公路工程排水固结法处理软土地基 秦焕诏 朱庆松（河南省中牟县交通运输局） 摘要：公路工程中软土地基的处理效果是影响公路建成后运行的关键。 本文阐述了目前常用的处理方式公路工程排水固结法的定义、组成、设计及 施工要求以及在公路工程中的应用情况。 关键词：软土地基稳定沉降排水固结法 Ｏ引言 公路工程排水固结法是目前公路地基处理中主要常用的软基处 理方法之一。简单的说排水固结法实质上就是要尽量将三相体中的 水分及气体排除从而增加其强度提高其承载力。如何实现排除气体 及水分这个目标是排水固结法要解决的问题。 １公路工程排永固结法的阐述、组成、分类 排水固结法是利用天然地基土层本身的透水性或设置在地基中 的竖向排水体，通过预先在地表进行加载预压或利用构造物自身重 量使土体中孔隙水逐渐排除、土体逐渐固结，地基土逐渐压缩，强度 逐步提高的方法。或者利用井点抽水降低地下水位、利用插入土中的 通电电极使土中水发生渗流以达到区域土体自重应力的增加，从而 使土体逐渐压密的方法。目前公路地基处理中常用的是通过施加荷 载进行预压完成土体的固结密实。 排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成。 排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水 排除途径，缩短排水距离，系统主要由在土中打设的砂井、袋装砂井 或塑料排水板等竖向排水体同地面铺设的砂石垫层构成；也可以利 用天然地基中夹粉砂薄层的“千层糕“状土形成天然的排水系统；对 于较薄的不含透水层的软粘土可仅在地面铺设一定厚度的砂垫层作 为排水系统。 加压系统是指对地基施加预压荷载，它使地基土的固结压力增 加而产生固结。预压法的加载方法可分为堆载（土、砂石料、液体、钢 锭等）、真空和降水三类。 排水固结法根据排水的措施不同可分为堆载预压法、降水预压 法和电渗法。目前公路工程普遍使用的是造价相对较低的堆载预压 法。而根据是否设置竖向排水体￣ｎ）ｊａ压系统的不同，堆载预压法又可 分为砂井（袋装砂井、塑料排水板）堆载预压法、真空（砂井、袋装砂 井、塑料排水带）预压法、堆载一真空联合预压法。 不设置竖向排水体与设置竖向排水体的区别是：前者是利用天 然地基作为排水系统，其固结排水过程是一维固结排水过程 而后者 由于在地基中设置了竖向排水体，其固结排水过程是三位固结排水 过程。实践证明，在饱和粘土厚度不超过５ｍ或土层固结系数ＣＶ＞ １０—２ｃｍ２／ｓ或饱和土层内为“千层糕”状土时，可考虑不设置竖向排 水体，否则必须在软土中设置竖向排水体。 真空加压与堆载加压的加固机理及适用性的区别在于： ①堆载加压时，土体中的总应力是增加的，而真空加压中总应 力是没有增加的；②堆载加压时，土体孔隙中形成的孔隙水压力增 量是正值，即超静孔隙水压力是正值，而真空加压中孔隙中形成的 孔隙水压力增量是负值 ③堆载加压时，土体有效应力的增长是通 过正的超孔隙水压力的消散来实现的而且随着超静孔隙水压力逐 步消散为零，有效应力增加达到最大值；而真空加压中，土体有效应 力的增长是靠负的超静孔隙水压力的形成来实现的，随着负的超静 孔隙水压力的增大，有效应力也逐渐增大，一旦负的超静孔隙水压 力发生“消散”，则有效应力也随之降低。④堆载加压时，土体加固后 形成的有效应力与上部施加的荷载大小有关，而且在垂直和水平向 上大小一般是不同的，而真空加压中土体有效应力的增加具有最大 值，理论上为～个大气压，一般都低于此值，由于有效应力的增加是 依赖与孔隙水压力的降低来实现的。所以，土体加固过程中有效应 力增加值在垂直、水平及各个方向上具有相同值。⑤堆载加压时，土 体填筑时必须考虑地基失稳填筑土须逐层填筑分级加载，而真空加 ２５７ 压中无须考虑失稳问题，可一次加压。⑥堆载加压时，填筑物可根据 地基强度的增长情况逐级加载到足够大的荷载，而真空加压中最大 加载一个大气压的荷载（一般在６０ｋｐ～９０ｋｐ）根据施工水平及设备 不同而有所差异。⑦堆载加压时，可不考虑地基土层中是否有砂层， 而真空加压中不适合用于地层中有砂层地段，否则应采取措施防止 漏气。 ２堆载预压处理公路软土地基设计及施工要求 ２．１施加预压荷载 堆载预压所采用的材料主要有土、砂石料、液体、钢锭等，公路工 程中路堤自身即为预压荷载。根据道路施工工期及工程对沉降的要 求，荷载可分为欠载、等载、及超载。实际工程中根据不同情况进行选 用。需要注意的是一般路堤填料为土质或砂质，根据路基施加荷载的 要求要考虑路面材料的密度与路基填料材料的不同。在采用等载及 超载预压时要进行换算，另外还要将通车后的活载换算为等代土柱 高度，进行加压。 软基土质较软、地基承载力很低采用堆载预压时，为了避免地基 因发生塑性变形而失稳，需要分级加载、控制加载速度以及每次加载 载重使其与地基的强度增长速度相适应。每级加载不应超过前级荷 载作用下地基强度增加后的允许承载力。在计算强度增量时，要考虑 加载预压过程中由于土体剪切蠕动引起的强度衰减。 ２．２｛ｊ｝水系统 排水系统是保证土颗粒问自由水能够顺利排走、地基迅速固结 的必要条件。排水系统由水平排水层（一般为砂垫层）以及设置于其 间的盲沟、竖向排水体（一般为袋装砂井或塑料排水板）组成。 ２．３结合工程实例分析塑料排水板在工程中的应用 结合众多工程实例，塑料排水板在公路工程及其他行业地基处 理中已应用多年，总结其经验教训，在设计及施工中应注意如下： ①设计中应强调并明确塑料排水板的型号及断面尺寸。②设计 中应强调塑料排水板应采用可测深度的塑料排水板。③塑料排水板 一般应达到软土层的层底，若软土层较厚（如超过建筑物底宽的２ 倍），排水通道的打设深度不小于１，２建筑物底宽，同时排水板必须 穿过土体稳定计算的弧形滑动面至少２ｍ。④调查清楚地质情况，尽 可能的与实际地质吻合。⑤塑料排水板一定要采用正规厂家生产的 产品，每次使用前必须对每批次产品进行检测，杜绝因为产品质量 影响到工程质量。⑥插打塑料排水板时必须使用套管，套管的驱动 方式可以用振动也可以用静压，但在边坡上插板时为保持边坡的稳 定，只允许采用静压的方式。⑦要保证括板的括达深度，控制排水板 的回带量在２０～５Ｏｃｍ，当发现排水板的回带量超过５Ｏｃｍ，应就近 重新补插。⑧为保证插板质量，应要求在每台插板机上必须安装排 水板打设自动检测记录仪，没有安装的严禁施工。自动检测系统主 要是通过检测、桩深、水深、带深和实际的涂面高程，就可以换算出 回带长度。如果在下桩过程距离桩底目标高程５０ｃｍ以上，拔出时 其深度报警器会发出警报提醒。⑨在复合地基中插打塑料排水板的 也可起到消散孔隙水压力的作用，但应从其经济性仔细分析论证， 确定其插打密度做到尽量经济。 ３结语 施工过程中软土路堤最重要的就是做好施工的现场观测，尤其 是采用排水固结法处理软土地基时更要做好监测工作。现场观测的 目的是掌握塑料软基沉降、侧向位移及孔隙水压力消散规律，控制填 土速率，保证路堤稳定以及为预测工后沉降提供与实际最接近的数 据。同时也可检验采用的设计参数和设计方法是否合理。 在软土地基上施工最重要的首先要确定软土地基填土的临界高 度，这样在Ｉ 界高度以下填土可以不考虑填土速率，路堤是不会出现 失稳现象的，
排水固结法在大面积地基处理中的应用
摘要：本文根据三门核电站场地内大面积存在的软弱土层的工程特性，提出采用排水固结法处理的方案。通过计算确定回填的堆载计划、地基处理分区和施工要求，既经济合理，又满足了施工工期的要求。
1工程概况
三门核电厂位于浙江省中部三门县健跳镇北约6km的猫头山嘴半岛——娘娘殿岗上。厂区范围内存在大面积滨海滩涂，南侧海涂后建海塘堤坝，使围堤内高潮海水不致淹没。围堤内为星罗棋布的养殖场，塘堤平坦而狭窄。计划2002年年初开始场地的“四通一平”工作，2004年4月1日浇筑第一罐混凝土，地基处理及场地回填的施工过程历时两年，工期相当紧迫。
2工程地质条件
滩涂地层由素填土和第四系淤泥、淤泥质粉质粘土、粉质粘土组成。自上而下主要有：
○1素填土（Qm1）层：由灰、灰黄色粘性土、块石、碎石、砂和贝壳碎片组成。松散、均匀性差，该层主要分布在海堤及养殖场塘堤上，厚度变化较大。
○2淤泥（Qm）层：灰色，饱和，呈流塑状态，具高压缩性。该层分布广泛。
○3淤泥质粉质粘土（Qm）层：灰色，饱和，呈软~流塑状态，具高压缩性。常与淤泥质粘土互层，夹薄层粉细砂、砂土，含贝壳碎片及腐殖质。该层分布不均匀。
○4粉质粘土（Qa1+m）层：暗绿色，饱和，呈可塑状态，具中等压缩性。土质较致密，可见氧化铁斑点。
○5粉质粘土（Qa1+m）层：褐黄色，饱和，呈可塑状态，具中等压缩性。土质较致密，可见氧化铁斑点，常与粘土互层，局部地段为粘土层。
滩涂顶标高一般为0~+2.0m，表面分布有厚约2.5~18.0m的淤泥（土层○2）和淤泥质粉质粘土（土层○3），最大厚度18.0m，平均厚度约14.0m。淤泥和淤泥质粉质粘土前期固结压力小于上覆土层自重应力，超固结比（OCR）小于1，为第四系新近堆积层。其强度低，属高孔隙比、高压缩性，具流变性、触变性特征的地基土。厂区回填设计标高+7.0~13.7
m，因此该滩涂区域拟用山体开挖的土石方回填至厂区设计标高后，用于职工现场宿舍区、施工生活区、临建区、设备材料堆场及施工场地等的地基。
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静动力排水固结法在软土地基中的应用实例
作者：戚永双
来源：《中国新技术新产品》2013年第12期
摘 要：静动力排水固结法是近年来一种处理软土地基的新技术。本文以广东省湛江市某城市干道工程为例，详细地介绍了该新技术的应用。
关键词：静动力排水；固结；软土地基；新技术
中图分类号：TU75 文献标识码：A
一、概述
静动力排水固结法是近年来发展起来的一种软土地基处理新技术、具有处理质量好、投资低、工期短的显著特点，对于淤泥与淤泥土的处理，优势尤其显著。
为了解静动力排水固结法的加固机理，首先简要介绍软黏土的性质以及强夯法与堆载预压法的加固机理与应用范围。
软黏土是软弱黏性土的简称，土的类别多为淤泥，淤泥质黏性土，淤泥质粉土。软黏土的基本特点可以归结为：①天然软土一般具有天然含水量高，一般在40%-120%之间；②压缩系数a1-2在0.5～5.0MPa-1一般在1.0-3.0之间，渗透系数大部分在10-9～10-7cm/s之间，在荷载作用下固结很慢，强度不易提高；④抗剪。强度低；⑤天然软土具有显著的结构性等特点。
利用强夯法（动力固结法）的夯击机具与排水固结法中排水体系进行软黏土地基处理，该法就称为静动力排水固结法。
静动力排水固结法通过设置水平排水体系（挖设盲沟，在盲沟交汇处设集水井；地表铺设一定厚度的砂垫），并设置竖向排水体系（插设塑料排水板），土地层在适量的静（覆盖）力、变化的动力荷载及其持续的后效力（动力残余力，即动力作用后，在软弱土层上的土体静态覆盖力下仍保持的残余力，该残余力对促进软弱土体的排水固结作用必不可少且十分重要）的超载作用下，多次发生孔隙压力的升降，快速排水体系将孔隙水不断排出，土的抗剪强度就不断提高，孔隙比也逐步减小，施工后沉降大大降低，地基土成为超固结土，从而达到了软基回固的目的。
第４０卷第１８期 ２ ０ １ ４年６月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．１８ Ｊｕｎ． ２０１４ ・８９・ 文章编号：１００９－６８２５ ｆ ２０１４）１ ８－００８９—０２ 静压排水固结法在软土地基处理中的应用 段红芳 （山西省勘察设计研究院，山西太原０３００１３） 摘要：结合软土地基处理工程实例，依据工程的特点，对排水固结的方案进行了探讨，并对静压排水固结法的技术要求与施工要 点作了详细说明，通过工程施工效果表明：静压排水固结工艺在该工程中取得了较好的经济效益。 关键词：静压排水固结法，软土地基，堆载预压 中图分类号：ＴＵ４４７ 文献标识码：Ａ １ 工程概况 在软土地层中，存在以沉积为主的软弱粘性土，其含水量较 大，同时还夹杂少量的腐泥和泥碳层。本工程为某市一新城区的 建设工程，在该地区分布有大面积的软土地层，同时厚度加厚，平 均厚度达到２０ ｍ以上，软土主要呈现流塑态，地下水位较高，土 体成饱和状态，如表１所示为工程所处地区的各土层物理指标。 表１各土层物理指标 土层 ．ｙ 比重 孔隙 压缩 抗剪强度 固结系数 系数口 Ｃ Ｃ。 名称 ％ ｋＮ／ｍ３ ｇ／ｃｍ０ 比ｅ ｅｍ／ｓ ＭＰａ一１ ｋＰａ 击 ｃｍ２／ｓ 耕植土 １．８２ １．１Ｏ ４．０×ｌ０～８ ４．５３ ｌ７．８ １６．１ 淤质 ４３．７ １．６９ ２．６８ １．４８ ３．８×１０～７ ２．００ ７．７ ９．３ ２．３×１０—３ 软土 淤质粉 ４０．３ １．７４ ２．６９ Ｉ．２６ ６．４×１０—６ ２．７０ ８．５ Ｉ２．０ ４．０×ｌ０—３ 质软土 粉砂 ２５．２ １．９ｌ ２．７０ ０．７９ ８．６９ ８．０ ２７．２ 粉质 ２６．１ １．９８ ２．７ｌ ０．７３ ４．７×ｌ０—５ ５．２７ ｌ５．Ｏ ９．７ ３．８×ｌ０—３ 粘土 淤泥 ５７．８ １．５９ ２．６７ １．５９ ８．５×ｌ０—５ ２．４６ ５．９ ６．３ ４．８×１０—３ 根据本工程所处地区的地质情况和水文条件，主要从经济、 技术等方面对多种可行地基处理方案进行对比，包括带装沙井、 强夯等方法，最终确定了最佳的地基处理方法——静压排水固结 处理方案。经过专家的多方论证，具体采取的静压排水固结方案 为塑料排水板堆载预压方案。 ２设计重点 排水固结法在软土层中的主要应用是通过设置砂垫层以达 到将地下水引到路堤边坡之外进行自然排放的目的。本工程所 处地区地势平坦开阔，地面标高可达到１．５ ｍ以上，同时地下水 位较高，为１ ｍ左右。在工程区域内存在大面积的鱼塘，在道路 两侧的地块基本与路堤同步进行填筑。
