1、塑料排水板堆載預壓軟基處理變形觀測分析摘要：采用塑料排水板堆載預壓法對某軟土路基工程進行處理，在預壓過程中對路基變形及孔隙水壓力等進行了嚴密觀測。同時通過綜合運用淺層沉降監測、深層沉降監測、孔隙水壓力監測、地下水位觀測等手段，結合軟基處理過程中地表沉降、孔隙水壓力等的變化規律，深入分析塑料排水板堆載預壓軟土地基處理方法的加固效果；同時在觀測時間足夠長的條件下，推算出預壓荷載下的最終沉降量和固結度。分析結果表明，該方法能有效地加快軟基的固結沉降，提高地基土的穩定性和承載力，可供軟土地基處理設計與施工參考。 關鍵詞： 塑料排水板；軟基處理；變形檢測；固結度0 引言某段市政道路位于軟土地基上，對軟基

2、采取了塑料排水板堆載預壓處理，在試驗區安裝埋置監測儀器，并在施工過程中進行了嚴密的變形觀測，用以控制施工加載速率以及確保路基的穩定性和承載力。本文通過對監測數據進行深入分析，總結塑料排水板堆載預壓處理的地表沉降、孔隙水壓力等變化規律，研究塑料排水板堆載預壓法加固軟基的效果。 1 工程概況場地地質條件主要為海積階地，地勢低洼，原地面標高吹填至2.3m 左右。該淤泥層在填土和路面荷載作用下將產生較大的沉降變形和差異沉降，會嚴重影響道路的使用功能。因此，必須對軟弱土層進行地基處理之后才能進行后續的道路工程建設。1.1 場地地層結構特征軟基處理前場地的地層結構自上而下分別為：（1）第四系人工填土層（Q

3、4ml ）：填石：雜色，土質不均勻，主要由花崗巖碎塊石組成，分布于2#塘場地四周封閉圍堰上，分布厚度極不均勻，層厚在0.5014.40m 之間。填砂：主要由褐黃、灰黃色中粗砂和黑色含貝殼細砂組成，由人工吹填而成，頂面標高為+3.00m 左右。（2）海積層（Q4m ）：淤泥：深灰色、灰黑色，飽和，流塑，含貝殼碎片等有機質和少量粉細砂，軟基處理前淤泥層厚度在0.5013.40m 之間，層頂高程在+2.10-10.06m 之間，層底高程在-7.29-12.67m 之間，本層為軟基處理的主要對象。（3）沖洪積層（Q4al+pl）：該層多以粉質粘土或粘土、砂混粘性土、淤泥質土和混合砂等互層或夾層或透鏡體

4、等形式出現。其中粉質粘土為淤泥下臥層。粉質粘土：很濕飽和，可塑，局部軟塑，揭露的層厚一般在1.309.50m 之間，平均層厚為4.58m 。（4）殘積層（Qel ）：砂質粘性土：雜色，稍濕濕，可塑硬塑，為花崗巖風化殘積而成。1.2 場地地下水根據場地勘察資料，本場地地下水主要賦存于人工填石層、吹填中粗砂層和沖洪積砂層中，地下水類型為上層滯水和孔隙潛水類型，淤泥為隔水層，地下水較豐富，地下水的主要補給來源為大氣降水的垂直補給和海水的側向徑流補給。2 堆載預壓設計方法2.1 堆載預壓控制標準1）沉降要求：工后剩余沉降量不大于15cm ，差異沉降不大于0.2%；2）回彈模量：卸載后的交工面回彈模量3

5、0Mpa ；3）路基填土的壓實度要求：機動車主道在080cm 為95%，>80cm 為93%；2.2 堆載預壓設計要點 該場地采用塑料排水板與堆載預壓相結合的方法對該段軟基進行處理。方案設計要點為：1）清淤及場地平整：將場地內不適合做路基填土的爛泥及石塊清除，便于插板施工。2）鋪土工布：人工鋪土工布，回填0.6m1.0m 砂墊層。塑料排水板:塑料排水板間距按1.0m 三角形布置，要求塑料排水板穿透所要處理的軟土層進入淤泥底層, 上端高出排水砂墊層20cm 。3）盲溝和集水井：在中心線設置一條主盲溝，在垂直和沿道路兩側設支盲溝，主支盲溝交點設集水井。4）地基填料：按路基填筑標準進行分層填筑

6、。5）堆載預壓土方：全路段機動車道預壓土厚度為2.5m ，人行道及綠化帶厚度為1.8m 。6）堆載預壓時間：滿載預壓按150 天進行預壓。7）卸載：預壓滿足設計要求后，即可卸載。3 軟基監測方案為了及時掌握真空預壓施工過程中沉降、孔隙水壓力、強度變化等有關信息，起到指導施工、監控施工安全、驗證設計、檢驗加固效果的作用，本軟基工程監測方案采取埋設了表層沉降板、邊樁、深層沉降標、孔隙水壓力、水位管，并對在場區內埋設的監測設備按設計頻率進行監測，以便掌握固結沉降、水平位移、孔隙水壓力消散及水位變化的情況。變形及孔隙水壓力觀測從砂墊層和塑料排水板施工完成后開始算起，不考慮插設塑料排水板期間由于排水條件

7、改善引起的沉降量1 。本工程具體的監測的工作內容和數量詳見表1。監測點基本上均布于整個場區，監測點現場定位按照設計文件中“監測點布置圖”進行實地測放，監測點位置詳見圖1。4 軟基監測結果分析4.1 淺層沉降監測沉降板監測的主要目的就是監測沉降板以下土層在堆載作用下的沉降量及其隨時間的發展過程。一方面可用來評價填土加載速率的安全合理性，另一方面可通過對觀測結果的分析，計算出淤泥的實際固結度，推算出地基工后沉降值以及確定合理的卸載時間2 。 淺層沉降標由沉降板和測桿組成，沉降板采用500大小的鋼板，測桿采用鍍鋅水管，每段測桿長1m ，以高強度接頭相連，測桿焊接在沉降板上并埋設于砂墊層內，測桿隨加載

8、高度增加而接長。本次監測共有71個淺層沉降觀測點，其中區(倉庫區 分布有49個觀測點，區（堆場區）分布有22個觀測點，區滿載時間在2005 年4 月下旬，區滿載時間在2005 年7月上旬。由監測成果可知：地基經堆載預壓處理后的累計沉降最大值發生在位于區（倉庫區）的S66 點，累計總沉降量為2547mm ，其中S66 點的荷載（P ）沉降（S ）時間（t ）關系曲線見圖2。累計沉降最小值發生在區（堆場區）的S71，累計總沉降量僅為1267mm ，其中S71 點的荷載（P ）沉降（S ）時間（t ）關系曲線見圖3。截至最后一次觀測成果，整個場地（區和區）平均總沉降量為2010mm ，其中區（正常卸

9、載區域）累計總沉降量為17012547mm ，平均累計沉降量為2090mm ；區（正常卸載區域）累計沉降量為12672455mm ，平均沉降量為2025mm ；位于4 號路、7 號路及9 號路提前卸載區域內淺層沉降觀測累計總沉降量在12902396mm 之間，平均累計沉降量為1864mm 。表2 列舉了部分測點的淺層沉降監測資料計算分析結果。根據實測淺層沉降觀測結果及分析推算可知在預壓荷載作用下，區（正常卸載區域）后期沉降速率在0.000.09mm/day 之間，平均沉降速率為0.05mm/day，剩余沉降在148mm 之間，平均剩余沉降量為10mm ，淤泥的固結度在97.299.9%之間，平

10、均固結度為99.5%；區的后期沉降速率在0.000.18mm/day(剔除S70 ，平均沉降速率為0.11mm/day，剩余沉降在1139mm 之間，平均剩余沉降量為16mm ，淤泥的固結度在94.099.9%之間，平均固結度為99.3%;受修路影響而提前卸載區域內各淺層沉降觀測點后期沉降速率在1.09.67mm/day，平均沉降速率為3.92mm/day，剩余沉降量在121599mm 之間，平均剩余沉降量為347mm ，淤泥的固結度在72.494.2%之間，平均固結度為83.9%。沉降量與荷載、淤泥厚度、時間關系密切，每施加一級荷載時，沉降量和沉降速率均有明顯增大，沉降后期荷載（P ）沉降（

11、S ）時間（t ）關系曲線平緩，沉降速率小、沉降速率時間關系曲線收斂良好，說明場地沉降已趨于穩定。據所測資料對最終的沉降量進行推算，并將觀測的沉降量值和計算值比較，確定鋪設路面的時間。據已知沉降數據推測沉降及最終沉降主要有雙曲線法、Asaoka 法和三點法3 。雙曲線法是一種數學擬和的方法，而Asaoka 法和三點法都是建立在一維垂直固結方程基礎上的方法。本工程插板區及過渡帶在超載下的沉降板的主固結沉降量的推算采用三點法。4.2 深層沉降觀測深層沉降標由螺旋錨頭、測桿和保護管等組成，埋設時使用螺旋錨頭將測桿錨固于淤泥下臥層內不少于0.50 米，在插板完成后由鉆機配合進行埋設，埋設后將測桿和保護

12、管引出，測桿和保護管隨加載高度增加而接長。5組深層沉降觀測的累計沉降量在2635mm 之間，平均為30mm 。觀測成果見附表2，荷載（P ）-深層沉降（D ）-時間（T ）關系曲線見下圖4。從深層沉降觀測結果可知：本場地淤泥下臥層沉降量較小，僅占整個地基總沉降量的12左右。4.3 孔隙水壓力監測結果分析（1）主要目的：了解孔隙水壓力增長與消散過程情況，了解土體的強度增長情況，控制堆載施工速度。（2）孔隙水壓力傳感器的加工與埋設：埋設工作在插板完成后進行，采用鉆機配合進行埋設，孔隙水壓力傳感器間距為2.0m 左右，每孔豎向布置孔壓傳感器45 個，埋設時保證傳感器放置垂直，與傳感器連接的電纜測線由

13、保護管引出，隨堆載高度增加而接長?？紫端畨毫τ^測孔在不同深度設置孔隙水壓力傳感器，觀測時間從2004年10月16日開始至2006年2月14日結束。圖5（a ）、5（b ）分別繪制了U1和U2的荷載（P ）-孔壓（U ）-時間（T ）關系曲線見下圖5。由孔隙水壓力監測結果分析表明：（1）孔隙水壓力大小受上覆荷載影響顯著，各傳感器孔壓測值隨傳感器位置深度不同而不同，傳感器埋置越深，孔壓測值越大。（2）每個傳感器對應孔隙水壓力變化與加載時間和大小的關系密切。每增加一級荷載，孔隙水壓力值就有聚增現象，但隨著淤泥的排水固結，孔隙水壓力逐漸消減。下一級荷載施加時，前一級荷載作用下的孔壓增量已有明顯消減，軟

14、土得到固結，強度滿足加載要求，最后一級荷載施加（即滿載）后，經過穩定期的排水固結，至卸載前孔壓已基本消散，孔壓曲線趨于平穩，說明場地排水固結趨于完成。4.4 地下水位觀測（1）主要目的：配合場內孔隙水壓力測量，推算超孔隙水壓力增長及消散情況，指導堆載施工及抽排水工作。（2）水位觀測管的加工與埋設：地下水位觀測管采用帶孔的硬塑料管制成，由鉆機配合在插板完成后埋設，盲管部分埋入淤泥層中1.00m 以上，管周回填濾料。地下水位（w ）與時間（t ）的關系曲線見下圖6。從地下水位關系曲線分析表明，每級加載時，地下水位均有所上升，然后隨著抽排水工作的進行，地下水位逐漸下降。穩載期間地下水位維持在1.08

15、m 4.54m 標高之間，平均標高為3.47m 。從W6、W7、J29、W8和W9的地下水位（w ）時間（t ）關系曲線來看，地下水位觀測孔中的地下水位與集水井中的水位升降關系密切，集水井中抽水時，其臨近的地下水位觀測孔中的地下水位也隨之下降，但降深的幅度較小，且時間上稍顯滯后。5 結論（1）地基經堆載預壓加固處理后的累計總沉降量在12672547mm 之間，整個場地平均總沉降量為2010mm ，其中區（正常卸載區域）平均沉降量2090mm ，區平均沉降量2025mm 。（2）區（正常卸載區域）后期沉降速率在0.000.09mm/day之間，平均為0.05mm/day，滿足設計對沉降速率小于1

16、mm/day的要求；剩余沉降量在148mm 之間，平均剩余沉降量為10mm ，滿足設計對剩余沉降量小于150mm 的要求；淤泥固結度在97.299.9%之間，平均固結度為99.5%，大于設計要求值92.1%。區（正常卸載區域）的后期沉降速率在0.000.18mm/day(剔除S70 ，平均為0.11mm/day，滿足設計對沉降速率小于1mm/day的要求；剩余沉降在1139mm 之間，平均剩余沉降量為16mm ，滿足設計對剩余沉降量小于150mm 的要求；淤泥的固結度在94.099.9%之間，平均固結度為99.3%，大于設計要求值93.3%。因此，根據上述監測結果我們認為本場地的軟基處理已經達

17、到了設計要求45 ，可以進行后續卸載施工。（3）通過監測表明，本次軟基處理設計方案是經濟合理的，施工中無異常情況發生，軟基處理效果良好，場地均勻性較好，場地地基在原設計使用功能和使用荷載狀況下能完全滿足本軟基處理設計中的技術要求6 。（4）本次工程監測直觀、合理地反映了在堆載預壓法加固軟基過程中，軟土固結沉降、孔隙水壓力、地下水位等的變化情況，起到了信息化施工、控制堆載施工速率等的作用，達到了監測的預期目的，監測資料與效果檢測資料結合，能夠充分有效地評價軟基處理效果，并為同類工程提供了可借鑒的經驗資料。閱讀更多理工論文就在科技論文網參考文獻 (References1 蔡小會南方某路基軟基處理工

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