塑料排水板堆载预压技术处理软土路基变形特性研究_刘运兴.pdf

广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2023年2月第30卷 第2期FEB 2023Vol.30 No.2DOI:10.19731/j.gdtmyjz.2023.02.006作者简介：刘运兴（1983-），男，大学本科，工程师，主要从事工程质量检测、咨询和鉴定方面的工作。E-mail：0引言我国海岸线绵长，在河道入海口多是冲积形成的三角洲，该类三角洲地带以饱水的软弱黏性土沉积为主。软土包括饱水的软弱黏性土和淤泥，在软土地基上修建公路时，容易产生路堤失稳或沉降过大等问题，为此，要进行软基处理，主要是为了提高该段公路路基的稳定性和承载能力1-3。软土地基的处理应根据软土、游泥的物理力学性质，埋层深度，路堤高度材料场地情况，公路等级等因素分别采取换土、抛石挤游、反压护道、渗水、土工材料、塑料排水板、粉喷桩、碎石桩、超载预等措施进行处理4-8。堆载预压法控制沉降技术，也是目前国内外所广泛使用的地基处理技术之一9-11。堆载预压法中最先出现的是砂井载预压法，于1925年由莫兰（MORAN）提出12-13，就是通过在地面上堆载，用大于或等于设计荷载的堆积荷载，促使地基土体发生排水固结来达到减少土体含水率和提高地基抗剪承载力，加载一段时间后，卸去荷载，地基土体主固结沉降提前完成，起到加固地基的作用。堆载预压法通常由排水系统和加压系统两部分组成，排水系统一般由水平向排水垫层和竖向排水通道组成14。由于该法施工简单，技术施工要求不高，做法灵活，可同其他方法联合处理地基，例如真空联合堆载预压法、堆载预压联合强夯法等，无需特殊的施工机具，地基处理成本低。但使用该法处理地基工期较长，现在建设工程工期紧促，常联合其他方法共同使用处理地基，提高加固效率。饱和软黏土在沿海地区分布广泛，具有含水量高、孔隙比大、渗透性低，压缩性高等特性15-16，在荷载作用下软土地基会产生过大的沉降和沉降差。为了研究采用塑料排水板堆载预压联合方法处理三角洲地区软塑料排水板堆载预压技术处理软土路基变形特性研究刘运兴1，杨永民2，杨智诚2（1、深圳市港嘉工程检测有限公司深圳518126；2、仲恺农业工程学院广州510225）摘要：因在软土地基上修建公路时容易产生路堤失稳或沉降过大等问题，为此均要进行软基处理。介绍了采用塑料排水板堆载预压处理技术在南沙区某公路软土的路基处理，通过两个断面的工程现场监测，对软土地基处理后的地表沉降值、水平位移值和孔隙水压力值的变化规律进行了分析研究。结果表明，试软土地基处理后的沉降量差异明显，路中沉降大于路肩沉降，侧向位移主要发生在高程为（-4）（-7）m内，在深度大于7 m时，随着深度的增加开始减小。由于塑料排水板的作用，加快了土层排水速度，孔隙水压力消散速度加快，软土地基强度也快速增加，有利于地基处理的施工安全。采用塑料排水板处理软土地基，软土地基的大部分沉降在填筑期基本完成，分层总和法计算工后沉降量少，稳定系数满足要求，能满足各项指标的规定。关键字：软土地基；塑料排水板；表沉降值；路基软土中图分类号：TU528文献标志码：A文章编号：1671-4563（2023）02-023-04Study on Measured Deformation and Settlement Prediction of Plastic Drainage BoardStudy on Measured Deformation and Settlement Prediction of Plastic Drainage Boardunder Surcharge Preloadingunder Surcharge PreloadingLIU Yunxing1，YANG Yongmin2，YANG Zhicheng2（1、Shenzhen Gangjia Engineering Testing Co.，Ltd.Shenzhen 518126，China；2、Zhongkai Agricultural Engineering CollegeGuangzhou 510225，China）AbstractAbstract：When building highway on soft soil foundation，it is easy to produce problems such as embankment instability or excessivesettlement.Therefore，soft foundation treatment should be carried out.Mainly introduces the construction monitoring design scheme and instrument embedding of soft soil treatment of a road subgrade in Nansha District，and arranges the variation laws of surface settlement value，horizontal displacement value and pore water pressure value of soft soil foundation treated with plastic drainage plate by using the field monitoring data of two sections.The settlement of the pavement in this test section is obviously different，and the settlement in the road is greater than that in the shoulder，mainly due to the large load in the road.In this project，the lateral displacement mainly occurs within the elevation of（-4）to（-7）m.When the depth is greater than 7 m，the value begins to decrease with the increase of depth.Due to the functionof plastic drainage board，the drainage speed of soil layer is accelerated，the dissipation speed of pore water pressure is accelerated，and thestrength of soft soil foundation is also increased rapidly，which is conducive to the construction safety of foundation treatment.The plasticdrainage board is used to treat the soft soil foundation.This treatment method basically completes most of the settlement of the soft soilfoundation during the filling period.The layered summation method calculates less post construction settlement，and the stability coefficientmeets the requirements，which is beneficial to the highway construction.The method adopted to treat the soft soil is feasible and can meetthe provisions of various indicators.Key wordsKey words：soft soil foundation；plastic drainage board；table settlement value；subgrade soft soil23刘运兴，等：塑料排水板堆载预压技术处理软土路基变形特性研究FEB 2023 Vol.30 No.22023年2月 第30卷 第2期土地基时的沉降变形规律并对沉降的情况进行预测，本文就位于珠江三角洲地区的广州南沙某公路软土路基处理过程，通过对施工现场的地表沉降、水平位移、孔隙水压力变化的监测数据的处理分析，指导路堤施工工作，对可能出现的不利情况进行预测，控制软土地基加载速率，确保施工安全。通过收集现场资料，经过整理可以推算出工程区的固结度等土性指标，最终作出效果评价。对采用塑料排水板堆载预压联合方法处理后的软基进行研究，以期获得沉降规律并提出有效的预测方法，可供类似工程参考。1塑料排水板堆载预压处理软土地基变形情况分析1.1工程概况某公路设计起点桩号为WHK0+000（八涌北侧），起点坐标为（X=182 448.533，Y=70 193.552），设计终点桩号为 WHK4+000（十一涌东南侧），终点坐标为（X=179 679.077，Y=72 980.361），路基长度为3.559 km。其中软基处理长度为 3 083 m，塑料排水板共2753695延米，引孔量92904m，双向土工格栅184285m2，底砂垫层99022m3，回填沙土29837m3，预压土300434m3，沉降及宽填补方151 077 m3。水塘路基长600 m，沙袋长921 m，围堰体积5 865 m3。路基软基工程全线（除九涌、十涌、十一涌桥梁段外）均采用塑料排水板+等载预压施工固结处理，塑料排水按正三角形布置，间距为1.2 m，局部K0+215-K0+540排水板间距为1.1 m。1.2软基处理施工监测方案本文研究监测断面WHDK1+560和WHDK1+860两个断面，在两个断面中的坡脚、路肩、路中、路肩和坡脚分别布置了测点，具体布置如表1所示。1.3地表沉降规律分析1.3.1典型土层沉降规律K1+560 和 K1+860 两个断面路堤分层填筑过程中的沉降-荷载-时间关系如图1和图2所示。可见，在加载初期沉降曲线较缓，说明沉降速率小，固结速率慢：随着荷载的增加，塑料排水板的排水速率加快，沉降速率明显增大，土体固结加快：在预压后期，曲线又变得平缓，沉降速率又变小。此时本工程路基进入以次固结为主的阶段。可以看出，差异沉降存在且明显，路中沉降比左右路肩的沉降大，主要是因为路中承受的荷载较大。由图1可见，在K1+560位置的FC5，各测点的沉降在前4个月沉降迅速增大，路中沉降高达500 mm，之后沉降逐渐变小区域稳定，最终的沉降值达到896 mm。采用本方法处理软土地基的一个特征是在施工期沉降能基本完成，工后沉降较小，这对公路的建设有利。由图2可见，在K1+860位置的FC6，各测点的沉降在前4个月沉降迅速增大，路中沉降高达437 mm，之后沉降逐渐变小区域稳定，最终的沉降值达到750 mm。由表2中可见，路中沉降最大，路肩沉降较小。不同桩号的路基沉降规律基本一致。1.3.2地表土层沉降规律从图3和图4中可以看出，和分层沉降的曲线一致，在加载初期沉降曲线较缓，说明沉降速率小，固结速率慢：随着荷载的增加，塑料排水板的排水速率加快，沉降速率明显增大，土体固结加快：在预压后期，曲线又变得平缓，沉降速率又变小。此时本工程路基进入以次固结为主的阶段，路中沉降比左右路肩的沉表1监测断面和监测点分布Tab.1Monitoring Section and Monitoring Point Distribution监测断面WHDK1+56