软基处理中不同排水通道加固效果分析.pdf

1概述 珠三角地区广泛分布着海相沉积的软粘土，这 种土具有高含水量、高孔隙比、高压缩性，同时具有 低抗剪强度、低渗透性、低承载力等特点。 在这类地 基上的路基容易产生较大的沉降，又由于分布不均 匀，受荷变形后常会导致路基的不均匀沉降，严重影 响列车的正常运行，因此必须对地基进行加固处理， 才能满足工程需要。 为了加快地基的固结，通常采取一定的排水措 施，竖向常用的有塑料排水板和袋装砂井，水平向的 通常为砂垫层配合排水盲沟。 目前工程界普遍认为 可以用塑料排水板代替袋装砂井来提高施工效率， 国内外进行了大量的工程测试，发现理论固结度计 算和预期的沉降值往往与工程实测值有一定差距， 使得排水通道设计、加载设计、卸载时间等存在不确 定性，塑料排水板的排水通道与袋装砂井还存在一 定的区别，塑料排水板中的渗流通道阻力较小，而袋 装砂井中的渗流情况是由渗流模型得到，实际渗流 速度要比理论值大，但随着地基变形的进行，袋装砂 井和塑料排水板均会发生扭曲变形，阻力增大，渗透 系数也会受到影响，导致排水能力降低，因此有必要 对塑料排水板和袋装砂井两种不同排水通道的软基 处理效果及机理进行分析， 以便更好地利用两种处 理方式的优势，优化软基处理方案。某工程由于场地 条件问题，采用了两种不同的排水通道处理软基，本 文结合监测数据分析两种排水通道对处理软基的排 水效果及固结沉降，为软基处理设计提供依据。 2工程概况 东莞东城车辆段位于东莞市东城区及茶山镇交 界处，北侧有茶山环城道路和污水处理厂，东南侧有 变电站和坑口排站，南侧临近寒溪河。 段址属东江三角洲平原区，地势较平坦，分布有 大面积鱼塘，有少量房屋。 地面高程28m，地面标高 平均4.2m，鱼塘水深平均2m。 吹砂填筑高度7.59m， 分四五级施工， 其中超载预压超填高度1.52.5m。 本工程总面积约40.9万m2（茶山镇范围约5.9万m2， 东城区范围约35万m2）；填砂方量约297万m2，其中 34m高程砂垫层采用车填中粗砂约40万m3，其余为 填中细砂约257万m3。 由于场地有岸堤、塘埂、道路部位以及高压线， 因此在塑料排水板施工困难的地段， 竖向排水采用 砂井，其中高压线两侧按15m宽范围内设置砂井带， 砂井直径400mm，自砂垫层顶面开始打设，穿越路堤 及其下淤泥层进入下伏硬土层1m，间距1.6m，梅花 软基处理中不同排水通道加固效果分析 汤欢元 （广东省建筑工程机械施工有限公司广州510500） 摘要：对某工程实例分析软基处理中的浅层沉降及沉降速率、深层沉降和孔压变化情况，得到两种排水通道在软基处理 中的不同表现，为软基处理设计提供依据。 关键词：地基处理； 塑料排水板； 袋装砂井 Strengthening Effect Analysis of Different Drainage Channels in Soft Foundation Treatment Tang Huanyuan （Guangdong Provincial Architectural Engineering Machinery Construction CompanyGuangzhou 510500，China） Abstract：By analyzing some factors such as superficial layer settlement，settlement rate，deep settlement and pore pressure changes in the soft foundation treatment project of a rail transit line，this paper obtains different performance of two kinds of drainage channels. It provides the basis for the design of soft foundation treatment. Keywords：foundation treatment；plastic drainage plate；sand wick 广东土木与建筑 GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2013年4月 第4期 APR 2013 No4 30 图3两种排水通道下地表沉降速率曲线 袋装砂井 塑料排水板 堆载 沉降速率（cm d） 4080120160200240 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 时间d 荷载kPa 图2两种排水通道表层沉降对比曲线 袋装砂井 塑料排水板 堆载 时间d 荷载kPa 沉降cm 4080120160200240 -120 -90 -60 -30 0 30 60 90 120 150 汤欢元： 软基处理中不同排水通道加固效果分析 型布置。 其余地段均打设塑料排水板，间 距1.1m和1.2m，呈正三角形布置。 考虑到岸堤、 塘埂的地基情况与鱼 塘中部的软弱程度不同， 本文的监测数 据采用鱼塘中部高压线两侧15m宽带袋 装砂井与塑料排水板处理区域进行比较 分析，施工现场如图1所示。 3监测数据对比分析 3.1表层沉降分析 图2为袋装砂井和塑料排水板两种不同材料排 水通道下地表沉降变化曲线，可见地表沉降均随荷 载的增加而增大，且塑料排水板处理地基的沉降量 滞后于袋装砂井处理地基，表面在同样的堆载条件 下，用袋装砂井处理的部分沉降要先于塑料排水板 处理的部分。 但袋装砂井排水通道下地表最终总沉 降量小于塑料排水板排排水通道条件下的沉降，塑 料排水板通道下的最大沉降为98.24cm， 而袋装砂 井最大沉降量为85.4cm，减小了13.1%，该差异与排 水效果有关， 本工程中两种排水通道的布置间距不 一，塑料排水板为1.1m，袋装砂井为1.6m，设计中如果 要得到相同的处理效果，排水板和袋装砂井间距还 有待进一步研究。 图3为地表沉降速率变化曲线，可见两种处理 方式下地表沉降速率规律基本上一致，都是在堆载 后有一个的较大速率时段，然后趋于缓和，沉降速率 的大小两种情况在处理前期交替进行，到后期沉降速 率基本趋于一致。 初始施加荷载时，袋装砂井处理地 基沉降速率较为明显， 而塑料排水板处理地基则在 荷载施加上一段时间后才体现较大的变化。 3.2深层沉降分析 图4为两种排水通道软基处理深层沉降变化曲 线，可见深层沉降均随加荷过程不断增大，沉降变化 曲线趋势基本一致。 在固结时间一定的条件下，塑料 排水板处理的深层沉降量略大于袋装砂井处理地基。 塑料排水板处理软基，深层沉降量在较短时间内完成 大部分，对缩短工期有良好的效果，但后期沉降不明 显， 对软基处理后工后沉降及蠕变沉降难以准确预 测。 袋装砂井处理中，地基沉降较缓和，后期沉降较 明显，但沉降时间较长，对工期要求较高的工程应慎 用。 从目前的设计计算方法来看，袋装砂井更适合规 范设计公式，塑料排水板处理软基的间距、等效砂井 直径、通水率等问题还有待进一步研究。 图1排水板及袋装砂井施工现场 APR 2013No42013年4月第4期 图4两种方法处理后的深层沉降曲线对比 訴袋装砂井 下卧 中 上 时间d 荷载5kPa 沉降cm 4080120160200240 -50 -40 -30 0 -10 -20 10 20 30 下 堆载 訳塑料排水板 荷载5kPa 沉降cm 4080120160200240 -50 -40 -30 0 -10 -20 10 20 30 下卧 中 上 下 堆载 时间d 31 广东土木与建筑APR 2013No42013年4月第4期 3.3孔压水压力分析 图5为塑料排水板、袋装砂井处理软基随堆载 过程软土层中上、中、下及下卧层孔隙水压力变化曲 线，可知两种排水通道在处理软基中孔压变化均随 堆载过程起伏变动。 其中塑料排水板处理软基时孔 压起伏较小，堆载后孔压很快消散，充分说明塑料排 水板的排水效果良好，孔压随堆载而消散。 而袋装 砂井处理软基时，孔压有较明显的起伏，堆载前期以 及堆载较大时，可明显看到孔压上升，之后再缓慢消 散，消散期也较长。 这一现象同时也说明袋装砂井处理软基时能更 好地符合有效应力原理，堆载时首先由孔压承担荷 载，之后随孔压消散，土体有效应力增加。 塑料排水 板处理软基时，孔压随时都在消散。 在现场打设时 也看到这种情形，在塑料排水板施工时，排水板打设 后立刻就有地下水从排水板排出， 而袋装砂井打设 时则见不到。 对比两种孔压消散情况可知，袋装砂井 堆载处理软基应注意堆载大小及速度，每级堆载都应 由动态监测数据来指导，避免单级荷载过大或孔压尚 未消散便施加下一级荷载。 而排水板处理软基时，由 于孔压消散较快，施工时配以监测数据，荷载可分多 级连续加载， 因此采用塑料排水板施工可明显缩短 工期，取得一定的经济效益。 但目前有研究表明塑料 排水板处理软基由于排水速度较快， 特别对于上层 软土由于排水得到固结，容易形成硬壳层，阻碍深层 地基的排水固结，这是设计计算中没考虑到的问题。 4结论 本文通过对比同一软基处理施工中采用两种排 水通道的软基处理效果，可以得到以下结论： 塑料排水板处理软基相比于袋装砂井，如果 间距安排适当，可以起到更佳的效果，地基总沉降量 略大于袋装砂井处理地基。 对于塑料排水板处理软土地基， 软土固结达 到预定沉降的时间比袋装砂井所需时间要小，可以提 升工程效率，但袋装砂井更符合目前设计计算结果。 塑料排水板处理软基孔压消散比袋装砂井 处理快，可以减少施工工期，但如果排水过快上层软 土固结后形成硬壳层， 在一定程度上会阻碍深层土 体的固结。 袋装砂井在设计计算中跟目前的计算方法 和公式比较接近， 而塑料排水板的设计可以做进一 步研究，使之更加符合现场施工情况。 参考文献 1 张雅丽，王志权.塑料板排水预压法加固软基效果分析 J.岩土力学，2002（5） 訳塑料排水板 -50 -40 -30 0 -10 -20 10 20 30 中 上 下 荷载 09-0710-0711-0612-0601-0502-04 日期 孔压kPa 荷载kPa 荷载曲线（5kPa） 图5两种处理后的软基孔压变化曲线 訴袋装砂井 荷载曲线（5kPa） -50 -40 -30 0 -10 -20 10 20 30 中 上 下 荷载 荷载kPa 孔压kPa 日期 09-0710-0711-0612-0601-0502-04 3.3地下连续墙兼做地下室外墙时，由临时结构变 为永久结构会带来一系列质量检测方面的问题需要 特别注意；另外盲目采用地连墙成槽保护措施，效果 可能适得其反。 作为岩土工程从业人员，需要积极吸取事故工 程的经验教训，突破常规，勇于创新设计理念和设计 方法，只有这样才能使设计水平得到不断提高，基坑 支护工程才能做到更安全、更经济，施工更便捷。 参考文献 1JGJ 120-99建筑基坑支护技术规程S 2DBJ 15-60-2008建筑地基基础检测规范S 3SJG 05-2011（深圳市标准）深圳市基坑支护技术规范S ! （上接第26 页） 32