堆載預壓法處理軟土地基沉降量預測探討

楊酉興

摘 要：軟土地基沉降是影響工程安全程度與質量高低的重要因素。因此，在現代工程建設中，有必要對軟基處理工藝進行探討，為實現沉降量的有效控制提供理論參考。堆載預壓法是一種比較實用的軟基處理法，但在具體應用中，如何通過有效的沉降量預測確定最佳施工參數卻是一個比較突出的難題。本文以某民用機場工程為例，對堆載預壓法在軟基處理中的沉降量預測進行了分析。

關鍵詞：堆載預壓法 軟土地基處理 沉降量預測

1.前言

盡管目前我國建筑工程中可用的地基處理方法多種多樣，但堆載預壓法依舊是一項優勢突出的技術。在具體的工程項目中，堆載預壓法具有操作便捷、成本較低、技術完善等明顯優勢，對于工期充裕的工程來講，該技術是地基處理的最佳選擇之一。但是，此種方法應用中，沉降量預測是一個技術性難題，目前對其的研究還不夠深入。

2.堆載預壓法處理軟土地基沉降量預測探討

2. 1項目概況

該陸域形成工程位于福建省晉江市西濱92旅軍墾農場堤外海灘，東面為施工中的沿海大通道，西面為92旅軍墾農場海堤，南面緊鄰石獅蚶江水頭十一孔水閘，北接晉江西濱臨時垃圾場。該工程施工場地中部自東向西有條土堤，場地被該堤分為南北兩大區：北區以漁塘為主，塘底標高平均約為2.1～2.4m；南區為灘涂地，雜草叢生，溝、渠縱橫交錯，平均標高約為0.6～2.7m。擬建場地地質條件如下：表層以淤泥質土層為主，承載力不高，未經改造之前，不宜作為持力層及廠房路基。在水文環境方面，此處有一河流經過，人工渠與水塘均大量分布，粉細砂及粗砂的水含量均比較高。因而，此次施工中開挖基坑時，必須對特殊的地下水條件進行充分考慮，并適當采取止水措施。

2.2地基處理要求及方案確定

鑒于該工程性質特殊，因而地基處理的效果要求相當嚴格。工程使用年限設計是20年，運行期的地基沉降要求為小于10cm，差異沉降要求不能超過1.5‰。按照該工程地基需為中等強度的要求，地基處理之后，需要保證：反應模量在60MN/m3以上；承載力特征值在250KPa以下；平整度在30mm以下。

在處理方案方面，經過系統分析對比之后發現：由于該工程淤泥質土最大深度可20.4m且軟土含水率最大為99.4%，故換填法與水泥攪拌樁法等常規方法均不能達到此次施工的地基處理要求。在對施工難度、處理成本、處理效果等因素進行綜合考慮后，專業人員認為堆載預壓法是該工程進行地基處理的最佳選擇。該方法具有下述突出優勢：①可以實現對較深處軟土的有效處理。②施工沉降相對更大，可促進工后沉降的明顯減少。③超載預壓能夠增加土體應力，推動超固結狀態的形成、延緩次固結變形。

堆載預壓法分為兩部分，一為排水系統，二為加載系統，其中，前者的排水體分為水平向以及豎向兩種方向。按照工程設計，試驗段共分為六個區，各區的施工參數以及處理方法都各不相同。此舉是為了明確不同組合的處理效果，以確定最佳方案。本文以該工程的試驗段為研究對象。

2.3具體方案

該工程試驗段面積為17475m2，長度與寬度分別為150m、116.5m，六個分區分別為①DD1區。②DD2區。③DD3區。④SD1區。⑤SD2區。⑥SD3區。其中，①、②區的地基處理方法為袋裝砂井堆載預壓法；③區為普通砂井堆載預壓法；④、⑤、⑥區均為塑料排水板堆載預壓法。該工程的此次試驗歷時一年。在排水體方面，水平向采用中粗砂墊層，且使用的均為含泥量≤3%的中粗砂，鋪設厚度≥50cm，在對損耗以及混合作用進行科學分析后，此次施工中的虛鋪實厚為70cm。豎向則以袋裝砂井以及塑料排水板為主，結合工程實際，此次施工中采用了直徑為70mm的袋裝砂井、100mm寬的塑料排水板。各個試驗分區的孔徑比與樁間距設計如下：①區孔徑比為15，樁間距1m；②區孔徑比為20；樁間距1.3m；③區孔徑比為7，樁間距2.8m；④區孔徑比為16，樁間距1m；⑤區孔徑比為19，樁間距1.2m；⑥區孔徑比為22，樁間距1.4m。此種設計共獲得6組不同的施工參數，后期建設中可以通過對6種方案處理效果的比較，選擇最佳參數組合。

此次施工實行填土加壓，①、②、③區荷載均為60KPa，填土高度統一為3m；④、⑤、⑥區荷載均為120KPa，填土高度統一為6m。填土處理中以坡積土及碎石料為主要材料，壓實度均大于90%。

2.4沉降量預測簡述

2.4.1沉降監測

為了明確此次施工期間的沉降量情況，施工過程中對地基表面、軟土分層、孔隙水壓力、土體深層水平位移、地下水位分別實行了沉降監測，獲得了真實的沉降數據（篇幅有限，本文不再一一詳述）。以地基表面的監測為例，通過沉降板獲得了較為可信的沉降數據。其中，A6沉降板布設于④區，其測得的地基沉降變化狀況如圖1所示。A6沉降板測得的④區沉降量累計140cm。整體來講，六個分區的沉降速率隨著時間的推移在逐漸降低，半年后的日均沉降已經不足1mm。

2.4.2數據分析

同樣以A6沉降板為例，其沉降曲線整體比較規則，但其中的數據與真實數據之間始終存在一定的偏差。盡管誤差不會在沉降曲線圖上反映出來，然而誰也不能否定它的存在。對A6沉降板測得的沉降數據進行小波降噪分析，可得出如下結果（見圖2）。

以沉降量為沉降預測依據，失效的可能性較高，為了避免誤差過大，該工程中以沉降差為依據，對軟土固結進行了沉降預測。在借助小波理論處理沉降差數據之后，使用GM（1，1）模型進行了科學運算。以A6沉降板為例，利用GM（1，1）進行分析之后，誤差狀況如下：短期預測方面，其一層分解的真實值為180.08cm，預測值為179.57cm，誤差為0.28%；二層分解真實值為179.88cm，預測值為178.27cm，誤差為0.9%。中期預測方面，一層分解真實值為182.27cm，預測值為180.80cm，誤差率0.8%；二層分解真實值為182.13cm，預測值為 179.28cm，誤差率為1.57%。

經過預測分析，六個分區的固結度情況如下：在GM（1，1）模型分析中，位于①區的A3沉降板固結度為92.76%；位于②區的A2沉降板固結度為89.24%；位于③區的A1沉降板固結度為86.38%；位于④區的A6、A9沉降板固結度分別為94.99%、94.95%；位于⑤區的A5、A8沉降板固結度分別為89.78%、91.49%；位于⑥區的A4、A7沉降板固結度分別為89.78%、89.17%。

3.結語

堆載預壓法是一種比較有效的地基處理工藝，在不少工程項目中的應用都取得了令人滿意的效果。隨著近年來堆載預壓法的應用范圍不斷擴大，對其應用展開的各項研究也越來越深入。其中，此種方法使用過程中的沉降量預測是一個非常引人注意的話題。本文以某機場工程中堆載預壓法的應用為例，對其應用過程中的沉降量預測進行了簡要探討，希望能夠為此種方法的合理應用提供參考。

參考文獻：

[1]湯永剛.真空聯合堆載預壓法加固機理及工程應用[J].建筑·建材·裝飾.2015，（13）：274-274.

[2]李少和，黃曼，林群仙.堆載預壓法處理軟基沉降實測與理論計算分析[J].科技通報.2015，31（09）：93-96.

[3]姚劍.真空聯合堆載預壓法在軟基處理中的應用[J].北方交通.2015，（09）：62-65.

[4]許國初.塑料排水板堆載預壓法加固公路軟基應用研究[J].公路與汽運.2015，（04）：133-136.

[5]李治新，楊磊，楊敏.高速公路試驗路基堆載預壓沉降分析[J].交通建設與管理.2014，（Z2）：100-102.

[6]馬飛.塑料排水板堆載預壓法在標準塘軟基處理中的應用[J].經營管理者.2010，（11X）：354-354.