公路软基处理中堆载预压法施工技术研究

1、公路软基处理中堆载预压法施工技术研究摘要：由于堆载预压方法的施工工艺简单、造价低，目前是公路软土地基处理的主要方法之一。一般来说，软基 路段采用堆载预压方法处理，只要设计得当、认真施工、预 压时间充裕，堆载预压方法可以达到比较理想的处理效果。本文对公路软基处理中堆载预压法的设计方法与施工工艺进行了研究。关键词：堆载预压法；软土地基；处理堆载预压方法是堆载预压排水固结法的简称，该方法是在上部荷载作用之前，对天然地基施加荷载预压，同时采 取一些措施加速土中水的排出，促使土体孔隙减小，逐渐固 结，从而达到提高软土地基承载能力、 减小沉降的目的。 堆 载预压方法适用于饱和软土、吹填土、松散粉土以及新近

2、沉 积土施工的地基处理，对存在连续薄砂层 （或透镜体 ）的地基 处理效果特别好。、堆载预压法的原理堆载预压方法加固软土地基的原理是，在实际工作荷载作用 （公路为路面施工 ）之前，依据排水固结原理，将相等 或大于设计的荷载堆积在地基上，使软土内孔隙水缓慢排 出，逐渐固结， 有效应力不断增加； 地基在压密变形过程中，承载力得到提高，同时，减小了地基工后沉降。公路软基经 施工期预压后，应完成大部分或绝大部分的沉降；预压完成 后卸去超载部分的预压荷载时，地基会有些回弹。交付使用 后，地基承受使用荷载再次沉降，若预压荷载设计合理、预 压时间充裕，工后沉降量将很小，能满足工后沉降要求。采用堆载预压方法时，

3、由于处理软土（如淤泥）的渗透系数较小，在附加应力作用下排水能力一般较低，因而固结 速度非常慢、时间长。当软土层较厚时，如浙江省某公路 段，淤泥层最大厚度15.0m，含水量最大处102.2%、渗透系 数1.24 X 10-8cm/s，地基完全固结需要几十年时间。为了加 快排水速度，缩短土体固结的时间，在软基处理设计方案中般都设置水平向排水垫层和竖向排水体。水平向排水垫层 常采用砂垫层或碎石垫层，竖向排水体常采用袋装砂井或塑 料排水板。当软土层靠近地表，较薄且施工时间较长时，可 在地表面铺设一定厚度的砂垫层而不设竖向排水体。二、堆载预压法的设计公路堆载预压法主要包括预压荷载和地基排水两部分的设计。

4、即根据路堤填筑高度、路面结构厚度和交通等上部 结构荷载的大小，以及地基土的性质和工期要求，合理地设 计预压系统和排水系统。预压系统设计包括路堤的填筑方 法、速度与超载高度、预压时间，以及地基稳定性、工后沉 降的控制措施等。排水系统设计包括确定水平向垫层的厚 度；竖向排水体的直径、间距、深度和排列方式等。合理的 方案设计可使之在地基加固施工过程中，通过逐步地增加预 压荷载，加速地基的沉降，有序地完成设计规定的施工期沉 降，达到增长土体强度、 保证地基稳定，实现加速排水因结、 减少工后沉降的目的。 常规设计内容包括：选择竖向排水体;确定其尺寸、间距、排列方式和深度；确定预压荷载大小、 范围、速率和

5、预压时间；计算地基因结皮和强度增长；进行 稳定性和变形计算等。由于建设的规模和性质、地基土层的厚度和土的物理力学性质等不完全相同，导致在软基上修建不同等级公路甚 至不同路段，需要考虑的问题也有差异。因而，在进行软基 加固设计时，要对设计内容中各项因素进行充分的调查研 究，并在此基础上，拟定几套软基加固处理方案，进行技术 和经济比较，综合、客观、科学地予以评价，以确定最优的 软基加固实施方案。排水系统是土颗粒间自由水能够顺利排走、地基迅速固结的保证。排水系统包括作为水平排水的排水垫层和设于其 间的盲沟，以及排水垫层外的排水沟。对于较厚的软土层， 必需采用竖向排水体来缩短排水的路径，加快排水的速度

6、， 以保证加固地基的效果。具体排水系统应根据地基的土质情 况、软上层的厚度、路堤填筑高度等确定设计。在选择排水板时，应根据设计的要求，考虑加固土层深度及工程的性质，选择相应规格的塑料排水板。考虑到我 国塑料排水板目前生产的实际情况，要严格遵守排水板的验 收检验制度，以保证所用排水板的质量：塑料排水板应全面 满足中华人民共和国行业标准的要求，其核心是纵向通水量 和滤膜的横向湿态强度。此外，采用堆载预压法加固高速公路软基，需要验算分级堆载预压施工期间地基稳定性以及运营期的地基稳定 性。还需根据施工监测到的地基异常动态及时地验算地基的 稳定性。三、堆载预压法的施工工艺 要保证排水固结法的加固效果，从

7、施工角度考虑，应做好以下三个环节工作：铺设水平排水垫层、设置竖向排水体 和施加预压荷载。1、施工工艺堆载预压法 （含竖向排水体 ）的施工工艺流程如下： 清理整平场地7场地排水沟施和排水垫层施7插设竖向排水体T加载预压T卸载。普通砂井、袋装砂井和塑料排水板三种竖向排水体中，普通砂井已不大用，袋装砂井也有被塑料排水板代替的趋势，为此下面着重谈谈塑料板排水堆载预压法 的施工工艺。2、水平排水体施工为保证从地基排出的水能顺利排出场外，而不淤积在场地内影响地基加固效果，需在铺排水垫层之前，开挖路堤 两旁的排水沟。1）施工方法排水砂垫层施工方法：当地基表面具有一定厚度的硬壳层，承载力较好，能满足一般运输机

8、械作业时用机械分堆摊 铺法，即先堆成若干砂堆，然后用机械或人工摊铺。当硬壳 层的承载力不足时，一般采用顺序推进摊铺法；当软土地基 表面很软时，如新沉积或新吹填不久的超软地基，首先要改 善地基的持力条件，使施工人员和轻型远输工具能在其上作 业。不论采用何种施工力按， 都要避免对软土表层扰动过大， 以免造成砂和淤泥混合、影响垫层的排水效果。另外，在铺 设砂垫层前，应清除干净竖向排水体顶面的淤泥或其他杂 物，以利于竖向排水体排水。2）施工注意事项所用材料宜采用中、粗砂、砂砾、碎 （卵 ）心等粒料，且需控制好含泥量及粒料的最大粒径。地下水位高于地基表面 时，施工的文采用排水或降水措施，使地基表面保持无

9、水状 态。铺设垫层时，必须避免扰动外围软弱土层的表面。垫层 底面比铺设在同一标高上。 分段施工时， 接头处应作成斜坡， 每层错开0.51m。搭接处应注意捣实，施工应按先深后浅 的顺序进行。严格控制虚铺厚度、最优含水量和要求达到的 设计密实度。3、竖向排水体施工 竖向排水体在工程上的应用有以下几种： 30 50cm 直径的普通砂井；712cm直径的袋装砂井；塑料排水板。塑料排水板作为竖向排水通道的排水材料，质量在排水固结法加固软基在至关重要。应制定严格的塑料排水板验收 制度和检验方法，并按批量在施工现场随机抽样进行排水板的外观检查和由有资质的检验争位进行性能检验。用插板机将塑料排水板打入土中，形成垂直排水通道，可代替常用的排水砂井。采用塑料排水板排水滤水性好，适 应地基变形的能力强，可确保排水效果，且插放时地基扰动 小，施工方便。施工过程中塑料排水板插入过程中要防止淤 泥进入板芯，堵塞输出通道，影响排水效果。塑料排水板与 桩尖连接要牢固，避免提管时脱开将塑料排水板带出。桩尖 与导管配合要适当，避免错缝，防止淤泥进入，从而减少因 塑料排水板与导管壁的摩擦力增大造成塑料排水板带出。4、预压加载施工加载过程是地基排水固结的过程，也是地基强度增长的过程，加载面积要足够，荷载要分级施加，每级荷载量要 与地基强度增长量相对应。要控制加载速度，当发现地