塑料排水板真空聯合堆載預壓軟基處理沉降監測分析

龍浪波

(中鐵四院集團廣州設計院有限公司, 廣東廣州 510060)

塑料排水板真空聯合堆載預壓軟基處理沉降監測分析

龍浪波

(中鐵四院集團廣州設計院有限公司, 廣東廣州 510060)

隨著鐵路的發展，在港口、海濱修建鐵路已成為一種趨勢，文章首先介紹了真空聯合堆載的軟基處理的原理，并結合珠海高欄港疏港鐵路專用線一期工程實例，基于筆者長期現場軟基沉降監測數據，采用目前認為比較有效的分析方法—雙曲線法，對加固后的軟土地基沉降進行預測，推算出了地基的固結度及最終沉降量，得出該地基處理方法在軟基處理中的加固效果較好，能達到設計要求，同時給施工單位提出了相應的施工建議[2]。

軟基處理； 真空聯合堆載預壓； 雙曲線法； 沉降預測

塑料排水板真空聯合堆載預壓軟基處理技術，是在真空預壓法基礎上所發展起來，由于單真空預壓或者堆載預壓，有時無法滿足設計要求的沉降標準及固結度，于是出現了真空聯合堆載預壓方法，它的主要原理是利用真空濾管及真空射流泵等設備，抽真空使地基中生成不小于85 kPa的真空壓力，使土體孔隙中的水分及空氣排出，同時通過進一步的堆載加壓的方法，加速土體沉降并得到相應的固結度；塑料排水板則是在土中形成豎向排水通道，同時通過鋪設砂墊層形成水平向的排水通道，將飽和軟土中的孔隙水排出，加速地基土的固結沉降，從而達到提高軟土地基強度的目的[3]。

1 工程概述

1.1 地形地貌

擬建工程新建鐵路高欄港疏港鐵路專用線一期工程位于珠海市高欄港，起于廣珠鐵路高欄港站附近，終于高欄島，場地現狀為沿海灘涂，地勢較為平坦，較大片的灘涂平原集中在南水島的北部，島嶼海岸曲折，海港、海灣較多，場地大部分地區為圍墾造地形成。

1.2 地層巖性

根據工程地質勘察資料，場地范圍內地表均被第四系土層覆蓋，未見基巖露頭，其主要土層特征自上而下分別為:

(1)淤泥(2-1)：深灰、灰黑色，流塑，含少量有機質，局部見貝殼等物，有腥臭味。層厚12.40～18.00 m;

(2)(2-3)淤泥質黏土：深灰、灰黑色，流塑，含少量有機質，局部見貝殼等物，有腥臭味。層厚4.90～7.00 m；

(3)(5-1)粉質黏土：黃褐色，灰褐色，軟塑，主要成份為黏粒、粉粒，含砂粒，呈帶狀分布。層厚2.20～5.60 m；

(4)(6-1)中砂：深灰色，飽和，中密，主要顆粒成份為石英，含少量淤泥質及黏性土，分選較好。層厚0.80～12.30 m。

1.3 設計情況

該工程均采用了塑料排水板真空聯合堆載預壓技術處理，塑料排水板采用SPB-C型或以上型號。塑料排水板間距為1.1 m，梅花形布置，板長要求穿過上部軟土層至下部相對硬層，但應注意局部地段不應穿至下部粉砂層，板長18～25 m，設0.7 m厚砂礫石墊層，中間再鋪設一層土工格柵，真空聯合堆載預壓分區單元采用密封墻封閉，密封墻采用泥漿攪拌樁，雙排樁結構，單樁樁徑0.5 m，樁長5 m，樁間咬合15 cm，形成連續的墻狀結構。施工機械采用攪拌樁機，以膨潤土造漿為材料。

本段路基主要為站場路基，設計要求：軟土地基工后沉降不大于30 cm，加固土層要求達到的平均固結度大于85 %，加固區的沉降值連續10 d實測沉降速度不大于2 mm/d，考慮列車荷載時路基最小穩定系數按不小于1.10進行設計。

2 沉降監測及分析

為監控施工質量，評價加固效果，本段設計了大量的觀測項目，包括：表層沉降監測、孔隙水壓力監測、分層沉降監測等。

施工期間，進行了近8個月的沉降監測，監測頻率為: 在抽真空及聯合堆載路基填筑施工期間每2 d觀測1次(同時滿足每填筑一層應觀測1次)，沉降量突變時2～3次/d，自2013年4月10日鋪膜完成進行地表沉降測量，沉降觀測工作自2013年4月10日開始，至2013年12月8日為止，累計觀測時間242 d，選取了幾個有代表性的點進行了分析。

(1)地表沉降變形規律“沉降- 時間”曲線如圖1、圖2。

圖1 JXDK3+040沉降曲線

圖2 JXDK3+040沉降速率曲線

(2)分層沉降(即深層沉降)觀測分析。

分層沉降主要是觀測加固區土體的分層壓縮情況。真空聯合堆載預壓區監測數據反映深度20 m以上的土體壓縮量較大，且各深度的累計沉降呈由淺至深逐漸減小的趨勢。各個深層沉降觀測點“沉降-時間”曲線如圖3所示。

圖3 JXDK3+835分層沉降環沉降曲線

(3)真空聯合堆載預壓區孔隙水壓觀測分析。

根據數據曲線分析，抽真空整體效果顯著，土體固結較快。數據顯示，其中由于1區于2013年10月19日暫停抽真

空施工，空隙水壓有顯著回彈。截止到目前為止，真空聯合堆載預壓區不同深度的“孔隙水壓消散-時間”曲線如圖4。

圖4 JXDK3+976孔隙水壓消散曲線

(4)利用“雙曲線”分析推算該施工段地基土的固結度，“擬合曲線”如圖5。

圖5 JXDK3040沉降推算擬合曲線

(5)根據監測數據，利用“雙曲線”分析地基土的固結度及工后沉降，得出結果如表1。

通過上述現場觀測數據及雙曲線法推測，可以得出：(1)工后沉降少于30 cm，滿足鐵路路基規范要求；(2 ) 加固土的固結度為91%，大于85%的設計要求；(3 ) 加固區的沉降量連續10 d實測沉降速度不大于設計要求的2 mm/d. 結果表明，該施工方法效果較好，達到了設計要求，地基土的固結效果較好，并且縮短了施工工期[1、3]。

表1 地基土的固結度及工后沉降

3 結論及建議

本文筆者從設計開始到施工，及現場沉降監測都是全程負責，認為塑料排水板真空堆載聯合預壓在軟土地區處理效果是非常經濟又實惠，并能滿足要求，特別是在站場地基處理更是如此，通過此項目，得出如下幾點總結及建議[2、4]：

(1)在軟基處理過程中，現場第三方監控量測是十分必要的，可以用來分析軟基處理效果，指導施工，同時保證地基處理質量；(2)相對于旋噴樁、攪拌樁、管樁等軟基處理方案，此方法效果明顯，且工期較短，造價低廉；

(3)該方法適用于站場等大面積軟基加固處理工程，特別適用于沿海地帶的軟土地基加固；

(4)建議在軟土地區砂墊層厚度應保證在1m以上，利用插板機行走，同時寬度應鋪設至邊坡外一定距離，以便密封墻施工。

[1] 黎玉，王齊仁.塑料排水板堆載預壓法軟基加固監測分析[J].福建建筑，2010，(9)

[2] 鄧禮久，金亮星，羅嘉金.塑料排水板堆載預壓法處理軟基的加固效果[J].鐵道科學與工程學報，2013，(6)

[3] 楊昌舉.論“塑料排水板+真空聯合堆載預壓”軟基處理[J].廣東科技，2013,(7)

[4] 郭紅梅，馬培賢.堆載預壓法在南方某港軟基加固工程中的應用[J]. 巖土工程技術，1998,(8)

龍浪波(1982～)，男，碩士，工程師，主要從事巖土體穩定方面的研究。

TU472.3+3

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[定稿日期]2014-11-11