潘 松

(中交天航濱海環(huán)?？：焦こ逃邢薰?，天津 300456)

堆載預(yù)壓法是排水預(yù)壓法的一種，是軟土地基常用處理方法，通過預(yù)壓荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力使地基產(chǎn)生超孔壓，然后孔隙水通過排水板排出，地基產(chǎn)生固結(jié)壓縮。排水板為豎向排水通道，可以加速地基固結(jié)，對于工程來說，準(zhǔn)確預(yù)測地基各個時期沉降量及固結(jié)度對工程施工及設(shè)計非常重要，而對于砂井地基或排水板處理地基常用固結(jié)理論為太沙基理論，巴隆固結(jié)解。

1 固結(jié)原理

土是由固、液、氣三相組成，土體的固結(jié)過程也就是液體、氣體的排出過程，土體骨架發(fā)生錯動的結(jié)果，因此，土體固結(jié)的快慢與土體中液體、氣體的排出速率有關(guān)，在1925年，太沙基建立了單向固結(jié)的基本微分方程，按太沙基單向固結(jié)理論計算固結(jié)過程，在某一壓力作用下，飽和土的固結(jié)過程，就是土體中各點的超孔隙水應(yīng)力不斷消散，地基有效應(yīng)力逐漸增加的過程。根據(jù)巴隆固結(jié)解析解得出以下結(jié)論。

瞬時加荷下砂井地基固結(jié)度。

豎向排水平均固結(jié)度:

橫向排水平均固結(jié)度:

砂井地基總的平均固結(jié)度:

其中，Tv為豎向固結(jié)時間因素，Tv=cvt/H2;Th為橫向固結(jié)時間因素，分別為豎向和徑向固結(jié)系數(shù)，cm2/s;n為井徑比，n=de/dv;t為時間，s;h為土層的豎向排水距離，m，雙向排水時H為土層厚度的一半，單面排水時H為土層厚度;de，dw分別為砂井距、砂井直徑。

逐漸加荷下砂井地基固結(jié)度:

其中，Ut為多級等速加荷下，t時刻修正后的平均固結(jié)度;Urz為瞬時加荷下的平均固結(jié)度;tn－1，tn分別為每級等速加荷的起點和終點時間;Δpn為第n級荷載增重;∑為第n級荷載起始和終止的時間。

考慮砂井(塑料排水板)作用的線性加載時的固結(jié)度改按下式計算:

巴隆解:

其中，ti為歷時;Ti為i級荷載加載歷時，泊松比v近似取0.4;Ch為水平向固結(jié)系數(shù)，計算時取豎向固結(jié)系數(shù)，考慮涂抹影響，近似取s=1.2，β =7.0。

2 工程概況

大連某工程位于大連灣南岸，通過挖泥，大開挖段地基內(nèi)存留約12m厚淤泥質(zhì)土，打設(shè)排水板后，拋填碎石層和中塊層整平后，安裝大圓筒，圓筒為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上部外徑8.0m，內(nèi)徑7.3m，高度7.6m，底部外徑9.0m，內(nèi)徑 6.3m。外形見圖 1，圓筒安裝后常年受海浪影響。圓筒滿載后上部建設(shè)胸墻，因為圓筒高度一定，為了防止圓筒高低不平，影響景觀工程效果，必須較準(zhǔn)確預(yù)測圓筒加載沉降量以及固結(jié)時間，為上部胸墻設(shè)計以及施工時間提供理論及實踐指導(dǎo)。

3 地質(zhì)條件

圖1 大圓筒外形構(gòu)造圖

根據(jù)勘查報告及經(jīng)過挖泥后，基床內(nèi)存在軟土為:

土體物理力學(xué)性質(zhì)詳見表1。

軟土層厚度約12m，施工過程中打設(shè)了塑料排水板SPB-B型排水板，換算成砂井直徑74mm，正方形布置，間距1.0m。圓筒回填一般1d完成。軟基處理斷面圖見圖2。

表1 軟土層物理力學(xué)性質(zhì)匯總表

圖2 軟基處理斷面圖

根據(jù)式(1)～式(5)通過電算的方式，計算結(jié)果并與實測數(shù)據(jù)進行比較，見圖3。

圖3 實測沉降與理論擬合曲線

由圖3實測沉降曲線和理論計算結(jié)果對比曲線可知，在加載初期理論計算沉降值比實測值較小，但隨著觀測時間的延伸，到一定時間后實測沉降值開始比理論計算值偏小，且兩者最終趨于一致的變形特性，在土上表現(xiàn)為兩條曲線基本重合。且從圖3中可見，在完成全部荷載施加后約30d地基固結(jié)度達到90%。

以上現(xiàn)象主要是因為初期地基排水效果較好，且地基側(cè)向擠出，地基產(chǎn)生較大塑性變形引起的，而理論計算是建立在達西定律的基礎(chǔ)上，且整個過程滲透系數(shù)為常數(shù)，且地基只發(fā)生豎向壓縮，因此，初期實測沉降量較理論計算值大，且隨著地基變形逐漸增加，土體滲透系數(shù)逐漸減小，而計算中沒有考慮這一特點，因此，后期出現(xiàn)實測沉降量略小于理論計算值現(xiàn)象。但隨著時間因素的影響，最終趨于一致。

4 結(jié)語

根據(jù)以上計算分析，得出以下結(jié)論:

1)砂井地基固結(jié)理論計算地基沉降及地基固結(jié)度與實測值有較好的一致性。2)理論計算沉降量與實測值由初期實測沉降值略大于理論計算值，到一定時間又表現(xiàn)出略小的特點，后期則基本一致。3)在全部荷載施加完成后，約30d后，地基固結(jié)度可以達到90%。

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