陳云欽 陳宇源 陳震 林劍敏 張敏

摘 要：針對深厚軟土地基的處理，真空-堆載聯(lián)合預壓法是在真空預壓施工的基礎上進行優(yōu)化后的一種地基處理工藝。研究在傳統(tǒng)真空-堆載聯(lián)合預壓法的基礎上，提出一種復合塑料排水板為豎向排水通道，對深厚軟土地基進行處理，利用有限元分析方法對軟土地基復合塑料排水板真空-堆載聯(lián)合預壓效果進行模擬。研究結果表明，復合塑料排水板真空-堆載聯(lián)合預壓與一般的現(xiàn)場實際處理效果相比沉降值差異在2%左右，表明采用該方法開展深厚軟土地基處理的堆載高度合理、可行。

關鍵詞：深厚軟土地基；復合塑料排水板；真空-堆載聯(lián)合預壓；沉降值差異

中圖分類號：U416.1；TQ325.3

文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2023）11-0173-04

Research on innovative design of combined vacuum and load preloading treatment technology of composite plastic drain plate

CHEN Yunqin，CHEN Yuyuan，CHEN Zhen，LIN Jianmin，ZHANG Min

（Fujian Institute of Geotechnical Engineering Investingation and Surveying Co.，Ltd.，F(xiàn)uzhou 350108，F(xiàn)ujian China

）

Abstract：Aiming at the treatment of deep soft soil foundation，the combined vacuum-surcharge preloading method is a foundation treatment technology optimized on the basis of vacuum preloading construction.On the basis of the traditional vacuum-load combined preloading method，a composite plastic drainage plate was proposed as a vertical drainage channel to treat deep soft soil foundation，and the combined preloading effect of the composite plastic drainage plate on soft soil foundation was simulated by finite element analysis method.The results showed that the difference of the settlement value of the combined vacuum and load preloading of the composite plastic drainage plate was about 2% compared with the actual treatment effect，which indicated that the loading height of deep soft soil foundation treatment by this method was reasonable and feasible.

Key words：deep soft soil foundation;composite plastic drainage board;vacuum-stack combined preloading;settlement difference

傳統(tǒng)的深厚軟土地基處理為真空預壓法，有時會出現(xiàn)難以達到施工要求或在堆場施工處理以后承載力預估錯誤等問題［1-3］。復合塑料排水板技術是基于早期紙板排水法改進提出的，同時還吸收了砂井排水法的核心技術，與傳統(tǒng)的軟土排水技術相比，塑料排水板能借助插板機實現(xiàn)自動化施工，極大地提高了現(xiàn)場處治施工效率，且同等條件下施工成本低廉，非常適用于長里程的軟土路基處治作業(yè)。因此，對于深厚軟地基的處理需要運用真空-堆載聯(lián)合預壓法，以準確確定地基堆載高度、承載力及工后沉降等。研究以某一地基施工工程為例，對復合塑料排水板真空-堆載聯(lián)合預壓法在深厚軟土地基的應用情況進行分析。

1 基本原理

1.1 真空預壓法及其缺陷

真空預壓法最早由杰爾曼教授于1952年提出，其基本工作原理如圖1所示［2-4］。真空預壓法是在需要進行加固處理的地基中插入豎向排水通道，然后通過鋪設砂墊層、不透氣薄膜的方法在膜下形成一層單獨空間，再通過抽真空的方式形成負壓，在負壓的作用下被加工地基中的水分逐漸滲流到排水通道中，以到達排水、固結等目的。

這種地基處理方法的缺陷在于，操作工序繁瑣，

施工難度較大，一般會產(chǎn)生較高的工程費用；施工時的預壓效果存在一定局限性，預壓區(qū)周邊效果相對較差；受限于真空抽水時抽水高度的限制，一般超過8 m的淤泥地區(qū)抽水預壓效果就會收到影響，軟土、淤泥地區(qū)厚度越厚則抽水預壓效果越差，一般進行深厚軟度地基處理時的最大壓力僅為85 kPa。

1.2 復合塑料排水板真空-堆載聯(lián)合預壓法

復合塑料排水板真空-堆載聯(lián)合預壓法（以下簡稱聯(lián)合預壓法）是在傳統(tǒng)的真空預壓法基礎上加以改進獲得的地基處理方法。聯(lián)合預壓法與真空預壓法相比，多鋪設了一層堆載層（包括堆土、濾水管道等），這一堆載層的存在一方面能夠充作橫向的排水通道；另一方面能夠在堆載層自重的作用下，對軟土層形成一定的下壓力，從而結合真空預壓法提供更大的超載壓力，進而改變真空預壓法地基處理時受大氣壓限制而無法進行更深層抽水的問題，能夠很大程度提升深厚軟度地基處理時的最大壓力，一般可以達到95 kPa左右。

2 工程概況與施工方案設計

2.1 工程概況

聯(lián)合預壓法最適合于深厚軟土，尤其是河邊、海邊等含水率高地區(qū)的深厚軟土地基處理。因此，研究選擇了我國某沿河地區(qū)為試驗區(qū)，該地區(qū)的原狀淤泥物理力學參數(shù)如表1所示。

試驗區(qū)整體面積約80 000 m2，待處理的軟土地基為吹填土和吹填前的水底原狀淤泥。其中吹填土的厚度約為5 m，已經(jīng)經(jīng)過了淺層預處理，但此時的含水率高達100%，基本都處于流動狀態(tài)，是一種典型的深厚軟土地類型［5］；水底的原狀淤泥厚度約15 m，含水率77.8%，且孔隙比達到了2.1%，是一種強度低、塑性指數(shù)較高的原狀淤泥。

2.2 施工方案

施工方案的不同會直接形成不同的深厚軟土地基處理效果。研究選擇復合塑料排水板真空-堆載聯(lián)合預壓方案為施工方案，通過對比一般塑料排水板和不同間距的真空-堆載聯(lián)合預壓方案，得到最佳的排水板類型和施工間距，為后續(xù)深厚軟土地基處理優(yōu)化提供借鑒［6-8］。

2.2.1 排水板選擇

表2所示是傳統(tǒng)塑料濾膜排水板與復合塑料排水板在部分物力指標方面的對比情況。與一般的塑料濾膜排水板相比，復合塑料濾膜排水板在縱向同水量等指標方面具有明顯優(yōu)勢。

選擇復合塑料板作為深厚軟土地基處理時的排水板時，保持排水板間的距離為0.95 m；普通塑料板排水板的板間間距為0.90 m。根據(jù)性能優(yōu)劣差異，選擇復合塑料濾膜作為排水板。

2.2.2 監(jiān)測點位平面布置

圖2所示為本次深厚軟土地地基處理場景的平面布置情況。該工程現(xiàn)場被分為3個不同的大區(qū)，不同的大區(qū)內部對沉降標、分層沉降等標的進行標注［9］。

不同區(qū)域內的堆載程度有一定差異，地基處理前后根據(jù)各區(qū)域內不同的堆載情況，采用復合塑料排水板真空-堆載聯(lián)合預壓發(fā)配合十字板剪切實驗等，得到各大區(qū)不同監(jiān)測點的地基處理結果。圖3所示為3個不同大區(qū)內部的地基監(jiān)測點處理前后的分布情況。

圖3所示的處理為淺層預處理，主要包括放樣測量等準備工作、標記點坡口下淺板、鋪設40 mm軟式濾管、鋪設長絲土工布、填筑覆水圍埝、鉆取土試驗孔等［10-11］。

2.3 施工工藝

在淺層預處理工作全部完成以后，即可開展深厚軟土地地基復合塑料排水板真空-堆載聯(lián)合預壓，其基本流程如圖4所示。

鋪設土工布、土工格柵的目的，是充分提升身后軟土地基的承載力；中粗砂墊層的存在能夠一定程度上增強復合塑料排水板在水平方向的排水能力，同時對排水管形成一定的保護；復合塑料排水板與排水管之間需要通過蝶形接頭進行連接［12-14］。土墊層、中粗砂墊層等的厚度如表3所示。

3 真空-堆載聯(lián)合預壓結果

3.1 真空度

聯(lián)合預壓過程中，通常情況下膜下真空度都會隨時間的延續(xù)而降低，最終達到一種較為平衡的狀態(tài)。表4所示是300 d時間內聯(lián)合預壓從抽真空開始到最后達到最終平衡時的真空度變化情況［15］。

由圖4可知，真空度隨時間的變化呈現(xiàn)出先不斷增加、后短時間降低、再短時間增加、最后趨于穩(wěn)定的狀態(tài)。隨著抽真空的進行，聯(lián)合預壓過程中所使用的復合塑料排水板薄膜下方的真空度會逐漸增大，當時間為35 d左右時這一數(shù)據(jù)達到86.7 kPa，超過了85 kPa的地基施工要求；抽真空時間超過35 d以后，膜下真空度開始逐漸降低，這是因為在抽真空時間超過35 d以后復合塑料排水板上的水開始被排出，此時密封膜的密封效果出現(xiàn)下滑，導致真空度下降；當抽真空時間達到45 d以后，真空度又開始提升，這是因為此時的膜上土工布、砂墊層等開始堆載，此時的部分漏氣點被土工布、砂墊層覆蓋，膜下真空度開始回升，表明堆載層的存在能夠正向影響膜下真空度；膜下真空度最終保持在79.0 kPa左右，沒能達到堆載前的水平，這可能是因為堆載過程中由于各類堆載填料的加入磨壞了排水板薄膜的部分密封，導致最終出現(xiàn)了漏氣，但是堆載物的存在又不會使這種漏氣現(xiàn)象長期持續(xù)，因此才能達到最終的穩(wěn)定條件［16-17］。

3.2 預壓效果模擬對比

將復合塑料排水板、塑料排水板、現(xiàn)場施工3種不同狀態(tài)分別命名為預壓A、預壓B、現(xiàn)場預壓3組，對3個組的地表沉降量結果進行有限元分析對比，得到表5所示復合塑料排水板、塑料排水板、現(xiàn)場施工3種不同狀態(tài)下的地表沉降量結果。

通過預壓A、預壓B兩種不同預壓方式地表沉降量誤差對比可知，盡管采用一般塑料排水板聯(lián)合預壓的誤差為7.5%，也能夠滿足一般施工低于10%誤差的需求［18］，但是采用復合塑料排水板的聯(lián)合預壓最終誤差僅為2%，其預壓精度好于一般塑料排水板聯(lián)合預壓?？梢?，采用復合塑料排水板開展真空-堆載聯(lián)合預壓的效果更好。

4 結語

采用復合塑料排水板開展真空-堆載聯(lián)合預壓實驗，并將這種方法與現(xiàn)場實際處理效果數(shù)據(jù)進行對比，結果表明該法很好地解決了傳統(tǒng)真空預壓法處理時的壓力上限問題，沉降量的最終誤差僅為2%，是一種很好的軟土地基處理方法。通過分析膜下真空度變化情況、孔隙水壓力隨時間變化情況等，可以得出該方法能夠滿足實際施工需求，通過對比一般塑料排水板開展真空-堆載聯(lián)合預壓的地表沉降量，得出該方法的施工精度較高、誤差較小。在今后的深厚軟土地施工過程中可以充分運用這種復合材料排水板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的塑料排水板，但是在施工過程中，尤其堆載環(huán)節(jié)應格外注意不要讓堆載物對薄膜造成破壞［19］。

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收稿日期：2023-06-16；修回日期：2023-09-18

作者簡介：陳云欽（1989-），男，工程師，研究方向：巖土工程;E-mail：412781285@qq.com。

引文格式：陳云欽，陳宇源，陳 震，等.復合塑料排水板真空-堆載聯(lián)合預壓處理工藝創(chuàng)新設計研究［J］.粘接，2023，50（11）：173-176.