塑料排水板堆载预压法在南京某机场软基中的应用

摘要：塑料排水板堆载预压法处理南京某机场软土地基，对填筑及预压过程中的原地基沉降、表层沉降、分层沉降及孔隙水压力进行监测并进行了分析，采用塑料排水板超载预压处理软土地基，具有较好的效果，满足工期要求，同时使得沉降大部分在填筑期和堆载期完成，后期沉降曲线呈收敛状态，达到堆载预压处理的目的。

关键词：机场工程，软土地基，塑料排水板，堆载预压

中图分类号：X738.2文献标识码： A 文章编号：

塑料排水板堆载预压法在软土地基处理中的应用已经比较成熟，近年来已广泛用于沿海地区机场（如浦东机场、宁波机场等）建设工程软土地基处理。但是，随着机场建设的高速发展，飞行区道面结构工后沉降标准较高，为了减小工后沉降，需延长预压时间或者增大预压荷载。由于受工程建设工期的制约，预压时间往往不能无限期延长，采用排水板堆载预压处理能否在较短时间内满足设计要求，仍需研究。本文以南京某机场扩建工程塑料排水板堆载预压处理软基的监测结果为研究对象进行分析，评价该方法处理软基的效果。

1 工程地质及设计概况

场区地貌可分为秦淮河漫滩、阶地和坳沟三个地貌单元，秦淮河漫滩区，其地势低洼，沟塘密布，地形较为平坦，填土高度约为6～7m。漫滩区覆盖层厚度相对较大，填土层之下主要为全新世冲积成因的粉质粘土、淤泥质粉质粘土和粉土，工程性质较差，是本次工程地基处理的难点和重点。

根据勘察资料，②2淤泥质粉质粘土或软粉质粘土是工程的软弱土层，主要土层物理力学指标：天然含水量为39.9%，孔隙比为1.101，快剪C值为11.3kPa,快剪φ为5.7°，高压固结系数为0.29，土层在0kPa、50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa压力对应的孔隙比分别为1.10、1.00、0.95、0.88、0.83、0.80。秦淮河漫滩区地基软土厚度为3～11m，表层硬壳层厚度1.2～4.5m。

分析对比软土地基处理方法，优选采取塑料排水板堆载预压法进行处理。塑料排水板堆载预压设计思路为：①排水板布置形式：正三角形布置，间距为1.2m；②排水板深度：依据软土层厚度和深度确定，场区内排水板深度一般为6～17m；③荷载形式：依据软土层厚度确定，共有等载预压和超载预压两种形式。

为了对土方填筑及堆载土施工稳定性进行控制，评价堆载预压地基处理效果，确定堆载时间，本次监测项目包括原地面沉降监测、分层沉降监测、表层沉降监测和孔隙水压力监测等。

2 主要监测成果分析

2.1 监测成果分析对象

本次工程塑料排水板堆载预压处理面积约为29万m2，主要监测成果分析应选取全场典型区域，能真实反映地基处理效果的监测点。选取监测点JC01、JC09及JC14对应的地基处理方式分别为超载预压、超载预压及等载预压，每个监测点监测项目分别为JC01(ABD)、JC09(ABCD)、JC14(AB),其中A、B、C、D对应为原地基沉降监测、表层沉降监测、分层沉降监测以及孔隙水压力监测，监测时间为2012年3月至2013年4月（由于土方填筑工期影响，各监测点开始时间有短暂间隔）。

2.2 沉降成果分析

2.2.1 原地基沉降分析

原地基沉降采用0.5m0.5m沉降监测板进行监测，埋设在清除表层草皮土后的地面以下0.5～1.0m。填土荷载P-监测时间T-原地基沉降量S曲线见图2.2.1-1。从图2.2.1-1中可得出，各原地基监测点在填筑过程中，随着填土荷载的增加，沉降在不断增加，当荷载稳定后，沉降速率明显减小。随着堆载时间的延长，沉降值的增大趋势渐趋稳定收敛。

图2.2.1-1 原地基P-T-S曲线

图2.2.1-1中三条沉降曲线分别出现明显两个拐点：(1) JC01监测点：当填筑荷载达到132kPa时，沉降曲线出现拐点，沉降速率显著增大；(2)当填筑荷载达到最大值，沉降速率有所减小，在之后的某个时间点速率逐渐减小至零，沉降曲线渐趋平稳，此点即为第二拐点，称之为“沉降稳定点”。 JC09、JC14监测点亦同JC01监测点沉降规律。

图2.2.1-2为JC01填土荷载P-监测时间T-原地基沉降速率V关系曲线，从图中也可发现上述规律，沉降速率随着填土荷载增大不断增大，达到132kPa时，沉降速率达到42mm/d，当最大荷载作用至2012年9月左右沉降速率逐渐减小，之后并无再次明显增大趋势，说明地基逐渐稳定。从沉降速率的变化可知，采用塑料排水板堆载预压处理软基具有良好的效果，沉降基本在填筑期和堆载预压前期发生，从而使得地基运行期间的工后沉降很小。

图2.2.1-2 JC01原地基P-T-V关系曲线

2.2.2 表层沉降分析

填土荷载稳定后开始进行表层沉降监测，表层沉降反应了地基在堆载预压期间的沉降规律。表层沉降Sb与时间T关系曲线如图2.2.2所示。从图中可知，三监测点堆载完成时间大体一致，从2012年8月至11月，表层沉降增大趋势较为明显，自2012年11月至次年4月，增大趋势减小，曲线渐近收敛，这与原地基沉降曲线规律一致。需要说明的是， JC09在2013年1月期间出现“拐点”，之后表层沉降曲线又恢复正常，与相邻表层监测点对比，均未出现类似“拐点”，此处地层条件与相邻区域类似，故此分析原因可能为监测误差造成，故此此拐点为“假拐点”。

图2.2.2 表层沉降Sb与时间T关系曲线

2.2.3分层沉降分析

图2.2.3为JC09分层沉降Sf随时间T、荷载P的变化曲线。从图中可以发现，分层沉降趋势与原地基沉降类似，随着荷载增加，各监测点的沉降不断增加。从图中可知，各层沉降随深度的增加而减小，预压期内随着时间的推移分层沉降渐趋稳定。本次处理塑料排水板穿透软土层，10.2m监测点数据为下卧层沉降量，从图中可知，至2013年4月13日，下卧层沉降为44mm，原地面沉降量为204mm，下卧层沉降占总沉降的26%，对于工后要求严格的工程，在设计过程中应考虑下卧层沉降。

图2.2.3JC09分层沉降Sf随时间T、荷载P的变化曲线

2.2.4孔隙水压力监测分析

图2.2.4为JC09监测点孔隙水压力随时间、荷载的变化曲线，从图中可知，孔隙水压力在加载时逐渐升高，停止加载后孔隙水压力逐渐消散，规律明显。填土荷载稳定时，孔隙水压力达到最大值，随后逐渐消散，浅层土体的孔隙水压力消散比深层较快。孔隙水压力变化曲线符合饱和土渗流固结理论：在附加荷载作用下，饱和土固结就是孔隙水压力逐渐消散和有效应力相应增长的过程。这也进一步说明了塑料排水板堆载预压处理软土效果非常显著。

图2.2.4JC09监测点孔隙水压力随时间、荷载的变化曲线

3、结论

(1)塑料排水板堆载预压处理南京某机场软土地基具有良好的效果，满足工期要求，同时使得沉降大部分在填筑期和堆载期完成，后期沉降曲线呈收敛状态，达到堆载预压的目的。

(2)从孔隙水压力消散直接说明塑料排水板堆载预压处理软土效果十分明显。

(3)对于类似软土地区机场飞行区地基处理可以采用塑料排水板堆载预压进行处理。

参考文献：

⑴郭庆海，周顺华等，塑料排水板超载预压处理速公路软的试验，同济大学学报（自然科学版），2006年3月，第34卷第3期，340-344；

⑵中华人民共和国交通部，JTG D30-2004公路路基设计规范，北京：人民交通出版社，2004:71-72；

⑶龚晓南，地基处理手册（第三版），北京：中国建筑工业出版社，2008:139-156；