广州市某道路工程软土地基排水固结堆载预压法施工技术

　　摘要：介绍了软土地基的排水固结堆载预压法处理技术，并以工程实例说明了该方法的使用效果和注意事项。
　　关键词：淤泥、排水固结法机理、塑料排水板、堆载预压、监测、排水盲沟
　　
　　
　　1工程概况
　　本工程位于平原水网区，地形平缓，具有典型的珠江三角洲海陆交互相冲击特征，软土呈厚层状大面积分布，土层物理力学指标差，强度底，固结慢，在荷载作用下，极易产生滑动。场区内的主要土层由地表而下依此为：0.5~1.4m的耕植土、8.9~19.7m的淤泥、1.2~21.1m的粉砂、0.9~22.1m的淤泥质亚粘土等。
　　路线设计全长1980m，其中1760m的道路处于软土地基范围，道路设计宽度30m，双向4车道加人行道与绿化带。由于原地面基本低于设计路面标高，以填方为主。依据软土分布、性质、填土高度的不同分别设计一般路段和桥头路段塑料排水板、排水固结法一般路段堆载预压，桥头路段超载预压。竖向排水系统采用塑料排水板，施工长度为13.5-28m。塑料排水板打穿淤泥质亚粘土层进入砂层或粘土层0.5m，当下卧软弱层较厚时，处理深度为25m（桥头路段为28m）。设计横向排水主要依靠排水板顶部50cm的粗沙排水砂垫层。
　　2排水固结法机理
　　软土层在荷载作用下，土中孔隙水慢慢排出，孔隙体积不断减小，地基发生固结变形，同时随着超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增大，地基强度逐步增长。
　　土层的排水固结效果与其排水边界有关，根据太沙基一维固结理论，土层固结所需时间与排水距离的平方成正比，因此可用增加土层的排水途径、缩短排水距离的办法来加速土层的固结，塑料排水板堆载预压排水固结法就是将排水板插入淤泥中，在荷载作用下土中的孔隙水慢慢排出并随排水板上升到砂垫层中，最终被排出路基。
　　3工法设计流程
　　原地面整平→摊铺下层砂垫层→塑料排水板施工→摊铺上层砂垫层→铺土工格栅→第一级2m堆载→第二级2m堆载→第三级1~2m堆载（→超堆载1m→卸载）。
　　4施工方案
　　4.1场地平整
　　（1）边桩外侧挖排水沟，排除浅层地下水，疏干地面水。
　　（2）清除地表杂草、塘埂、垃圾块石等，清除表土换填中粗砂，整平场地，并经过晾晒后回填砂调整标高形成地表工作面。
　　4.2砂垫层施工
　　砂垫层是横向排水的通道,其施工质量的好坏直接影响到预压排水的效果，要求中粗砂，含泥量不大于3％，渗透系数不小于5×10-3cm／s，细度模数大于2.7，其铺设前必须对砂垫层用砂作检验，各项指标符合设计及规范要求后方可使用。砂垫层填筑应在清表或清淤泥回填完成后进行。砂垫层压实厚度为50㎝，砂垫层按设计第一次铺设20cm，打完了插板后再铺30cm，压实度不少于93%。为了排水顺畅，砂垫层在横向上宜留有一定的横坡度约2%-4%，砂垫层伸出路堤坡脚、反压护道外1m。
　　4.3塑料排水板施工
　　塑料插板采用双面排水土工布滤膜、C型塑料排水板，透水能力qw>40cm3/s，滤膜渗透系数大于5×10-4cm/s。
　　在第一次铺筑厚20cm砂垫层完成以后即可进行塑料排水板的施工。排水板间距1.2m、正方形布设。排水板需打穿软土层进入砂层或亚粘土0.5m以上，当下卧软土层较厚时，一般路段排水板深度按25m控制；桥头路段以28m深度控制。插打排水板采用套筒式，选用静力压入方法，以减少对原状土的扰动。
　　一个区段的排水板验收合格后，及时填平余下的30cm厚砂垫层，用砂垫层砂料仔细填满下沉套管时在板周围形成的孔洞，并将塑料排水板板头埋置于砂垫层中，板顶埋入砂垫层厚度满足设计要求，最后进行密实处理，要求密实度不小于93%。
　　4.4吹砂堆填路基施工
　　堆填材料采用河砂，要求选用含泥量不大于15%的中砂；在施工区按设计要求设置沉降观测盘，观测实际沉降情况，为调整施工进度提供依据；吹填砂应均匀、分层分级、进行，分层厚度约为50cm，每一级为2m，且要求每层填完后应采用20吨位的振动式压路机碾压密实，密实度不小于93%。
　　4.5施工监测
　　监测设备的布置：按约每2000m2左右布置一个沉降观测标，表面沉降板布置在砂垫层以上，填土层以下的位置，每个观测标布置地表沉降板3个、测斜孔2个、分层沉降孔4个，孔隙水压力计4个、边桩2个、土压力盒1个，取样2个。
　　观测要求：正常情况下每天对各监测项目监测一次，但当在加载过程中发现异常情况时，应增加每天的观测次数。
　　监测项目的控制指标：在堆载过程中要密切监视孔隙水压力的变化情况，并在孔隙水压力增量/荷载增量≤0.6KPa的范围内调节堆载速度，且每次荷载增加不得超过23KPa，当孔压增量/荷载增量大于0.6KPa时必须立即停止堆载，并随时监视孔隙水压力的增长幅度，如有持续增长趋势则必须立即卸载，以保证路基稳定而不至于坍塌。另外，沉降板竖向沉降量≤10mm/d，边桩侧向变形≤5mm/d。
　　4.6卸载
　　设计图纸理论满载预压期240天过后方可考虑卸载至路面标高，但实际要在对各项监测结果进行整理和分析、并在进行加固前后的原位与室内土工对比试验后，分析地基沉降是否稳定、推算地基最终固结变形量、不同时期内的固结度和相应的变形量等来确定卸载时间。卸载前还要做原位静力触探对比试验和静载试验，分析软土层承载力和标高变化情况，从而确定是否达到预期的质量目标，为卸载时间的确定提供依据。
　　5结语
　　首先，软土地基施工既要保证路堤稳定，又要满足工后沉降要求，而这其中最关键是在于排除淤泥质中的孔隙水，提高土体的有效应力，因此，在施工中自始至终都必须采取有效措施及时排除从淤泥中渗出的孔隙水。同时实践也证明，本工程的横向排水设计不是很完善，有一区段就是因为横向排水不通畅，而出现了坍塌现象。
　　其次，在堆载施工过程中最易引发质量事故和出现难以控制情况的是加载速度问题。本工程在个别工区也曾出现过因为赶工期而使得加载速率大大超标，致使沉降板每天的沉降量远远超过10mm/d，最终淤泥层产生剪切破坏，附加沉降量也随之大大增加，从而出现了滑坡现象。这方面在以后的同类工程施工中要特别注意，否则会造成隐患。
　　再次，除合理、适宜、精心地安排软基处理各分项工序的施工外，还要做好路基竖向沉降、孔隙水压力、边桩位移等各项监测，否则将直接影响到软基处理质量的好坏及整个工期的长短，它既是路基的关键，也是施工难点所在。
　　总之，通过以上工艺和施工方案的选用，并从所记录的沉降资料分析，本工程的排水固结过程基本顺利，加固效果良好，整个场区软土地基处理基本达到了预定的设计要求，但是以下两个方面在以后同类工程中还是得引起注意：
　　（1）排水板顶部除了50cm的粗砂排水砂垫层外没有设计排水盲沟，而且50cm的粗砂排水砂垫层也偏薄不能及时快速疏导孔隙水，最好能有1.5m左右厚的粗砂垫层，并设计纵横排水盲沟，在盲沟的交汇点设计集水井，此法将更有利于及时快捷横向排除地下软土中的孔隙水，但盲沟的尺寸规格与间距要按地下水的竖向渗流量来计算确定；
　　（2）整个堆载砂全部采用中砂使工程造价偏高，而且中颗粒河砂在工程所在地区附近目前储量并不丰富，甚至比较紧张，如在离50cm粗砂垫层面2.5m往上的部位采用细砂甚至粉细砂结合重型压路机分层强振碾压也可达到同样的质量效果，并还能起到降低工程造价和节约资源的效果。
　　
　　参考文献：
　　[1]岩土工程手册（第一版）.北京：中国建筑工业出版社，1994，10