摘要：排水固結(jié)法是大面積軟土地基加固的最經(jīng)濟(jì)有效的處理方法之一。本文從設(shè)計(jì)和施工角度介紹了公路工程軟基處理中常用的堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法。
　　關(guān)鍵詞：排水固結(jié)法；堆載預(yù)壓法；真空預(yù)壓法；塑料排水板
　　
　　1概述
　　公路工程中常常會(huì)遇到軟弱粘性土。這種土的特點(diǎn)是含水量大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、透水性差、很多情況埋藏較深。由于其固結(jié)速度慢，常常會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響路面的平整度甚至引起路面整體破壞，所以這類軟土地通常需要采取加固處理。從土的三相組成（由固體礦物、水和氣體三部分組成）分析來看，提高土中礦物（骨架）的密實(shí)度也就是說盡量將三相體中的水分及氣體排除是增加其強(qiáng)度提高其承載力的一種有效的途徑；另外一種途徑就是調(diào)整其骨架組成將土體所受的荷載部分或全部轉(zhuǎn)移到新的受力骨架上從而達(dá)到增加其強(qiáng)度提高其承載力的目的。排水固結(jié)法是上述第一種途徑的具體體現(xiàn)，也是加固軟土地基的最經(jīng)濟(jì)有效的處理方法之一。
　　排水固結(jié)法根據(jù)排水的措施不同可分為堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、降水預(yù)壓法和電滲法。目前公路地基處理中常用的是造價(jià)相對(duì)較低的堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法。
　　2堆載預(yù)壓
　　堆載預(yù)壓法是對(duì)地基進(jìn)行加載預(yù)壓，使地基沉降能夠提前完成，并通過地基土固結(jié)提高地基承載力的方法。
　　公路工程中路堤自身即為預(yù)壓荷載。根據(jù)道路施工工期及工程對(duì)沉降的要求，荷載可分為欠載、等載、及超載，實(shí)際工程中根據(jù)不同情況進(jìn)行選用。需要注意的是一般路堤填料為土質(zhì)或砂質(zhì)，根據(jù)路基施加荷載的要求要考慮路面材料的密度與路基填料材料的不同。在采用等載及超載預(yù)壓時(shí)要進(jìn)行換算，另外還要將通車后的活載換算為等代土柱高度，進(jìn)行加壓。
　　軟基土質(zhì)較軟、地基承載力很低，采用堆載預(yù)壓時(shí)，為了避免地基因發(fā)生塑性變形而失穩(wěn)，需要分級(jí)加載、控制加載速度以及每次加載載重，使其與地基的強(qiáng)度增長(zhǎng)速度相適應(yīng)。每級(jí)加載不應(yīng)超過前級(jí)荷載作用下地基強(qiáng)度增加后的允許承載力。在計(jì)算強(qiáng)度增量時(shí)，要考慮加載預(yù)壓過程中由于土體剪切蠕動(dòng)引起的強(qiáng)度衰減。
　　3真空預(yù)壓法
　　真空預(yù)壓法是在地基表面鋪設(shè)密封膜，通過特制的真空設(shè)備抽真空，使密封膜下砂墊層內(nèi)和土體中垂直排水通道內(nèi)形成負(fù)壓，加速孔隙水排出，從而使土體固結(jié)、強(qiáng)度提高的軟土地基加固法。
　　對(duì)于非常軟的軟粘土地基，采用堆載預(yù)壓法很難施工，真空預(yù)壓加固法是行之有效的地基處理方法。由于負(fù)壓的作用，真空加壓無須考慮地基失穩(wěn)問題，可一次加壓，因此真空加壓工期較短。
　　真空預(yù)壓的有效加固深度取決于豎向排水體的阻力和土體的滲透系數(shù)，對(duì)于一般的軟土地基，可以認(rèn)為其加固深度與縱向排水體的打設(shè)長(zhǎng)度基本一致。
　　在加固區(qū)周圍，土體中的水位可能會(huì)降低，對(duì)加固區(qū)和周圍的土體產(chǎn)生一定的影響，應(yīng)重視真空預(yù)壓與邊界的相互影響關(guān)系，邊界的密封與否是真空預(yù)壓成敗的關(guān)鍵因素。真空加壓不適合用于地層中有砂層地段，否則應(yīng)采取措施防止漏氣。
　　在真空預(yù)壓加固過程中，加固區(qū)周圍將產(chǎn)生向加固區(qū)內(nèi)的水平變形，加固區(qū)邊線以外約10m附近常發(fā)生裂縫。因此，在建筑物附近施工時(shí)應(yīng)注意抽真空期間地基水平變形對(duì)附近建筑物所產(chǎn)生的影響。
　　5排水系統(tǒng)
　　排水固結(jié)法由加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩部分組成。以上介紹堆載預(yù)壓法與真空預(yù)壓法的主要區(qū)別在于加壓系統(tǒng)的不同，而排水系統(tǒng)也是排水固結(jié)法中很重要的因素，為了達(dá)到最佳排水效果加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)需要互相配合。
　　排水系統(tǒng)主要在于改變地基原有的排水邊界條件，增加孔隙水排除途徑，縮短排水距離。排水系統(tǒng)是保證土顆粒間自由水能夠順利排走、地基迅速固結(jié)的必要條件。排水系統(tǒng)由水平排水層（一般為砂墊層）以及設(shè)置于其間的盲溝、豎向排水體組成。
　　對(duì)于含水平夾砂或粉砂層的飽和軟土，其水平向透水性良好，可直接利用天然地基作為排水系統(tǒng)；對(duì)于較薄的不含透水層的軟粘土可僅在地面鋪設(shè)一定厚度的砂墊層作為排水系統(tǒng)；當(dāng)工程遇到透水性很差的深厚軟土層時(shí)，可在地基中設(shè)置砂井等豎向排水體，地面連以排水砂墊層，構(gòu)成排水系統(tǒng)。實(shí)踐證明，在飽和粘土厚度不超過5m或土層固結(jié)系數(shù)cv＞10-2cm2/s或飽和土層內(nèi)為“千層糕”狀土?xí)r,可考慮不設(shè)置豎向排水體,否則必須在軟土中設(shè)置豎向排水體。
　　豎向排水體一般為袋裝砂井、透水軟管或塑料排水板，塑料排水板是目前工程上最為常用的豎向排水體。在設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意：
　　1）調(diào)查清楚地質(zhì)情況，盡可能的與實(shí)際地質(zhì)吻合；
　　2）塑料排水板一般應(yīng)達(dá)到軟土層的層底，若軟土層較厚（如超過路基底寬的2倍），排水通道的打設(shè)深度不小于1/2路基底寬，同時(shí)排水板必須穿過土體穩(wěn)定計(jì)算的弧形滑動(dòng)面至少2m；
　　3）插打塑料排水板時(shí)必須使用套管，套管的驅(qū)動(dòng)方式可以用振動(dòng)也可以用靜壓，但在邊坡上插板時(shí)為保持邊坡的穩(wěn)定，只允許采用靜壓的方式；
　　4）要保證插板的插達(dá)深度，控制排水板的回帶量在20～50cm，當(dāng)發(fā)現(xiàn)排水板的回帶量超過50cm，應(yīng)就近重新補(bǔ)插；
　　5）為保證插板質(zhì)量，應(yīng)要求在每臺(tái)插板機(jī)上必須安裝排水板打設(shè)自動(dòng)檢測(cè)記錄儀，沒有安裝的嚴(yán)禁施工。
　　6施工監(jiān)測(cè)
　　施工過程中軟土路堤最重要的就是做好施工的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，尤其是采用排水固結(jié)法處理軟土地基時(shí)更要做好監(jiān)測(cè)工作。現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的目的是掌握塑料軟基沉降、側(cè)向位移及孔隙水壓力消散規(guī)律，控制填土速率，保證路堤穩(wěn)定以及為預(yù)測(cè)工后沉降提供與實(shí)際最接近的數(shù)據(jù)。同時(shí)也可檢驗(yàn)采用的設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)方法是否合理。
　　在軟土地基上施工最重要的首先要確定軟土地基填土的臨界高度，這樣在臨界高度以下填土可以不考慮填土速率，路堤是不會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象的，同時(shí)盡可能提高填筑速率，為后期的預(yù)壓爭(zhēng)取時(shí)間。在極限填土高度以上的填土應(yīng)按地基強(qiáng)度增長(zhǎng)原理采用“薄層輪加法”施工，路基加載應(yīng)嚴(yán)格在儀器監(jiān)測(cè)下動(dòng)態(tài)施工。
　　采用排水固結(jié)法施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行觀測(cè)，條件允許時(shí)盡量采用三種觀測(cè)手段同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)即中心沉降檢測(cè)、邊樁位移檢測(cè)以及地基內(nèi)部孔隙水壓檢測(cè)。同時(shí)采用三種方式檢測(cè)時(shí)其要求的安全系數(shù)可適當(dāng)放寬，采用要求的寬限值；采用兩種方式時(shí)應(yīng)采用要求的低值。一般情況下至少應(yīng)采用兩種方式進(jìn)行觀測(cè)，普遍使用的是對(duì)中心沉降量及邊樁位移進(jìn)行觀測(cè)，中心沉降量及邊樁位移必須滿足現(xiàn)行的《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30-2004）中規(guī)定“1）填筑時(shí)間不小于地基抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)需要的固結(jié)時(shí)間。2）路堤中心沉降量每晝夜不得大于10～15mm，邊樁位移量每晝夜不得大于5mm”。另外《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30-2004）中規(guī)定“路面鋪筑時(shí)間應(yīng)在沉降穩(wěn)定后進(jìn)行，采用雙標(biāo)準(zhǔn)控制：即要求推算的工后沉降量小于設(shè)計(jì)容許值，同時(shí)要求連續(xù)2個(gè)月觀測(cè)的沉降量每月不超過5mm，方可卸載開挖路槽并開始路面鋪筑”。
　　7結(jié)語
　　地基處理的問題是復(fù)雜的，而對(duì)軟土地基進(jìn)行處理就更復(fù)雜，目前人們對(duì)軟土的應(yīng)力應(yīng)變的機(jī)理尚處在深入研究階段，也就是說對(duì)軟土地基進(jìn)行處理的理論尚未完全成熟。因此在實(shí)際工程中設(shè)計(jì)、試驗(yàn)研究、施工三者應(yīng)緊密結(jié)合，尤其要重視試驗(yàn)研究工作從而達(dá)到保質(zhì)保量、經(jīng)濟(jì)合理的目的。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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