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图1软基处理平面示意图 搅拌桩处理区 塑料排水板处理区 （试验段） 搅拌桩处理区 搅拌桩 处理区 搅拌桩 处理区 塑料排水板 处理区 广东土木与建筑 GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2013年6月 第6期 JUN 2013 No6 目前常用的单一软基处理方法有换土垫层法、 强夯法、排水固结法、水泥搅拌桩、各种加筋土法等 70种左右，每种处理方法都有一定的适用范围和局 限性，其中适用于深厚软土地基处理的主要有排水 固结法和深层搅拌法等。 此外，近年来许多两种或 两种以上的方法结合起来使用的联合加固技术正逐 步发展起来。 其中较为成熟的联合加固方法有：塑 料排水板、真空与堆载组合成塑料排水板真空联合 堆载预压法和塑料排水板与强夯法联合而成的动力 固结法。 本文根据工程地质情况提出了搅拌桩深层处理 和塑料排水板堆载预压法联合处理方法，利用大型 有限元软件ADINA分别建立了搅拌桩完全打穿淤 泥层、搅拌桩打到淤泥层一半以及没有打设搅拌桩 的堆载预压模型， 分析了3种情况下的地表沉降、土 体内部水平位移及土体固结情况，最后对比现场检测 数据可知该软土地基处理方法的实用性和有效性。 1工程概况 中山某广场规模长约1.15km ，宽 180350m，地 面标高5.648.40m，场坪设计标高8.50m。 场地内土 层主要包括：人工填土、淤泥、淤泥质粉质粘土、淤泥 质粉细砂、淤泥质中砂和粉细砂、粉质粘土和粉土、 中粗砂、硬塑状粉质粘土。按建设单位要求本工程需 要在1年时间内完成0.00以下软土地基的处理并 为其上建筑物的施工移交场地， 而且在保证工期和 质量的前提下尽量节省投资。 该区段软基处理工程 采用了搅拌桩和排水板堆载预压联合处理方法。 2软土地基处理方法 由于本工程地基淤泥深厚且呈流塑状， 具有含 水量特高、透水性差、压缩性高、灵敏性高、抗剪强度 低、承载力低等特征。综合考虑工程各分区对于工后 沉降的要求、各分区工期的紧迫性以及节省造价等方 面因素，本文提出采用搅拌桩深层处理和塑料排水板 堆载预压法联合处理方法，其平面分布如图1所示。 搅拌桩和排水板堆载预压联合处理软土地基的应用研究 吴文汇 （中山市建设工程质量监督站广东中山528403） 摘要：本文提出搅拌桩深层处理和塑料排水板堆载预压法联合处理方法，利用有限元软件建立3种不同的堆载预压模 型，对比分析各模型中地表沉降和土体内部水平位移，探讨在不同搅拌桩约束条件下土体固结的规律，并结合工程检测实例证 明该处理方法的实用性和有效性。 关键词：搅拌桩； 排水板堆载预压； 软土地基 Applied Study on Treatment Soft Ground Combined with Mixing Pile and Drainage Board Preloading Wu Wenhui （Zhongshan Construction Quality Supervision StationZhongshan 528403，China） Abstract：This paper presents a method that associative action of mixing pile and drainage board preloading，and established the three rational finite element heaped load preloading models，and analyze ground surface settlement and horizontal displacement of soil body inte- rior of each model，discussion on the regularity of soil consolidation under different mixing piles. The test result shows that the method is practical and effective. Keywords：mixing pile；drainage board preloading；soft ground 33 图2有限元模型 訳模型1 訵模型3 訴模型2 砂墙 处理 区域 砂墙 预压区 搅拌桩 预压区影响范围 预压区 预压区影响范围 A B C D E F 吴文汇： 搅拌桩和排水板堆载预压联合处理软土地基的应用研究JUN 2013No62013年6月第6期 在塑料排水板处理区域（试验段），塑料排水板 采用正三角形布置，间距1.2m，打设深度根据现场 的地质情况采用810m，打穿淤泥层。为了加强塑料 排水板区域的加载效果和排水效果，在场地内铺设了 土工格栅和砂层。 采用4级压实堆土加载，第13级 每次，第4级加载历时10d，加载堆土厚度1m，预压 时间120d。 整个堆土预压过程堆土加载总厚度为 4m，历时270d。 在搅拌桩处理区域，搅拌桩采用正三角形布置， 间距1.2m，桩径600mm。 为保证搅拌桩桩体的垂直 度满足要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与 钻杆上下、左右距离相等来控制。 为保证搅拌桩的 施工质量，施工过程中由专人检查水泥用量、喷浆过 程中有无断浆现象、搅拌提升时间以及复搅次数等。 在搅拌桩成桩7d时采用轻型触探法进行桩身质量 检查，成桩28d后用钻芯法检查桩的完整性、桩土搅 拌均匀性以及桩长，并取样进行桩身强度测试。 3有限元模型 为了分析搅拌桩深层处理和塑料排水板堆载预 压法联合处理方法的有效性，利用ADINA建立了以 下3种模型：搅拌桩完全打穿淤泥层的模型（模型 1）；搅拌桩仅打到淤泥层一半的模型（模型2）；没有 打设搅拌桩的堆载预压模型（模型3）；如图2所示。 根据该地区淤泥的基本情况，计算模型中取场 地长300m 、宽 50m。土体的淤泥层厚度为10m，密度 r1.7g cm3，水平渗透系数kra=2.010-6cm s，竖向渗 透系数kza=1.010-6cm s，压缩模量Es=2.1MPa，泊松 比n=0.4。 淤泥层的下卧层为微风化岩，在软件计算 中不考虑该岩层的排水和固结问题。 在淤泥层中的 塑料排水板采用1.3m间距的正三角形布置，打穿淤 泥层。 塑料排水板的打设在土体内产生了涂抹区， 本算例的涂抹区取3倍排水板等效直径，水平、竖向 渗透系数均取为土体的1 3。 土体的加载采用4级 堆土加载，总加载土体厚度4m，总等效荷载80kPa。 4有限元理论分析结果 压实填土密度取2.0kg cm3，在模型计算中为了 提高孔隙水压力的精度， 在第1级加载和恒载期间 取时间步长为1d，计算步为30步；在以后的加载和 恒载期间，取时间步长为2d，计算步为135步，预压 固结计算时间总共为300d。 4.1地表沉降分析 模型1由于搅拌桩的约束作用， 使得预压区域 的土体没有向外发生水平位移， 从而有效减少了预 压区域的地表沉降，最大地表沉降仅373mm。模型2 由于搅拌桩只打设到淤泥层的一半， 预压区域的土 体还是向预压区外发生了水平位移，搅拌桩后C区 域土体发生了约80mm的隆起， 在整个预压区域内 的最大沉降为415mm。 但在靠近预压区右边界的土 体，虽然附加应力引起的固结沉降减小，但由于预压 区内土体向预压区外发生水平位移引起的沉降量较 大， 故该部分土体在预压结束时的沉降量也达到了 330mm。模型3中没有打设搅拌桩，预压区域土体向 预压区域外发生自由的水平位移，使得预压区外F区 域的土体发生不同程度的隆起， 地表平均隆起为 50mm，局部地区的隆起达64mm。 在预压区域的平均 沉降500mm，局部最大沉降515mm，比模型1、2增大 约130mm。可见，打设搅拌桩对堆载预压区域产生了 较强的水平约束作用， 可以有效减少预压区域的沉 降量，减少堆载预压对外部土体的影响。 4.2土体内部水平位移影响 模型1由于搅拌桩打穿整个淤泥层，四周的搅拌 桩对土体产生了水平向的约束作用，整个预压区域的 土体在上部荷载作用下只发生深度方向的位移，基本 上可以认为该区域的土体没有发生水平位移。在模型 2中搅拌桩只打设到淤泥层的一半， 预压区右边界 上部分土体由于受到搅拌桩的约束作用， 上部荷载 作用对该区域的影响比较小， 故该区水平位移仅有 20mm， 最大水平位移64mm发生在地表以下46m 范围内。 在预压区外的土体由于受 到搅拌桩的阻隔，该区域的水平位 移主要发生在地表下68m范围， 最大为60mm。 预压区的堆载预压 对外部土体的影响范围达到30m， 约为堆载预压区宽度的0.6倍，但 水平位移仅10mm。 模型3没有打 34 图3试验区监测点平面布置图 断面7断面6断面5断面4断面3断面2断面1 220m80m 50m100m 边桩位移观测（H） 测斜观测（X） 分层沉降观测（D） 孔隙水压力观测（U） 浅层沉降观测（S） 广东土木与建筑JUN 2013No62013年6月第6期 设搅拌桩，预压区的土体在上部荷载作用下自由向 预压区外发生水平位移，土体的水平位移主要发生 在预压区的右边界地表下26m的范围， 最大水平 位移157mm。 在预压结束时，预压区的堆载预压对 外部土体的影响范围达到1倍堆载预压区宽度，水 平位移20mm。 由此可见，在预压区打设搅拌桩可有 效减少堆载预压区右边界处的水平位移和减少对预 压区外的影响范围。 4.3土体固结度分析 计算结果（图略）表明，模型1土体的固结较快， 在上部荷载施加完毕后固结度已达68.4%， 在第 190d土体固结度已达到92.4%。 在模型2、3的预压 区中点处土体的固结也较快，在上部荷载施加完毕 后土体的固结度也达到了50%以上。 在模型3靠近 右边界的土体固结较慢，在上部荷载施加完毕后土 体的固结度仅26%，在第190d土体固结度仅64%。 总体来说，在上部荷载作用下，模型1中整个预压区 的固结度发展较快，模型2次之，模型3最慢。 5工程应用 本工程采用搅拌桩深层处理和塑料排水板堆载 预压法联合处理方法，且搅拌桩完全打穿淤泥层，搅 拌桩桩长根据现场地质情况采用1214m。 为了检 验地基的加固和预压效果，验证理论分析的正确性， 制定施工控制标准，指导设计和施工。 施工现场设 置原位观测系统、埋设观测仪器仪标，主要目的是观 测软土地基填筑期和预压期中地基变形发展情况， 监视地基动态变化，控制地基的稳定性，探讨地基稳 定性及变形的规律。 试验区监测点平面布置如图3。 5.1土体地表沉降检测 在各级堆载进行中，由于现场施工的影响，均有 沉降板遭受不同程度破坏或者丢失，这都对沉降观 测造成了一定程度的影响。 由试验区断面2、3各测 点的沉降曲线（略）可见，在地表上部荷载施加过程 中， 地表沉降发展较快； 在上部荷载全部施加完毕 后，随着土体的排水固结，沉降曲线趋于平缓。 在预 压结束时地表最大沉降发生在断面中点的S18，为 290mm，在断面两侧的S17、S19沉降量分别为253， 270mm。断面3各点的沉降规律与断面2基本一致， 在预压结束时， 地表最大沉降发生在断面的右边界 S24处，为349mm，中点处S23、左边界S22沉降值分 别为281，268mm。 在软土地基的堆载预压中，最大地 表沉降点一般都是发生在预压区的中心处，在两断面 中，断面中点处测点的沉降要比两边监测点要大。 5.2土体内部水平位移检测 本工程测斜管主要埋设在预压区靠近搅拌桩的 区域，埋设深度20m，认为在该深度处为测斜管的固 端，水平位移为0；以地表处的位移边桩的水平位移 推算整个测斜管的实际位移。监测结果表明，各深度 处各点的水平位移都不太大，最大仅25mm。 在整个 堆载预压过程中，由于预压区中心处沉降较大，在地 表处土体不断向预压区内发生水平位移， 故管顶也 会发生相应的水平位移，但位移量仅约10mm；在地 表至土体10m深度处的区域内，由于搅拌桩的约束 作用，该区域土体仅发生10mm的位移量。 其下的土 体虽然没有搅拌桩的约束，但上部荷载引起的水平向 附加应力对该区域影响较小， 加上土体压缩性较低， 故最大位移仅25mm。可见，在整个堆载预压过程中， 仅在地表部分由于土体向预压区内发生位移，测斜管 向预压区内发生了小量位移，在其它深度范围内土体 随时间逐渐向预压区外发生水平位移，预压结束时趋 于稳定状态。 通过对预压区域各监测项目的分析，可以发现在 搅拌桩的约束下可以有效减少土体总沉降以及向预 压区域外的水平位移，这与理论分析结果相一致，验 证了本文提出的搅拌桩深层处理和塑料排水板堆载 预压法联合处理方法的实用性和有效性，该方法的应 用为本工程节省了约半年的工期和大量的人力、物 力，大大降低了造价，取得显著的经济和社会效益。 参考文献 1 马传明.珠江三角洲地区高速公路工后不均匀沉降问题 初步分析J.公路，2003（12） 2 龚晓南.地基处理新技术M.西安：陕西科学技术出版 社， 2002 3 丘建金.动力排水固结法在软基加固工程中的应用J. 工程勘察，1995（6） 35