堆载预压法在软弱地基处理技术分析

摘要：本文主要论述了堆载预压法在软弱地基的施工技术，从本质上揭示了这种方法加固软土地基的机理并且列举了工程实践中成功的应用实例，从而指出该方法的特点与优势。

关键词：堆载预压法；软弱地基；加固机理

在沿海与内陆许多地区广泛分布着河相沉积、湖相沉积与海相沉积的软弱粘土层，它们的共同特点是透水性较差，含水量较高，压缩性比较大，强度较低。在结构物重压的作用下，这种软弱地基将会发生很大的沉降，且沉降延续的时间可能会相当长，有可能影响其他结构物的正常使用。另外由于其强度低，地基承载力与稳定性常常不够，不能满足工程的规定要求，堆载预压法则是处理该类地基的一种有效的方法。堆载预压法最早在美国加利福尼亚州的海湾公路建设中得了成功，上世纪五十年代我国首次将砂井堆载预压应用于加固船台地基并取得了成功，随后在宁波铁路路堤试验段与舟山、宁波冷库工程中都取得较好的效果，此后推广到了许多实际工程中，并都获得了良好的效果。

1.堆载预压法加固软弱地基的基本原理

堆载预压法加固软弱土的基本原理是基于太沙基的有效应力原理，堆载预压法主要是提高总应力，而不是增加有效应力，总应力的提升会引起孔隙水压力的增大，产生超静孔压使土体中孔隙水通过排水通道排出土体，孔隙水排出后，孔隙体积变小，土体密实，增长了土体的抗剪强度，提高了软土地基的承载力与稳定性，同时降低了土体的压缩性，消除了沉降量，可以避免工程在使用期发生有害的沉降与沉降差。所以，堆载预压法在加固弱软地基的效果是由堆载的大小与超静孔压的消散程度。

2.工程实例-设计地基处理方案

广东某建设教育基地，它位于粤西沿海之边，建议总面积3528m2,该建设场地属中等-严重液化等级，其天然地基承载力不能够达到工程施工阶段和正常使用阶段的规定要求，所以必须要进行地基预处理。

2.1堆载预压

因为室外展场、道路和绿化地带等场地施工后沉降要求不应该过大，承载力要求不高而且工期也较长，因此可以用堆载预压排水固结法进行处理。本工程采取“由近至远、分层碾压、分层堆载”的堆载施工工艺进行地基处理。

采用塑料排水板或袋装砂井打人淤泥层下透水性较好的细砂层，目的是加快排水速度，使上部淤泥质土和淤泥得到加固，提升堆载预压的效果，另外，此工序还可以促进孔隙水压的消散，改善抗震性能。

2.2施工工序

经现场勘探与试验研究，确定了堆载施工工序，其工序流程如图1所示：

2.3具体施工

（1）排水施工

排水施工主要包括：水平排水系统与竖向排水系统两个部分。其中水平排水系统包括：第一，砂垫层施工。在原场地为鱼塘的饱和软土原地基上，利用湘江河流先进行吹填砂施工，厚度为1.5m左右。目的是挤开淤泥，在地表形成硬壳层，改善建筑地条件、达到表层横向排水的效果，这还有利于填土堆区的后续施工机械操作。第二，排水盲沟施工。在堆载区域内每隔70m设置一道盲沟，盲沟渗滤材料采用粒径3-5cm、级配均匀的碎石，含泥量不超过3％。渗滤材料用无纺透水性土工布包裹完全，包裹搭接长度大于30cm，并在沟底设大于3％的排水坡度进行排水。第三，排水沟与集水井施工。在堆载区域周围设临时排水沟与集水井，以用于汇集盲沟排的水。后用抽水泵排放到湘江。排水沟边坡与底部抹50mm厚砂浆护坡；排水沟和盲沟接口处埋 800钢筋混凝土管，钢筋混凝土管接口处包裹两层土工布。集水井净空为6.0mx4.0mx2.0m。砖墙厚240mm，采用MUIO灰砂砖、M7.5水泥砂浆砌筑。

竖向排水系统主要包括：塑料排水板、袋装砂井和竖向排水体设置等。第一，塑料排水板。本工程采用B型塑料排水板，其两面均有凹槽，其三维透水性良好，而且外包的无纺布滤膜能够防止排水通道堵塞，所以可以构成竖向排水带。第二，袋装砂井。砂井的砂料采用中粗砂，其粘粒含量小于3％，且粒径大于0.5mm砂的含量在50％以上，渗透系数不大于lxlO-2cm/s，砂中无植物、杂质等。灌砂率不小于90％。第三，竖向排水体按照等边三角形进行布置，间距为lm，其深度需穿透所有淤泥层，并且进入底部砂层1m，上端需要高出砂垫层0.2m，并按照设计铺设土工布。

（2）堆载施工

堆载所用的土方为正在建设中的地铁工地调配的50万m3土方。堆载区分为围堰区与非围堰区，其中非围堰区堆载层厚达到3.4m，完成面标高是8.6m；围堰区堆载层厚4.4m，完成面标高是9.6m。堆载施工操作时应该按照要求每层加载，每层堆载土厚为lm、各个层进行碾压，其要求密实度要超过85％。具体堆载施工操作时，应该用自卸汽车将土运到指定位置，然后用推土机推平，堆载施工由近及远，依次进行。

（3）监测设备埋设和观测要求

为了掌握深层土体的变形概况，查明孔隙水压力的消散规律和堆载过程中土体是否会发生剪切变形，所以应在堆载施工进程中同时进行沉降量、分层沉降量、孔隙水压力与边桩水平位移等多个项目的监测，并根据监测资料以调整加载速率，科学有效地指导施工。第一，沉降板。将沉降板放置于土工布之上，其尺寸为一个平方，沉降板上的沉降杆每一节长为1.5m，伴随着填土接长至堆载填土顶面向上1米。堆载施工过程中应每天至少观测1次，堆载施工结束后应该每隔2天观测1次。沉降观测本工程按一等标准测量精度施测。第二，边桩。边桩每1至2天观测记录一次，用来调整填土速率，避免“硬壳层”遭到破坏和地基去失稳定性。第三，孔隙水压计与分层沉降标。孔隙水压计与分层沉降标应该在填土开始前进行埋设，根据设计方案每150m安装一组，目的是用来观测淤泥在预压期间孔隙水压、水位变化与固结变形。每一组分层沉降标设三个沉降环，分别位于淤泥的上、中、下三个部位，且在对应位置埋设孔隙水压力计。

3.堆载预压法施工时应注意的问题

软弱地基的固结沉降变形是与施工方法、施工质量有关系密切。堆载预压法在具体操作过程中，应注意以下几个方面：

（1）软弱地基施工最好在有利的季节开展，若条件允许，一般在旱季或者是冬季作业比较有利。

（2）与其他软弱地基加固方法比，堆载预压法是软弱地基固结沉降较慢的一种方法，所以应该妥善设计施工方案，尽可能提前施工，宜于软弱地基有充分的时间完成固结沉降，达到工程的具体要求。

（3）地表硬壳层对软弱地基固结沉降是一个比较有利因素，所以在施工过程中需要尽量减少对地表硬壳层结构的损坏，尽可能发挥硬壳层的板体效应。

4.结束语

若工期允许，堆载预压法是一种经济、安全与环保的软弱地基加固方法。堆载预压法加固软弱地基的原理是基于太沙基的有效应力原理。本研究中的工程中采用了由近至远、分层堆载、分层碾压的堆载施工工艺，以此加速饱和软弱地基固结；利用无纺土工布，防止砂垫层中的水渗透到堆载填土中，这样可以有效地确保施工质量。堆载预压法在许多软弱地基处理工程中得到广泛应用，也取得了很好的效果。

参考文献

[1]曹家强,周龙翔，童华炜．动力排水固结法在广州软土地基处理中的应用[J]．广州大学学报(自然学科版),2008，7(3)：92-94．

[2]王亦斌，庞永师，李军红，广东科学中心工程高新技术应用研究[J]．广州大学学报：自然科学版,2008，7(5)．

[3]折学森.软土地基沉降计算[M]．北京：人民交通出版社．1998.

[4]叶书麟，韩杰，叶官宝。地基处理与托换技术(第2版)[M]。北京：中国建筑工业出版社，1997．

[5]黄腾等.真空联合堆载加固软基的抗滑稳定性模型与应用[J].水运工程，2007(3)：11-15.