竖向排水体预压软基处理效果检测

摘 要：厦门海沧新市区、港区道路工程大部分处在海涂软基础地带.笔者长期参加该区市政基础设施工程的施工及监理工作,该地区软基处理采用竖向排水体预压法、强夯法和强夯置换法、钢筋砼灌注桩、砂石桩法、水泥搅拌桩法、水泥粉喷桩法、换填法等施工工艺,均取得了较好的效果.本文结合道路工程案例,对竖向排水体预压软基处理及处理效果检测进行介绍.

关 键 词：软基；竖向排水体；预压加固；检测

1工程概况

该道路为出口加工区5号路,为加工区区内道路.道路呈南北走向,南、北均接海关监管道路,中间与三条区内东西向主干道路相交.道路长1531.42米,红线宽为20.0m,采用单幅路型式,车行道12m宽,两侧各设4m宽的人行道.

道路原地形为滨海滩地,地势低洼,基本为棋状密布鱼塘虾池,其池埂高程在1.5米左右根据地勘资料显示：沿线都分布有厚度大致在2.00～12.70米不等的软弱淤泥,地层埋藏自上而下为人工填土、第四系海相沉淤泥,第四系海陆交互沉积黏土,第四系冲积含砂粉层黏土,及第四系残积土.淤泥呈饱和、流塑状态,属高灵敏度饱和土,具有强度低,压缩性高及易触变性等特点,黏土、含砂粉质黏土、残积土具有中等强度及中等压缩性,且其层位较稳定,埋藏较深等特点.

路基填方段边坡按1：1.50放坡,在迎水面、池塘段,根据水位标高,用于砌块石护坡至水位0.5m以上.填方路基在最佳含水量状态下采用机械分层压实,密实度采用重型击实标准控制,0～80cm要求≥95%,80～150cm要求≥93%,150cm以下要求≥90%.填土至设计高程后,预留沉降量后加50cm,须按路基压实要求施工,超填土可松填厚1.00米,预压期为9个月.

2软弱基础的加固方案

工程软土路基采用竖向排水体超载预压加固处理,竖向采用塑料板排水（塑料

板宽100mm,厚3.5mm,间距2.0m,正三角形布置）.

2.1设计要求

（1）本预压法采用堆载预压法,适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏性土地基.

（2）预压法处理地基预先通过勘察查明土层在水平和竖直方向的分布、层理变化,查明透水层的位置、地下水类型及水源补给情况等.

（3）堆载预压工程,预压荷载分级逐渐施加,确保每级荷载下地基的稳定性.

（4）当塑料排水带或砂井等排水竖井处理深度范围和竖井底面以下受压土层经预压所完成的变形量和平均固结度符合设计要求时,可进行卸载.

（5）当地基土经预压而增长的强度满足地基承载力或稳定性要求时,可进行卸载.

2.2施工过程

施工时间为当年4月至次年6月,中间经过8个多月的路基堆载沉降预压期.

在施工过程中,塑料排水板采用2台履带式挖掘机改装的插扳机施工,板长按设计要求施工；道路路基土方从取土区运土方至现场,采用D85的推土机按规范要求的厚度推平后用轮胎式压路机碾压至要求的密实度.

为确保工程质量,在塑料排水板施工过程中,首先对原材料（砂、土工布、塑料排水板）质量进行严格控制,砂采用中粗砂,且含泥量小于3%,厚度不小于50cm,土工布、塑料排水板供货厂家必须有出厂合格证,每批进场的材料按要求进行抽样检测,并且施工及监理单位到现场进行随机抽样,送往专业检测机构进行检测,合格后方投入使用,塑料排水板施工时,监理单位进行了旁站,严格控制板长、板距及垂直度,确保其符合规范及施工要求.

路基土方施工过程中,严格按路基施工规范及设计要求进行施工.土源取土进行击实实验,测出土源的最佳含水量,确保施工时控制土体的含水量.在土方施工中,每层施工按要求控制填土厚度、宽度及平整度,填土虚铺厚度控制在30cm以内,密实度控制在设计及施工要求以上,每层施工完成后经压实度试验合格及监理验收后再进行下一层的施工.

3沉降及位移观测及检测情况

在达到预压堆载的期限后,监理单位组织业主、设计、地勘,监理、施工单位召开路基堆载预压效果检测专题会议,并根据实际情况,事先确定需要进行的检测为沉降及位移观测、钻芯法固结度试验和静力触探试验的位置.

3.1沉降及位移观测

在土方填筑施工完工后,与当年7月28日设置了沉降及位移观测点,并连续进行9个月最多22次的沉降观测.观测结果表明,各观测点无重大位移偏差,沉降s-t曲线趋缓,沉降量已很小（见典型观测点1-21s-t曲线图）.

3.2钻芯法固结度试验

固结度计算根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017-96,业主方提供的地质勘察报告书进行.

根据确定钻孔的横向位置为距道路中线6米（即车行道左右边线）处,纵向桩号分别为K0+240、K0+360、K0+450、K0+730、K1+000、K1+110、K1+170,钻孔数量为14孔；其中K0+240、K0+360、K0+450、K0+730、K1+000桩号计10孔地基淤泥层厚度较小,每孔做淤泥固结度试验2组,K1+110、K1+170桩号计4孔孔

淤泥层较厚,每孔做淤泥固结度试验3组.固结度试验总数为32个.

典型钻孔点ZK4-1、ZK4-1的e-p压缩曲线见附图.

（1）竖直向固结度计算采用公式：

UV［2αU0+（1-α）U1］/（1-α）

式中α―排水面处的附加应力与非排水面的应力之比,双排水面时α1

U0（1-8/π2）×（e-N+e-qN/g+e-25N/25+等）

U1（1-32/π3）×（e-N+e-qN/27+e-25N/125-等）

式中NCVt/H2

CV―竖直向固结系数；

H―孔隙水的最大渗径,单面排水时H等于压缩层的厚度,双面排水时H等于压缩层的厚度的一半；

t―瞬时加荷固结过程历时.

（2）水平向固结度计算采用公式：

Ur1-e［-8Tr/F（n）］

TrCrt/de2

Ur―水平向固结度；

Cr―水平向固结系数；

de―地下排水体的有效排水直径；

n―井径比,即排水体的有效排水直径与排水体直径之比.

（3）总平均固结度（Ut）计算采用公式：

Ut1-（1-Ur）（1-UV）

根据以上公式计算得出各钻孔的总平均固结度为Ut为：

3.3静力触探试验

静力触探曲线图（ZK15为例）

静力触探试验采用WSY-15型静力触探车并按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）及有关规程要求进行.

在桩号K0+250、K0+750、K1+100、K1+110（对应地勘单位勘测孔号为ZK15、ZK16、ZK17、ZK18）道路中线进行试验,试验成果与原参数对比,确定淤泥固结情况.

根据双桥静力触探试验成果,换算比贯入阻力,计算淤泥的承载力特征值为：

注：计算公式为f0112ps+5

3结论及效果

1）测量观测点检测结果表明,根据工程经验,后续沉降量已很小；

2）静力触探试试验结果表明,淤泥总平均固结度大于85%,根据双桥静力触探结果承载力特征值大于80kpa,满足设计要求；

3）本工程于次年7月20日,业主、设计、地勘,监理、施工单位召开路基堆载预压卸载专题会议研究,同意对堆载体进行卸载并进行路面结构施工.

工程于隔年后的5月份通过了竣工验收.经过多年使用,未出现任何问题,现况道路使用状态良好,说明该工程的软基处理是成功的,达到预期效果.