靜力排水固結法在軟土路基中的應用實例

李輝軍

（廣東省廉江市建筑工程總公司，廣東 湛江 524000）

靜力排水固結法在軟土路基中的應用實例

李輝軍

（廣東省廉江市建筑工程總公司，廣東 湛江 524000）

本文以廣東省廉江市某新修城市主干道為例，介紹了靜力排水固結法在軟土路基中的應用及加固效果。

靜力排水；固結法；軟土路基；應用

一、概述

廣東省廉江市城區，地基有相當一部分區域為軟土地基，地基含水率高，高壓縮性，承載力差。本文介紹排水固結處理加固軟土路基。

二、排水固結處理軟土地基的概念，作用和適用范圍

1 概念

該法是對天然地基或先在地基中設置砂井等豎向排水體，然后利用建筑物本身所承受重力分級逐漸加載，或是在建筑物建造以前，在場地先行加載預壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結，地基發生沉降，同時強度逐步提高的方法。

它由加壓系統和排水系統兩個主要部分組成，常用的排水和加壓方法如圖一所示。加壓系統是為地基提供必要的固結壓力而設置的，它使地基土層因產生附加壓力而發生排水固結。設置排水系統則是為了改善地基原有的天然排水系統的邊界條件，增加孔隙水排出路徑，縮短排水距離，從而加速地基土的排水固結進程。如果沒有加壓系統，排水固結就沒有動力，即不能形成超靜水壓力，即使有良好的排水系統，孔隙水仍然難以排出，也就談不上土層的固結。反之，若沒有排水系統，土層排水路徑少，排水距離長，即使有加壓系統，孔隙水排出速度仍很慢，預壓期間難以完成設計要求的固結沉降量，地基強度也就難以及時提高，進一步的加載也就無法順利進行。因此加壓和排水系統是相輔相成的。

在地基中設置豎向排水體，早期常用的是砂井，它是先在地基中成孔，然后灌以砂使之密實而形成的。由塑料芯板和濾膜外套組成的塑料排水板在工程上的應用也在日益增加，有取代砂井之趨勢。塑料排水板可在工廠制作，運輸方便，在沒有砂料的地區尤為合適。工程上廣泛使用的，行之有效的增加固結壓力的傳統方法是堆載法，此外還有真空法、降低地下水位法、電滲法和聯合法等。采用后面這些方法不會像堆載法那樣可能引起地基土的剪切破壞，所以比較安全，但操作技術比較復雜。

2 作用與適用范圍

排水固結處理的主要作用表現在兩方面。

（1）降低壓縮性。通過排水固結處理，可使地基沉降在加載期間大部分或基本完成，從而大大減小建筑物建成后的沉降和差異沉降。

（2）提高強度。排水固結加速了地基抗剪強度的增長，從而提高了地基的承載力和穩定性。

排水固結處理適用于淤泥質土、淤泥和沖填土等飽和黏性土地基。

目前在地基處理工程中廣泛應用、行之有效的方法是堆載預壓，特別是砂井堆載預壓法。對沉降要求嚴格的建筑物、冷藏倉庫、機場跑道等，常用該法。待預壓期間的沉降達到設計要求后，移去預壓荷載再開始建筑施工。對于以加速地基土排水固結、縮短工期為目的的工程，如土壩、路堤、海港碼頭等填方工程，則不需要額外的預壓材料，直接利用填方本身的所承受的重力分級加載壓密，工程費用低。對于油罐地基，則可利用油罐充分預壓這一特殊方式分級加載處理。

此外真空預壓、降水預壓、電滲法等也因各自不同的特點，在各類工程中獲得應用。應當指出的是，排水固結法還可與其他類地基處理方法聯合使用，不同的排水固結方法亦可聯合使用。

三、工程實例

（一）背景資料

1 場地情況

該城市新修主干道，長約3km，大部分路基為軟土地基，工程地層特征見表1。

2 軟基處理要求

（l）按施工后變形要求進行控制：使用期內，最大工后沉降≤300mm，差異沉降≤0.3%。

（2）處理后地基承載力滿足以下要求：fak≥120kPa。

表1 地層特征表

（3）造價要求：在合理工期內，滿足處理后場地變形要求條件下，達到最優性價比。

3 設計要求

（1）砂墊層厚度為1.0m，采用中粗砂，平均含泥量<5%，最大含泥量<8%。

（2）排水板間距1.2m，正方形布置，打設至軟土下臥層0.5m。

（3）分2～3級（根據穩定情況）堆載至設計標高。

（4）滿載時間為80d。

（5）卸載標準：①滿載時間超過80d；②根據沉降分析的固結度>80%；③工后沉降<30cm。

當下臥淤泥層層厚大于3m時，僅用堆載預壓處理，固結時間非常長，該條件下需采用塑料插板加快排水固結。預壓荷載的大小根據地基土的固結特性和預定時間內所要求達到的固結度確定，并使預壓荷載下受壓土層各點的有效豎向壓力大于或等于使用荷載所引起的相應點附加應力。

（二）施工方法與技術措施

1 水平排水體系

本區段處理的是部分道路，其寬度較小，不須設置盲溝；直接采用砂墊層與集降水井排水，利用砂墊層將水匯集至集降水井再抽排水，此外該種水井起到一定的降水作用。

（1）秒墊層：厚度1.0m，采用中粗砂或瓜米石，平均含泥量<5%，最大含泥量<8%。

（2）集降水井沿道路內側縱向每隔設定距離設置1口集降水井，在施工及交工前期間，使用自動控制式潛水泵抽排井內地下水；施工期間須對集降水井加以維護及保護。有關要求：①砂墊層底面需形成一定坡度以利匯集水流至集水井，集水井須與砂墊層盲溝連通良好，平面位置誤差≤5cm;②水井的孔口須超出孔口位置最高填土面的高度40～60cm之間，周邊用碎石等濾水材料圍裹；③平面位置誤差≤5cm;④井底標高誤差≤20cm；⑤整個施工及交工前期間及時抽水，集降水井水深不宜超過lOOcm;記錄抽水時間和井水變化。

2 豎向排水體系

插設塑料排水板，排水板間距1-2m，正方形布置，插設至軟土下臥層不少于0.5m，平均約12.0m;塑料板上端高出砂墊層20cm（在填土前，高出部分需沿水平向擺放埋入砂墊層中）。

塑料排水板應有足夠的抗拉強度，溝槽表面平滑，尺寸準確，能保持一定的過水面積，抗老化能力在2年以上，并且耐酸堿性抗腐蝕性。塑料排水板質量、品格要求應依據有關規范標準，依據插板深度不同選用，其性能應不低于表二中所列。

插板施工技術有以下幾項要求。

（l）排水板插設布點須按行、按排編號進行插入記錄；布點偏差小于50mm。

（2）插板垂直偏差不超過插板長度的1.5%。

（3）入孔插板必須完整無損。

（4）插板不能有回帶現象，若有回帶，則在附近150mm內補插。

（5）插板施工時，插板機應配有長度記錄裝置，記錄每根插板的長度、孔深等。

3 土層填筑與卸載

（l）采用礫質黏性土或土夾石（山皮土）或吹砂或其他滿足路基填筑要求的填料，填土底面要向集降水井與鄰近排水溝形成一定的傾斜的坡度（1%～3%）。

（2）預壓土設計：預壓土邊坡為1:2，預壓土可采用土、砂等材料，可不作碾壓，但必須有必要的防護措施，避免水土流失。

（3）路基填筑時應根據填土土料及地層等情況分多級填筑（2～3級），并控制填筑速率，豎向沉降增長率<15mm/d，穩定標準為連續l0d沉降量小于0.5mm/d；滿載后恒載天數不少于80d。

（4）卸載：根據檢測與監測資料分析地基處理效果，作為卸載依據。卸載時超載的預壓土可作填筑材料填人相鄰地段，就地平衡。

（5）道路區處理區交工面以下土層壓實度不小于90%。

（三）總結施工流程

流程圖

結語

該城市主干道驗收并通車已一年多，情況良好。

[1]DBJ15-31-03，建筑地基基礎設計規范[S].

[2]JTGD63-07，公路橋涵地基與基礎設計規范[S].

TU47

B

10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.064