫斷面示意圖。

3 技術(shù)要求和施工要點(diǎn)

3.1 技術(shù)要求

本工程中軟土地層在經(jīng)過靜壓排水固結(jié)之后，應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)技術(shù)要求:工后沉降應(yīng)控制在25 cm以內(nèi);差異沉降應(yīng)控制在0.1%以內(nèi);超載預(yù)壓期應(yīng)控制在90 d以上，同時(shí)固結(jié)度應(yīng)控制在85%以上，滿足壓實(shí)度要求之后才可進(jìn)行卸載(固結(jié)度可通過沉降曲線進(jìn)行確定)。

本工程采用的靜壓排水固結(jié)法，具體的參數(shù)設(shè)置為:排水板的間距應(yīng)控制在120 cm，呈等邊三角形布置，平均深度應(yīng)在20 m。

3.2 施工要點(diǎn)

1)場地清理和平整。對(duì)于施工現(xiàn)場內(nèi)存在的建筑物、設(shè)施以及障礙物應(yīng)進(jìn)行拆除或者遷移;清除場地內(nèi)的大塊石頭、樹木以及根植物等，場地清理的結(jié)果確保場地平順無雜物。對(duì)于場地內(nèi)的非魚塘部分，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行推挖平整;對(duì)于場地內(nèi)的魚塘部分，應(yīng)進(jìn)行回填，回填材料應(yīng)為非透水性粘質(zhì)土。道路沿線的場地土在進(jìn)行平整處理之后應(yīng)滿足的要求為設(shè)計(jì)控制標(biāo)高應(yīng)為1 m。當(dāng)進(jìn)行大面積長直段落的平整時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)地現(xiàn)在標(biāo)高進(jìn)行場地的平整，同時(shí)對(duì)于不同平整平面之間的交接處，應(yīng)做好順接處理，以確保能夠滿足下一道施工工序的要求。

2)鋪土工布及砂墊層。本工程中所使用的土工布采用的連續(xù)方式為雙排線折疊縫和連接，接縫處應(yīng)滿足縫合寬度不小于30 cm的要求。砂墊層所采用的材料應(yīng)為中粗砂，厚度為50 cm，在使用之前應(yīng)確保中粗砂中無雜物，同時(shí)應(yīng)將其含泥量控制在5%以下，細(xì)度模數(shù)控制在2.3以下。砂墊層是鋪設(shè)在土工布上面的。

3)施工盲溝及集水井。a.在砂墊層施工完成之后，即可進(jìn)行排水盲溝的施工。排水盲溝應(yīng)沿著道路中軸線進(jìn)行布置，橫向應(yīng)每隔100 m布置一道。b.本工程所使用的盲溝其具體形狀為倒梯形，上部寬度為80 cm，下部寬度為40 cm，高度為75 cm。盲溝構(gòu)造為用針刺無紡?fù)凉げ及槭槭瘧?yīng)滿足均勻級(jí)配的要求，同時(shí)粒徑應(yīng)控制在3 cm～5 cm。土工布之間的搭接長度應(yīng)滿足不少于20 cm的要求，土工布所采用的材料同上所述。c.集水井的布置應(yīng)每間隔100 m布置一個(gè)，其具體位置位于土工布之上。集水井的材料為鋼筋混凝土管，直徑為700 mm。d.相鄰集水井的中間作為分水點(diǎn)，對(duì)盲溝進(jìn)行縱向找坡，坡度應(yīng)控制在1%以上。e.盲溝和集水井的施工過程中，應(yīng)將井內(nèi)水高控制在60 cm以下，如有超過應(yīng)及時(shí)進(jìn)行抽水處理。

4)塑料排水板的施工。a.本工程所采用的塑料排水板為SPB-IB型，具體尺寸為100 mm×4 mm，同時(shí)所使用的排水板應(yīng)滿足抗拉強(qiáng)度、排水等指標(biāo)的要求。在進(jìn)入施工現(xiàn)場時(shí)，應(yīng)附加出廠合格證及復(fù)檢資料。抗老化強(qiáng)度應(yīng)控制在1.5年以上。b.對(duì)于排水板的板位，應(yīng)將其誤差控制在5 cm以內(nèi)，同時(shí)垂直的允許偏差應(yīng)控制在板長的1.5%以內(nèi);塑料排水板的長度應(yīng)滿足能夠穿越軟弱層的要求，因此結(jié)合本工程的土層情況，設(shè)計(jì)所采用的排水板長度應(yīng)為20 m。c.在進(jìn)行反壓護(hù)道的施工時(shí)，所采用的材料為粘土，并且采取分層填筑的方式，每層的厚度應(yīng)控制在50 cm左右，分四層進(jìn)行填筑，并用推土機(jī)進(jìn)行2遍的碾壓壓實(shí)。

5)軟基填土。a.對(duì)于軟弱地基所采用的填土材料應(yīng)為粉細(xì)砂，同時(shí)兩側(cè)用粘性土進(jìn)行包邊，包邊粘性土的設(shè)計(jì)水平寬度應(yīng)控制在2.5 m以上。對(duì)于邊坡，應(yīng)將其坡度控制在1∶1以內(nèi)。在正式進(jìn)行軟土地基的填筑之前，應(yīng)確保附帶有砂料的重型技術(shù)試驗(yàn)資料。b.在軟土地基的填筑過程中，地基的沉降是處于不斷地增長的過程，因此在實(shí)際施工中，應(yīng)考慮地基的沉降情況。在超載前應(yīng)采用分層碾壓的方式直到填筑到路面高程，同時(shí)地基的密實(shí)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。c.在填筑過程中，對(duì)于填土的松鋪厚度，應(yīng)根據(jù)不同的壓實(shí)機(jī)具選擇不同的松鋪厚度，一般松鋪厚度均不超過30 cm。第一層松鋪厚度可以適當(dāng)加大，但是也應(yīng)控制在50 cm以內(nèi);填土的含水量應(yīng)控制在最佳含水量附近，這樣才能確保填土的壓實(shí)效果。d.在填筑過程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的觀測結(jié)果適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行填土速度的調(diào)整，從而達(dá)到最佳的填土效果。

6)超載預(yù)壓、卸載。a.當(dāng)軟土地基填筑施工達(dá)到設(shè)計(jì)高程之后，即可對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收，確認(rèn)合格之后可進(jìn)行超載預(yù)壓。超載的厚度應(yīng)控制在2 m，分兩層進(jìn)行堆載，同時(shí)在堆載中應(yīng)嚴(yán)格控制好填土的速度。b.超載的預(yù)壓期應(yīng)至少在90 d以上，同時(shí)固結(jié)度應(yīng)控制在85%以上，滿足壓實(shí)度要求之后才可進(jìn)行卸載。固結(jié)度的確定可以通過沉降曲線求得。c.按要求的預(yù)壓期進(jìn)行超載施工之后，即可進(jìn)行卸載。卸載之后的交工面土基的回填模量應(yīng)滿足25 MPa以上的要求，之后應(yīng)再次進(jìn)行碾壓施工。

4 沉降觀測成果分析

根據(jù)相關(guān)的要求進(jìn)行沉降觀測斷面的布置，通過施工現(xiàn)場實(shí)測的觀測數(shù)據(jù)，根據(jù)相關(guān)的公式，可以計(jì)算出各點(diǎn)的最終沉降、剩余沉降以及固結(jié)度。根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，可以知道通過沉降速率可以很好的預(yù)估沉降的發(fā)展趨勢，本工程將1 mm/d的沉降速率作為卸載的控制標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過觀測，本工程中大多數(shù)的沉降速率均處于0.5 mm/d～1 mm/d之間。對(duì)于堆載預(yù)壓中沉降速率超過1 mm/d的部位，應(yīng)延長堆載時(shí)間以達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

5 結(jié)語

軟土地基問題已經(jīng)逐漸成為當(dāng)前土建工程施工重點(diǎn)關(guān)注問題，文章通過結(jié)合軟土地基處理工程實(shí)例，采取的靜壓排水固結(jié)方案為塑料排水板堆載預(yù)壓方案，系統(tǒng)探討靜壓排水固結(jié)法在地基處理中的應(yīng)用，從工程實(shí)施效果表明，靜壓排水固結(jié)工藝在本工程中取得了較好經(jīng)濟(jì)效益，可為同類工程提供參考借鑒。

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