唐江龍

(廣西翔路建設有限責任公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

我國分布著較大范圍的軟土地基，其特點為：低強度、大壓縮性、大含水量，難以滿足工程建設的需要。而隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，港口、工民建、市政道路、機場跑道等大量構(gòu)筑物需在軟土地基上修筑，因此，必須對軟土地基進行處理以滿足各項工程實踐要求。

1 方法簡介

真空聯(lián)合堆載預壓法在1952年由瑞典教授杰爾曼(w.Kjellman)提出，經(jīng)眾多科研人員潛心研究、在施工材料與機械不斷發(fā)展的條件下，直到20世紀80年代才日趨完善。該方法適用于含水量高、強度低、壓縮性大的一般軟黏土地基，具有施工周期相對較短、固結(jié)速度相對較快、強度高、施工過程中不易產(chǎn)生滑移等特點。

2 加固原理

真空聯(lián)合堆載預壓法是將真空預壓和堆載排水固結(jié)聯(lián)合使用的方法，該方法加固地基的目的主要有：(1)為消除完工后地基沉降變形而加速施工期的沉降變形；(2)為增加地基在建設期和完工后的穩(wěn)定性及地基承載力而提高地基強度。

真空聯(lián)合堆載預壓法是在需要加固的地基內(nèi)設置排水通道(一般采用砂井或塑料排水板)，然后在地面鋪設砂墊層，砂墊層上部加載，以增加土中的附加應力；同時與大氣隔絕(一般在砂墊層上覆蓋密封膜等不透氣材料)，通過排水通道縮短孔隙水的排出途徑，用真空裝置進行抽氣，排出膜內(nèi)空氣，借助大氣壓力，同時在堆載預壓下，兩者聯(lián)合發(fā)揮作用，加快土體固結(jié)收縮。

3 設計與計算

3.1 設計參數(shù)的確定

3.1.1 最終沉降近似估算

真空預壓最終沉降δ∞可表示成式(1)：

δ∞=CμCACHHCβqJs(∞)

(1)

式中Cμ——泊松比修正系數(shù)；

CA——加固區(qū)面積修正系數(shù)；

CH——砂井長度修正系數(shù)；

H——砂井長度；

Cβ——加固區(qū)長寬比修正系數(shù)；

q——膜下真空壓力；

Js(∞)——柔面函數(shù)穩(wěn)定值。

粘彈性土路基可采用麥欽特模型模擬計算：

(2)

若采用彈性土體：

(3)

3.1.2 固結(jié)度的計算

計算得出最終沉降結(jié)果后，位移時程曲線可由變形比R求得。

如充分考慮涂抹和井阻影響水平和豎向滲流共同作用，一般采用麥欽特模型計算，地基內(nèi)總平均固結(jié)度U計算公式可表示為式(4)：

(4)

變形比R的計算公式可表示為式(5)：

(5)

式中：γω——水的重力密度；

kv——原狀黏土豎向滲透系數(shù)；

kh——水平向滲透系數(shù)；

re——單井有效排水區(qū)半徑；

f——井徑比和涂抹影響函數(shù)。

ks——涂抹區(qū)滲透系數(shù)；

kw——砂井中滲透系數(shù)。

其余符號同上。

3.2 設計步驟

真空聯(lián)合堆載預壓處理地基設計計算方法為：

(1)根據(jù)地質(zhì)勘察報告提交資料確定各種計算指標及參數(shù)；

(2)根據(jù)項目沿線材料供應情況，確定砂井情況(砂井類型、半徑、滲透系數(shù)等)；

(3)根據(jù)初步確定膜下真空壓力q值，初步確定堆載預壓荷載值(堆載填土高度)；

(4)確定砂井長度和加固深度；

(5)計算確定最終沉降；

(6)計算確定砂井間距或真空歷時；

(7)校核沉降計算結(jié)果。

4 工程實例

4.1 工程地質(zhì)概況

某道路穿越河口淤積平原區(qū)，該區(qū)域地面坡度平緩，高程在0.4～3.0 m，最低為0.0 m，河溝縱橫，多為魚塘，少量農(nóng)田、耕地。地層上部結(jié)構(gòu)為河口三角洲沉積的軟土淤泥和淤泥質(zhì)土，下部為風化殘積土，基底為古生代寒武系變質(zhì)砂巖，中生代侵入花崗巖分布其間淤泥、淤泥質(zhì)土呈流塑—軟塑狀，擾動易失水離析，具含水量高、壓縮性高、靈敏度高、欠固結(jié)、低承載力等特點，工程性質(zhì)較差。

工程地質(zhì)評價該段路基其上部濱海相淤泥屬不良地基土，據(jù)其物理力學特征，具有壓縮性高(a1-2≥0.5)、靈敏度高(St為4.0～8.2)、欠固結(jié)(Pc

經(jīng)初步測算，采用水泥攪拌樁處理地基價格約175元/m2，真空聯(lián)合堆載預壓處理地基價格約135元/m2，結(jié)合本項目地形、造價等綜合比選，設計擬采用真空聯(lián)合堆載預壓法進行地基處理。

4.2 工程處理及施工要求

(1)施工應嚴格按照相關規(guī)范規(guī)定的要求進行。

(2)施工前應先排除地面水，后平整場地。場地平整遇有起伏地面時，為更好排除地面及地下水，應將原地表削成一斜面。場地平整后再填筑墊層(一般采用砂礫石，厚度不小于設計規(guī)定值)，埋設塑料排水板和排水濾管(坡腳采用漿砌片塊石護腳以方便排水同時預防墊層細粒顆粒流失)。

(3)為保證排水效果，砂礫石墊層所用天然砂礫料須級配良好、最大粒徑≤50 mm、無雜質(zhì)、含泥量不得大于規(guī)范規(guī)定值。同時砂礫石在施工過程中應避免引起軟土隆起或過大擾動。

(4)埋設塑料排水板時按要求呈正三角形布置，嚴禁出現(xiàn)扭曲、斷裂等現(xiàn)象，其間距尺寸按設計規(guī)定埋設(誤差≤15 cm、垂直度≤2.0%)，埋設深度不小于設計值，表露墊層上的塑料排水板長度≥20 cm。

(5)縱橫交錯埋設排水管，排水管埋設深度不小于設計值，同時主管應預留連接真空泵空間。在埋設排水管的同時埋設孔隙水壓力儀、測斜儀、沉降標等監(jiān)測儀器。

(6)路基應按規(guī)范要求分層填筑，時間不得小于設計規(guī)定值。填筑時嚴格按設計要求進行觀測，以便指導施工時的填筑速度，避免失穩(wěn)造成路基剪滑破壞。以路基中線沉降速率、路基坡腳水平位移速率為控制標準(不大于設計規(guī)定值)。超過設計規(guī)定控制標準時，應立即停止填筑，及時通知監(jiān)理單位、建設單位和設計單位。實際觀測路基沉降穩(wěn)定(觀測時間及沉降量不大于設計規(guī)定值)后方可進行路面施工。

(7)路基處理完成以后，方可進行路基邊坡、排水及路面底基層的施工。

4.3 加固效果

經(jīng)真空聯(lián)合堆載預壓處理6個月后，實測地基承載力特征值達到80 kPa，地基承載力極限值達到160 kPa，滿足設計要求。實測最大沉降值為78.5 cm(小于設計規(guī)定90 cm)，實測工后沉降2.6 cm(小于理論工后沉降9.4 cm)。

5 結(jié)語

(1)真空聯(lián)合堆載預壓法加固地基具有良好的經(jīng)濟性，較其它處理方式節(jié)約投資約20%。

(2)真空聯(lián)合堆載預壓法加固地基工期短，6個月后地基承載力就能滿足設計要求；而其它處理方式一般要10～12個月時間。

(3)真空聯(lián)合堆載預壓法加固地基有良好的加固效果，實測沉降值一般小于理論計算值，地基穩(wěn)定性較好。

(4)真空聯(lián)合堆載預壓法處理地基工期短、技術成熟、可靠、經(jīng)濟合理，在眾多項目建設中使用，已取得良好的社會經(jīng)濟效益。