真空降水联合堆载预压加固深厚软土地基应用研究

1、真空降水联合堆载预压加固深厚软土地基应用研究提要对高填十软土地基处理的多种方法进行了比较分析，结合丁程实践，详细|则述 了浅层真空降水联合堆载预爪技术加【古1深厚软十地基的原理、技术特点。为防治桥头跳车提 供了一条新的思路和途径。关键词 桥坡软十地基 真空降水侦压 桥头跳车在软十地基上修筑高速公路，一方面由于高速公路功能和行车要求，对于软十地基处理 的技术要求高，设计和施匸祁必须采取有效对策“；另外实际施.期较短，软I地基的沉 降尚未完成，同时过*设置通道抬高路堤，增加了软基处理的难度，从而造成了造价、I期、 沉降之间的恶性循环。桥头跳乍C成为高速公路桥头软基的常见病書，不仅影响了高速公路 的

2、行车质帚和行车安全，而且耗费巨大的资金和人力。为防治桥头跳车，在设计和施丁屮采 取多种刈策与措施，认为放关键、放自效的途彳仝，寻求一种经济合理行Z自效的技术皓施 加固桥坡软七地基、减少刚性桥台与柔性路堤连接处的并异沉降。木文就浅层真空降水结合 堆载预压技术处理桥坡软七地基进行了分析，并结合丁程实例，详细分析和阐述了该技术处 理桥坡地基的原理、技术特点和加固效果。1. 桥坡深厚软基加固方法剖析创对不同的地质条件和工程要求，匚程技术人员就软十地基处理积累了许多的方法，但 并种方法有其不足之处，综述如下：1.1预爪排水固结法是在建筑物建造前，对建筑物地基进行加荷预爪，使十体固结沉降 基木完成，从而提

3、高地基十强度、解决软粘地基的沉降和稳定问题。预爪排水固结法包括 排水系统和加爪系统两部分。加爪系统是起固结作用的荷载，它使地基I的固结爪力增加而 产生固结。加压系统包括：肖接荷载（堆载、超载）、真空预压、降水预乐、电渗排水等。 丼水系统育水平排水垫层和竖向排水体构成,主要起到改变地基十原有排水边界条件、缩短 排水距离、增加孔隙水排出的途经叭预压扌II水固结法处理桥坡软基设计的关键是：确定预压荷载的人小、确定预压时间、扌|: 水系统的合理布置、工后沉降的合理预估。预爪扌#水固结法适用丁处理备类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘土地基。比较起來， 堆载预压施丁简单、造价较低，但工期校长，因此一般只应用

4、于容许工拆沉降标准低或路堤 填十高度不人的路段：超载预压可以加快预压期的沉降帚，缩短预压时间，尤其仃效地减少 仃机质十、泥炭十等在永久荷载下的次固结沉降，但施丁过程屮必须注意控制地基十的稳定 性；真空预压法适用于加固区形成稳定负压边界条件的人血枳软十.地基的加I古I，该法造价较 高，且由于真空度延深度衰减，其加固深度有限；降水预压最适川于砂性十或软粘十层屮存 在砂或粉十的情况。1.2复合地基加固法父介地基是软弱地基屮设置有散体材料或弱胶结材料构成加固，与桩间十一起共同承 担建戏荷载;，桩林体对桩间I:上要起置换和挤密两种加固作用。父合地基按增強体的性质诃 以分为：散体材料桩（砂石桩、碎石桩、矿

5、洽桩）和柔性桩（CFG桩、粉体搅样石灰桩、 水泥搅拌桩）复合地基处理桥坡软基，工期短、对桥台桩基侧向抗挤压作用较强，但 造价昂贵：同时应珥注意，该法加固软基深度仃限。因此软十层深厚，而设计的桩身没有 穿透整个软十层时，则桩尖下未经处理的软十层，由于上部处理十层重帚:増加、排水条件的 改变，促使这部分土层沉降衆增加，工厉沉降反而增人。2. 真空降水联合堆载预压法2. 1方案要点注层真空降水联合堆载预压快速加固深厚软I：地基的工艺要点:注於设置机械真空泵井 点系统，其作用是排水和产生负压，加快土体固结；合理设登犁料排水板，其作川是将深部 的地F水引至井点的抽吸范1节1，同时将真空负压传至深部，从而

6、加I古I深层软十；在地血维持 约三个月的堆载（等载或超载）。现场布置如图I所示。2.2加固原理由机械真空泵抽真空产牛压斧（真空度），通过泥水分离器与轻型井点和连，在降水的 同时，在砂井界曲产生负丿k,作用于地基十.：预先设置的塑料扌II水板通过人然浅埋砂层与砂 井相通，从而在深层十体中产生负压效应；同时由于宾空负压、降水和地曲堆载形成附加爪 力，使地基深处的空隙水压力升高，进而使深部的空隙水沿敌料扌0水板提供的竖向扌II水通道 流至浅层，由轻熨井点系统排出。所以，在真空、降水和堆载二者的联合作用下，使得地基 上压缩层范用内的地基十-在加固期内基木完成，从而使地基土的强度提高，压缩性降低。3.

7、真空降水联合堆载预压法工程应用3工程概况和地质条件（1）工程概况加固桥坡坡顶总宽度为27.5m,纵向坡度为3%,桥坡最人高度为3.57m,（2）T程地质条件i亥区域土层构造变化不人，分布较均匀，仅厚度及埋深稍仃变化。软土层分布较厚，各 软粘十.层的物理力学指标及埋深情况见下表h表I十层物理力学性质指标表层 序土层名称标高孔隙 比e含水fit%压缩系 数 迹2斥缩模杲Esi2 (Mpa)抗剪强度指 标地基土 计算强 度 kpa0()C(kpa)（3）.灰色淤泥质粘1;1.54 -3.471.2745.71.()423714.015.()65灰色砂质粘土-1.69-4.50.9232.80.338

8、.5229.09.09()快色淤泥顷粉丿贞粘土26-5.071.2343.00.892.6017.014.065灰色淤泥质粘上42-17.11.4250.7122.2312.013.5651灰色粉质粘I;、粘土-15.6-20.9LI440.70.683.2114.517.()8031次色粉质粘土-19.7-34.01.0737.30.563.8617.018.5903.2加固特点（1）施工期内地基土固结快由图2桥坡最人沉降点的沉降一时间关系|11|线可知，在施T期间，南桥坡中央隔离带 实测沉降最为780.9mm,片实测总沉降杲（905.7mm）的86.2%,占推算最终沉降量919mm 的85

9、%。这充分表明，真空降水堆载联合预压人人改变了天然桥坡地基的沉降规律，把绝 人部分（85% ）沉降最提到了施丁期内。图3沉降速率与时间关系|11|线表明，在整个宾空降 水预压期内，地基土的固结速率维持在3.5lUmm/d。按此结论，该技术只需3个月即可 完成地基十的固结。所以，该法加固地基时间短，可以推广应川。（2）施工后期地基沉降稳定快山图3对知，真空降水预压停止后，地棊土的固结沉降速率由原來的4mm/d急速下降 到0.18mm/d,并且在后期继续降为O.llmm/d,即降水停止厉,沉降速率降为真空降水期 间的24%。这有力地证明，真空降水预压可使地基十的T后沉降人为降低。（3）加固深度人桥

10、坡地基在高路堤、人rfO枳条形荷载作用下，影响深度一般比较人。深层软十的沉降占 工麻沉降的绝人部分。肉此，桥坡软基加固方法成败的关键，在于是古使得荷载影响范禺内 土层得到充分的加固。真空降水预压借助于插入深层十.中的塑料扌II水板，使真空负压传至深 部，同时使深部地基中的空隙水迅速排出,促使深层软土的沉降,使得深部软十.地基得到加 固。由南桥坡地呈上分层沉降曲线图4所示。主要压缩最产生在绝对标-10m以上，即第 4慝灰色淤泥质粘十以上的十层，约占总沉降最的60.3%；第5层以下土层的压缩最约占 39.6%,由此可以看出，在册料扌II冰板的作用下，深层十也产生了一定程度地固结。3.3加固效果分析

11、（1）地基土物理力学性能 土体压缩模昴（E0在降水面以上，淤泥质粉质粘土的匚约提高25%,降水血以下, 灰色砂质粘土的匕提高约5%。 十体强度指标（f）降水面以上十的内摩擦角增人了 12%,降水面以下变化不人。 标准贯入击数（N）降水面以上、以下分别提高8090%与50%。（2）桥坡最人沉降点丁后沉降按照实际T.期加固桥坡于1999.9. 14竣丁通车，在这之后的沉降均为T后沉降，截上至 2000.6.28,桥坡地基丁后沉降情况为： 根据沉降标点实测结果得T后沉降：Su = 38mm。 根据推算最终沉降求得丁后沉降：Su=70. linnu（3）桥坡的纵坡变化率从1999. 9. 142000

12、.6. 28,根据南桥坡地基沉降数据计算纵坡变化率;=0.7 1. 7%Oo4. 技术经济分析软土地基处理力法/种，各种力法都有其特色点和不足。现仅从经济技术角度，将几种 加固方法的每平方米处理单价与施工工期进行简单的比较，见表1：表1以种软基处理方法技术经济分析表处理方 法加固要点每平方米 处理单价 （元 / nV）J&T.T.期 （天）适用条件堆载预 压4.0m路堤十.、2.0m超载、 魄料排水板20m160180360软粘土夹薄层砂层真空一 堆载联 合预压按抽真空5个月计算、打 设扌IL水板和铺设砂石垫展255120150浅层仃砂层、软粘 土夹薄层砂层浅层真 空降水 预压按抽真空3个月计

13、算、打 设排水板和铺设砂石垫层18790以内浅层（7m以上）何 砂层、软粘土夹薄 层砂层复合地 基粉喷桩按10.0m计算、间距1.5m,粉喷量50kg/m300（不含铺设丄 工织物费用）150软土（淤泥质十）、 无厚砂、无厚浜淤 泥5.结论（）真空降水堆载;联合预压加尚法，通过浅层降水实现深层加尚的目标，是一种快速、 廉价、简便、文明的加固桥坡地基的有效方法。（2）实践证明，浅层翼空降水地基加固技术在浅层七（深度7m以上）具有良好或较 好的水平渗透性（渗透系数K&10&/S）、地基主要压缩层十.（深度在30m以上）夹有薄 层粉砂的粘性十地质条件下，能够仃效地加速深厚软十地基的扌II水固结，减少丁后沉降，消 除跳车现象。（3）采用真空井点降水堆载联合预压加固软体地基，施匸匸期短，一般为3个月，这 对于经济