借助堆載預壓原理處理地基工程事故

蔣新華

摘 要：堆載預壓法是一種實用、有效的軟基處理方法，在處理地基工程事故中，可利用該方法進行加固。簡單介紹堆載預壓法及其原理，然后結合實例分析地基事故的原因，并有針對性地提出處理方案。

關鍵詞：堆載預壓法；地基事故；軟基處理；加固

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0090-02

地基是各類工程施工的基礎，其強度和承載力直接決定著上部結構的安全和穩定。在實際施工中經常會遇到軟土地基或土質較差的情況。如果直接在地基上面開展工程建設，由于上部荷載較大，地基極易沉降塌陷，破壞工程的穩定性，進而引發安全事故。這就要求對軟土地基進行加固處理。堆載預壓法是諸多加固方法中的一種，材料、設備簡單，操作方便，在處理地基工程事故中有較好的效果，且應用廣泛。

1 堆載預壓法

堆載預壓法，全稱“堆載預壓排水固結法”，主要用于處理軟土地基。軟土地基含水量大，土質疏松，承載力弱，通過對其加載預壓，可將土體內的孔隙水排出。在固結過程中，原地基密實度增加，發生一定程度的沉降，強度也隨之加強。然后在上面進行施工，便可避免不均勻沉降現象。該方法適用于各類軟土地基，施工工藝較為簡便，且材料、設備簡單，不過需要有足夠的時間，因此在工期不緊的工程中最為適用。當用于深厚的飽和軟土時，堆載材料用量大，且排水固結時間長，會有一定的限制。按照預壓荷載的大小，可將堆載預壓分為超載預壓和等載預壓兩種。

2 實例分析

某污水處理廠占地面積6 500 m2，日處理污水22 000 t。生物濾池是其中的重要部分，為鋼筋混凝土結構，長34.5 m，寬31.6 m，深8.2 m。該廠所處位置地基承載力偏弱，且其內部結構存在不合理之處。濾池內部被劃分為6個部分，池子內壁和外壁的厚度分別為250 mm和400 mm，池底板厚480 mm。另外，在池體平面的中部位置，沿橫向、縱向各設置有一變形縫，寬度均為30 mm，縫內是橡膠止水帶。對現場的地層土質進行勘察分析，發現該濾池的地層土質以粉質黏土和粉土為主。2012年，生物濾池所在位置發生不均勻沉降，引發嚴重的滲漏，阻礙了廠內正常工作。為挽救損失，經商量決策，最終決定采用堆載預壓法進行處理。近兩年來，生物濾池沒有出現任何問題。

3 沉降事故及其原因分析

3.1 事故現象

在最初建設時，該生物濾池采用的是長5 m、直徑為450 mm的石灰攪拌樁，布樁方式選擇三角形方式，樁距為1.5 m，并要求復合地基承載力至少為140 kPa，在后來的施工中有所改變，調整為180 kPa。因其地基符合設計值，且大于設計值，因此無需進行處理。2012-04在閉水試驗中，閉水高度比池底高出約1.5 m，試驗中發現生物濾池東側存在滲漏現象。同年7月南池槽底也出現明顯的漏水現象，隨后變形縫也開始漏水。7月底對滲漏處進行處理，接著在其他部位也進行了注漿處理。從生物濾料加載開始至第二次試水結束，整個過程中對其沉降變化共進行了8次觀測記錄，其中，最大沉降量為180 mm。

3.2 引發地基工程事故的原因

地基工程事故的發生，主要有兩個原因：①生物濾池所處位置的地基土質較差，承載力低，測量結果顯示其承載力僅為95 kPa，而基礎底面接觸壓力達到了165 kPa。雖然在設計時對基礎埋置深度的承載力進行了調整，但在實際施工中滿載時，為了使試水觀測更加方便，并沒有對基槽土進行回填，以至于調整后的承載力也存在某些缺陷。②生物濾池結構設計存在不合理之處，比如使用瀝青麻絲進行填塞，并且也沒有分層填料。濾池基礎埋深4 m，雖是露天結構，但在工作時溫差不會有大幅變動，因此，變形縫的設置并非十分必要。此外，由于變形縫的設置，破壞了濾池的整體結構，再加上填料不當，導致各處荷載分布不均勻，從而引起沉降現象。而變形縫內的橡膠止水帶一旦斷裂，必將導致嚴重漏水現象。

4 事故處理方案

4.1 堆載預壓法

該方法在地基加固處理中發揮著重要作用，其技術要求為：①必須合理選擇填料，禁止使用淤泥土；②對填筑好的路基加強管理養護，不得對其構成破壞；③堆載預壓土時，保持頂面的平整；④觀測沉降變化時，確保觀測設備安全；⑤嚴格按照要求進行加壓，控制好加壓時間；⑥推算預壓卸載時間時，需先對沉降進行評估，直至符合設計要求時才能卸載。

當地基土的孔隙體積超過80%時，雖含有部分氣體，但也是以封閉氣體為主，所以這時的土體為飽和土。在固結過程中可分為主固結和次固結兩部分：主固結與孔隙水的排出速度密切相連，次固結取決于土骨架的蠕變速度。受附加壓力的作用，飽和土內部孔隙水會不斷排出，孔隙體積隨之縮小。因此飽和土的固結，其實就是土體孔隙水壓力的消散和有效應力不斷增長的過程。

排水是堆載預壓法的前提，包括排水、加壓兩個系統。排水系統通常可由在天然地基中設置豎向排水體，并在地面連以砂墊層構成，也可以直接利用天然地基土層自身的透水性。堆載預壓法的排水系統以天然地基土層本身為主，其應用前提是軟弱土層的厚度遠遠小于荷載面積。

4.2 事故處理措施

事故發生后，通過對現場狀況進行仔細查看發現，濾池內的變形縫有明顯的損壞，但其他部位都沒有太大的損傷。因此在處理事故時，可將變形縫鑿開約1.2 m寬，接著采用焊接的方式將原來的主筋幫條搭接在一起。然后按照后澆帶的施工方法進行施工，并澆筑微膨脹混凝土進行處理，使結構更加完整，形成一個整體。在地基加固方面，如果需要加固，從實際情況來看只能在底板上打孔，對地基進行劈裂灌漿或滲透灌漿，但會留下一系列問題，比如底板上的孔在以后難以處理。而在水工結構中，根本就不允許打孔。如果加固處理從外側開始，采用圍箍的形式，加作三排深層攪拌樁，對于高靈敏度的粉土而言，后果并不清楚。對地質報告進行仔細的研究，認為原來的濾池在填料過程中雖發生了不均勻沉降現象，以至于變形縫遭到破壞，但現在整體堆載設計荷載兩個月的情況已經相當于堆載預壓地基。

該廠地質大致可分為6層，自上而下依次為粉質粘土、粉土、粉質粘土、粉土、粉細沙和粉土。第五層粉細沙的承載力較高，該層的變形問題可以不考慮；第二、四層的滲透系數較大，第三層土層較薄，其排水通道較近，是良好的堆載預壓模型。該堆載后期平均沉降已達135 mm，沉降基本穩定，可認為地基已經被處理過，無需再次加固。

5 結束語

該污水廠的生物濾池發生滲漏后，對其地基做了加固處理，兩年來沒有出現任何滲漏或沉降現象，說明此次加固處理相當成功，同時也驗證了堆載預壓法在處理軟土地基中的有效性。因此，在實際工程中，如果發生地基事故，不妨利用預壓地基原理去解決復雜問題。

參考文獻

[1]王可怡，陶建強.堆載預壓法在軟弱地基處理中的應用[J].建筑技術，2011，24（2）：172-174.

[2]龐軍輝.堆載預壓原理在處理事故工程中的應用[J].低溫建筑技術，2010，24（10）：163-165.

〔編輯：劉曉芳〕