排水固结堆载预压法处理软基施工技术

吴延龙

摘 要：文章介绍了排水固结堆载预压法处理软土地基的材料要求、机械设备、质量标准、施工工艺及方法，可作为工程技术人员的参考资料。

关键词：堆载预压；塑料排水板；处理；软土；地基

排水固结堆载预压法适用于路基范围内的稻田或水塘，施工时直接抽排水、回填砂或土之后，整平、碾实，标高略高于设计标高。四周填筑土梗，之后抽水将水排至土埂外流走。待砂层或土层无水分、呈干湿状后铺设土工布，再在其上铺设50cm厚砂垫层，在垫层纵向中布设排水盲沟，两边向纵向盲沟设5%的横坡，同时间隔100米设置2-3道横行盲沟，纵横盲沟交汇处设置集水井，填土高度接近设计高程1-2m开始用抽水机强制排水。在土埂外侧设纵向排水沟，接通至下游排水渠，深圳市宝安大道部分路段位于软土地基上，采用排水固结堆载预压法处理。，从2004年4月开始施工，到次年6月完工。主要工序为排水板施打，砂垫层铺设、土工布铺设及填土碾压、填筑预压土、卸载预压土。现根据施工情况对施工工艺总结如下：

1 主要材料

1.1 塑料排水板

塑料排水板沟槽表面平滑，能保持一定的过水面积，抗老化能力在二年以上，具耐酸碱抗腐蚀性。

塑料排水板质量、品格要求根据有关规范标准、依据插板深度不同选用，断面尺寸采用3.5×100mm，其性能应不低于表1.1-1要求。

表1.1-1 塑料排水版性能表

打入深度L（m）

项目 10 15 20 25 备 注

材质 芯带 聚乙烯、聚氯乙稀、聚丙烯

滤膜 涤纶、晴纶等无纺织物

断面尺寸 宽度（mm） ≥100

厚度（mm） ≥3.5

复合体抗拉强度（KN/10cm） ≥1.3 延伸率10%的强度

通水能力q（cm3/s） ≥30

滤膜拉伸 干 1.5 1.5 2.5 2.5 延伸率为10%的强度

强度KN/M 湿 1.0 1.0 2.0 2.0

滤膜渗透 渗透系数（cm/s） ≥5×10-4

反滤特性 等效孔径09s（mm） <0.08

1.2 土工布

土工布的规格及质量符合表1.2-1要求。

表1.2-1 土工布规格及质量要求

项目 单位 规格及要求

门幅 M 4.2

单位质量 g/m2 207

条

带

拉

伸 纵

向 抗拉强度 N/5cm >1750

延伸率 % 18

横

向 抗拉强度 N/5cm >1750

延伸率 % 15

梯形撕裂强度（纵向） N >534

圆球顶破强度 N >1800

垂直渗透系数 Cm/s 1.0×1.0-2

等效孔径 mm 0.146

1.3 砂垫层

中粗砂，含泥量不大于3%，压实达中密状态，干容重不小于16.5KN/m3。

1.4 盲沟

盲沟渗滤材料采用粒径3～5厘米、级配均匀的碎石，含泥量不超过3%，盲沟的渗滤材料用无纺透水性土工布完全包裹，无纺土工布质量要求满足要求应满足：

断裂延伸率>40% 抗拉强度>10KN/m

顶破强度>1.8kN 渗透系数>2×10-2cm/s

1.5 集水井

集水井采用水泥滤水管，直径为100cm，每1m四节。

1.6 碾压填土

土料选择，宜采用砾质粘土或土夹石（山皮石）；

2 施工技术要求

2.1 塑料排水板施工技术要求

2.1.1 插板孔位误差不大于50mm，插板垂直偏差不超过插板长度的1.5%。

2.1.2 插板不得有回带现象。

2.1.3 记录每根插板的长度，孔深等。

2.1.4 局部地区（如硬壳较厚段）可采用振动插板。

2.2 砂垫层施工技术要求

砂垫层压实达中密状态，压实后的厚度不小于50cm（分两层铺筑各25cm，第一层铺设25cm，然后施打排水板，最后再铺设上层的25m）。

2.3 土工布施工技术要求

2.3.1 场地平整，清除杂物，如石块、树根、竹竿等。

2.3.2 土工布应采取双排线折叠缝合法缝接，接缝宽度为30厘米；相邻土工布之间的搭接长度不小于1米，铺好的土工布，周边用砂袋叠压，并及时回填砂。

2.3.3 土工布的铺设与第一层填料的推进方向相适应。

2.4 盲沟施工技术要求

2.4.1 盲沟渗水材料采用粒径3～5厘米、级配均匀的碎石，含泥量不超过3%，沟底设置排水坡度。

2.4.2 盲沟外包裹材料用200g/m2，无纺透水性土工布完全包裹，搭接长度大于30cm；

2.4.3 误差要求：

平面设置﹤10cm 沟底标高﹤5cm

盲沟高度﹤5cm 盲沟宽度﹤5cm

2.4.4 滤水土工布的接头的搭接长度大于80厘米，在盲沟交叉处大于120cm；

2.5 集水井施工技术要求

纵横向盲沟的交汇处设置集水井，在堆载和预压的整个期间，使用自动控制式潜水泵抽井内地下水。集水井的直径为100cm，底部为水泥滤水管，每1m四节，集水井随填土层的逐级堆载，也逐级上升，上部采用1m一节水泥管，直到预压层顶面以上1m。加井盖注明井号，并加以保护。

2.5.1 平面位置误差﹤5cm，井底标高误差﹤10cm。

2.5.2 水井的孔口须高于填土面30cm。

2.5.3 集水井与盲沟连通良好。

2.5.4 整个施工和预压过程中要及时排水，集水井的水深不宜超过50cm；记录抽水时间和井水位变化。

2.6 碾压土

2.6.1 对土源点抽取土样做重型击实试验，测定填料的最大干容重和最佳含水量。

2.6.2 填土含水量偏离最佳含水量小于+4%时方可进行碾压，上料过干应洒水，水分过多应晾晒。

2.6.3 每层填土按1组3（点）/1000m2频次做现场密实度试验。达到要求后进行上一层土的填筑。

2.6.4 填土须分层水平填筑，每层压实后的厚度不大于30cm。

2.6.5 对于碾压机械难以达到的部位（如集水井、观测设备附近等），可采用小型打夯机夯实，并保证满足密实度要求，不得有漏夯。

2.6.6 边坡超宽0.5～1.0米进行碾压填筑，在卸除预压土时在刷坡至设计坡面。

2.6.7 碾压机具应采用15～20t重型振动碾。

2.6.8 堆载：在碾压面以上堆土或砂2.18米高，按50cm一层压实，压实度达85%以上。

3 施工工艺流程及注意事项

3.1 施工工艺流程

3.1.1 清除地表杂草、塘埂、垃圾块石等，平整场地，调整场地标高形成工作面。

3.1.2 回填不少于0.5m厚砂垫层，施做盲沟、集水井，对于水塘部位预先填筑排水，加土工布。

3.1.3 打设塑料排水板，按照整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑料排水板→机具移位→摊铺层砂垫层的顺序施工；塑料插板间距为1.2～1.4m，正三角形布点，长度以打穿淤泥进入下卧层0.5～1.0m为准。

3.1.4 埋设监测仪器。

3.1.5 分层填筑，分层碾压回填堆载预压土，填筑预压土总高度要考虑预留软土固结沉降深度。

3.1.6 施工过程定期进行浅层沉降，边桩位移、孔隙水压力观测，控制加载速率和卸载标准。

3.1.7 要派专人负责集水井的抽水、排水工作，确保抽水期间抽水机正常工作，同时检查土埂外排水沟，保证其通畅。

排水固结堆载预压法主要工艺流程见图3-1。

图3-1 排水固结堆载预压法工艺流程图

3.2 施工注意事项

3.2.1 避免在打设与转盘过程中损坏塑料板滤水膜，避免板芯进入淤泥出现输水孔堵塞，影响塑料板正常排水。

3.2.2牢固链接打桩机与塑料板的端部，防止提管时脱开而带出塑料板。

3.2.3 适当配合导管靴与桩机桩尖平端，切忌错缝，这样可避免导管中进入淤泥，出现塑料板的阻值力增大带出塑料板。

3.2.4 当塑料板长度过短则接长，为减少导管与板间阻力，连接方法为滤水膜平搭接法；为提升排水质量，搭接长度应该超过20cm。

3.2.5 在砂垫层以上20～25cm处将排水板剪断埋入砂中。

4 施工监测及竣工检测

4.1 施工监测内容

堆载预压和插板处理均须进行监测工作，指导施工过程，内容包括：

4.1.1 沉降观测。通过在软土表层埋设沉降观察标，观察得知软土层在预压土作用下沉降量与时间的关系曲线，可以掌控预压土施工速度和排水速度，推算软土固结度，判断加固效果的好坏。也可以在软土中不同深度埋设沉降磁杯，以观测软土深层和分层沉降数值。

4.1.2 边桩与测斜观测。设置测斜关于深厚淤泥区，在加载时对各水平方向位移进行监测。设置边桩测点与预压土的外侧，避免过快的加载速率出现滑塌或失稳。

4.1.3 观测孔隙水压力。值曲线记录以孔隙水压力消长观测为准，掌握调整施工进度、地基强度和预测地基的平均固结度。

4.2 埋设及观测要求

4.2.1 施工中的沉降观测。沉降板埋设在砂垫层和土工布间，沉降板每50m布置一块，沉降板连接可以接长的沉降杆，每一节长度为1.5m，连接到堆载预压顶面以上1m为止。

从埋设日期起，每天观测预压土填筑过程一次，当填筑预压土到标高后，可隔3日一次观测，直到完成卸载后的一周后方可结束观测。

沉降观测数据为二等水准观测精度。观测后次日向项目经理部提交观测成果书。

4.2.2 分层（深层）沉降观测、孔隙水压力计。在插板完成之后，填土开始之前埋设，埋设位置应符合设计要求，每150m安装一组分层（深层）沉降标孔、孔隙水压力计，在淤泥之间安装孔压计与沉降环，主要用于对淤泥于预压时的固结变形，水位变动以及空隙水压消散规律，在向设计单位上交完整的观测数据后方可卸载，对超孔隙水压力进行消散情况分析，计量地基平均固结度、剩余沉降以及估计地基土沉降量等，为卸载时间提供明确依据。

4.2.3 斜测和边桩观测：边桩设在周边边坡的边脚，在填土期间每1-2天观测一次，以控制边坡填土速率，防止边坡失稳；

4.2.4 以上观测数据及时整理保送建设单位和设计单位，由设计人员分析软基的处理结果，和沉降发展规律。

4.3 填筑塑料控制指标

为保证在填土加荷过程中边坡的稳定，沉降速率、侧向位移率和孔隙水压力增长须控制在下述范围。任一项超出范围，都必须暂时停止填土，待变形趋于稳定并经有关人员认可后继续填土。

沉降板 竖向沉降﹤15mm/d

边 桩 侧向变形﹤6mm/d

空 压 孔压增量/荷载增量﹤0.6

4.4 土方填筑质量检测

需要控制填筑质量主要有砂垫层和底基层填土，相应检测和控制方法为：

4.4.1 砂垫层：以干容重为控制指标，检测频数为1000平方米不小于3个点。

4.4.2 底基层填土：以压实度为质量控制指标，检测频数为每层土每1000平方米不小于3个；压实度达到设计要求再填筑上一层土。

4.4.3 每种土源即使试验不小于2组，击实试验的成果和土样的样品应送设计单位人。

4.5 竣工检测

4.5.1 预压前与结束预压后的钻探实验。将砂垫层铺设于工作面后，做一定程度的钻探取样。一个布置与100-200m间距，淤泥层钻孔2m终止，在开孔后，间距2m进行原状土取样，做物理学的实验。一个十字板布置于100-200m进行实验，灵敏测试要在每2m淤泥层进行实验。在完成预压后卸载上述工作，并在相同位置做重复一次工作。参考前后预压的土质变化情形，对地基处理效果做判断，向卸载时间提供参考。

4.5.2 分析施工检测的报告。在完成预压后，施工方理科提交施工检测分析报告，以完成对软地基的处理以及下一步的措施应对。

4.5.3 静载荷试验。完成卸载后，对交工面整平后，做静载荷的实验，每100-200m布置一个1×1m的承载板，要严格依据设计说明与相关规定进行实验。

参考文献

[1] 塑料排水带地基设计规程（CTAG02-97）[M].北京：中国水利出版社，1998.

[2] 《深圳地区地基处理技术规范》，SJG04-96.

[3] 《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》，JTJ017-96.