真空聯合堆載預壓軟土路基處理效果評價

文／胡人遠 珠海十字門中央商務區建設控股有限公司 廣東珠海 519000

引言：

珠海地區普遍分布有深厚海相軟土，軟土具有高含水率、高壓縮性、大孔隙比、抗剪強度低、滲透性差、結構性強、欠固結、呈流塑狀態等工程特性[1]，易導致過大的工后沉降，嚴重時出現失穩滑移現象。國家行業標準對軟土地區路堤的工后沉降和穩定安全系數提出了嚴格控制標準[2-3]，深厚軟土路基常采用堆載預壓法、真空聯合堆載預壓法、水泥攪拌樁、素混凝土樁和管樁等進行處理[4-7]。本文以珠海地區某主干路為研究對象，通過對比處理前后軟土性能指標的變化來評判軟基處理效果，通過監測手段獲得工后沉降數據及變化規律，采用有效的沉降預測方法預測路基工后沉降，研究成果可為類似工程參考。

1.工程概況

1.1 項目概況

某市政道路路基寬度50m，擬建道路場地現狀為灘涂地貌，需場平填土后方能修建路基，場地地層主要為深厚淤泥，擬采用真空聯合堆載預壓法進行軟基處理。

1.2 地質條件

根據勘察報告顯示，地質分層如表1 所列：

表1 地層分布統計

1.3 主要設計參數

（1）塑料排水板采用SPB100·C 型原生料整體板，正方形布置，間距1.0m。

（2）板長設計：板長根據地質鉆孔柱狀經沉降計算確定。

（3）砂墊層設置：砂墊層包括膜下砂墊層和膜上砂墊層，膜下砂墊層厚度為60cm，膜上砂墊層厚度為50cm。

（4）土工布和密封膜：膜下砂墊層和膜上砂墊層之間設置3 層密封膜和兩層土工布。

（5）粘土攪拌墻設置：粘土攪拌墻由雙排直徑70cm 的粘土攪拌樁咬合20cm 組成。

（6）排水板彎折：排水板彎折入砂墊層的長度為20cm。

（7）密封膜及土工布鋪設：密封膜及密封膜鋪設時應松弛鋪設，松鋪系數為1.05。

（8）大面積施工前，應選取有代表性的場地進行試插板，以確定施工工藝及其他施工參數。

（9）真空卸載標準：根據監測數據推算的工后沉降≤30cm；預壓期滿足90+30 天要求；連續15 天平均每天沉降量≤2mm，交工面滿足設計要求。

真空聯合堆載預壓軟基處理標準橫斷面如圖1 所示。

圖1 真空聯合堆載預壓軟基處理標準橫斷面（半幅）

2.處理效果分析

2.1 室內土工試驗

處理前后的軟土指標比較如表2 所列，由表2 可知，含水量由65.6%降低至51.0%，降低幅度為22.3%；天然重度由16.2kN/m3提高至17.1kN/m3，提高幅度為5.56%；孔隙比由1.756 降低至1.405，降低幅度為20%；液限由53.5%降低至46.4%，降低幅度為13.3%；塑限由27.8%降低至24.6%，降低幅度為11.5%；壓縮模量由2.08MPa 提高至2.80MPa，提高幅度為34.6%；粘聚力由6.9kPa 提高至13.0kPa，提高幅度為88.4%；內摩擦角由4.2°提高至7.7°，提高幅度為83.3%；表明經真空聯合堆載預壓處理后軟土發生固結沉降，孔隙水排出，孔隙比減小，土體壓密，淤泥性質得到提升。

表2 真空聯合堆載預壓處理前后軟土主要物理力學指標對比

2.2 十字板剪切試驗

對比真空聯合堆載預壓前后十字板的結果，可以看出，處理前原狀土強度Cu 分別為14.5kPa 和38.0kPa，增長了約1.6 倍，殘余強度Cu’分別為5.1kPa 和10.9kPa，增加了約1.1 倍。見圖2

圖2 處理前后十字板剪切強度對比

圖3 處理前后靜力觸探曲線對比

2.3 靜力觸探試驗

對比真空聯合超載預壓預壓與未處理的靜力觸探曲線，可以看出未進行地基處理時，在6.1m～19.3m 相同深度處，經過真空聯合超載預壓處理前后的錐頭阻力分別為0.1346MPa和0.3407MPa，側阻力分別為5.33kPa和8.96kPa，側阻力與錐頭阻力的摩阻比分別為4.71 和2.69。

錐頭阻力、側阻力均與土層的強度和壓縮模量成正相關，因此通過對比可以看出，軟土地基經過真空聯合超載預壓處理后，其錐頭阻力和側阻力均顯著增大，也就是處理后地基承載力增大，壓縮模量減小，在經過這種地基處理后的地基上建設的道路的工后沉降能夠得到明顯的減少。

3.沉降監測與工后沉降預測

3.1 沉降監測

本項目2018 年初竣工，2020 年11 月測量道路標高，經與設計標高對比，竣工至2020 年11 月沉降了40mm，2020 年11 月開始工后沉降監測，監測頻率1次/月，累計監測12 個月，作沉降與時間關系曲線如圖4 所示。

圖4 沉降與時間關系曲線

圖5 雙曲線法預測曲線

3.2 工后沉降預測

根據沉降與時間的變化規律，選取某斷面測點4 沉降數據采用雙曲線法[8]進行工后沉降預測，如表3 所列，預測工后沉降46.95～56.18mm，加上竣工至2020 年11 月已發生沉降40mm，則本項目采用堆載預壓處理總的工后沉降量為86.95～96.18mm ＜300mm，滿足規范要求的工后沉降。

表3 雙曲線法工后沉降預測匯總表

結語：

真空聯合堆載預壓處理后，軟土物理力學性能指標提高，穩定性好。根據沉降預測結果可知，路基工后沉降量均小于規范要求值，表明真空聯合堆載預壓法處理深厚軟土路基效果較好。