浅谈预压法在地基处理中的应用

浅谈预压法在地基处理中的应用摘要:预压法近年在软土地基处理中得到广泛使用，本文从工程的实际动身，争论常用的三种地基处理方法，为施工供应借鉴。引言：预压法是在建筑物施工前，用堆土或其他荷重对地基进行预压，使地基土压密，从而提高地基强度和削减建筑物建成后的沉降量。预压荷载可采用堆载、真空预压或堆载加真空预压联合预压，还有降水预压等。这种方法对各类脆弱地基，包括天然沉积层或人工冲填的土层，如沼泽土、淤泥、淤泥质土以及水力冲填土等均有效。一、砂井堆载预压法(一)砂井堆载预压的设计与施工应解决的主要问题预压荷载的大小、分布及加荷速率和预压时间。预压荷载的大小依据设计要求确定，一般宜接近设计荷载，必要时可超出设计荷载10%～20%，有时，直接利用填土自重使地基固结，因设置了砂井，从而达到加速地基固结的目的。预压荷载的分布应与地基设计荷载的分布大致相同。5 在施加预压荷载的过程中，任何时刻作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载，以免地基失稳破坏。如需施加较大荷载时，应采取分级加荷，并掌握加荷速率，使之与地基的强度增长相适应，待地基在前一级荷载作用下达到一定的固结度后再施加下一级荷载。特殊是在加荷后期，更须严格掌握加荷速率。加荷速率可通过理论计算来确定，但是一般状况下，通过现场原位测试来掌握。现场原位测试工作项目有：地面沉降速率、边桩水平位移和地基中孔隙压力的量测等。依据工程实践经验，提出如下几项掌握要求：在排水砂垫层上埋设地基竖向沉降观测点，对竖井地基要求堆载中心地表沉降每天不超过15mm，对天然地基，最大沉降每天不应超过l0mm。在离预压土体边缘约lm处，打一排边桩(即短木桩)，长1.5～2.0m，打入土中1m，边桩的水平位移，每天应不超过5mm，当堆载接近极限荷载时，边桩位移量将快速增大。在地基中不同深度处，埋设孔隙水压力计，应掌握地基中孔隙水压力不超过预压荷载所产生应力的50%～60%。当超过上述三项掌握值时，地基有可能发生破坏，应马上停止加荷，一般状况下，加载在60kPa以前，加载速率可不受限制。(二)砂井设计砂井的长度、直径和间距可依据工程对固结时间的要求，通过固结理论计算确定。一般要求在预期内能完成该荷载下80%的固结度。但是，很大程度上是取决于地质条件和施工方法等因素。5 砂井的作用是加速地基固结，而排水固结效应是与固结压力的大小成正比。由于预压荷载在地基中引起的附加应力，一般都是随深度而渐渐削减，所以在地基深处，砂井的作用将很小。当软土层不太厚时，砂井应尽可能打穿软土层，如软土层较厚，而土层中夹有砂层时，则应尽量打到砂夹层中，对排水固结有利。对以地基抗滑稳定性抗制的工程，竖井深度至少应超过最危急滑动面2m。加大砂井直径和缩短砂井间距都对地基的排水固结有利，经计算比较，缩短桩矩比增大井径对加速固结效应会更大些，也即是采用“细而密”的布井方案较好。在实用上，砂井直径不能过小;间距也不可过密，否则将增加施工难度与提高造价。一般砂井直径为200～300mm，袋装砂井直径可取70～100mm。塑料排水带或带装砂井的间距可取井径的15～22倍，平凡砂井的间距可取桩径的6～8倍。经综合考虑上述各因素后，便可以先给定砂井长度、直径和间距，然后计算拟达到设计固结度所需的预压时间，如不符合要求，再予以修正调整。二、真空预压法真空预压法是先在需加固的软土地基表面铺设一层透水砂垫层或砂砾层，再在其上掩盖一层不透气的塑料薄膜或橡胶布，四周密封好与大气隔绝，在砂垫层内埋设渗水管道，然后与真空泵连通进行抽气，使透水材料保持较高的真空度，在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力，将土中孔隙水和空气渐渐吸出，从而使土体固结。图2-1是典型真空预压施工断面图。真空预压法适于饱和均质粘性土及含薄层砂夹层的粘性土，特殊适于新吹填土、超软地基的加固，但不适用于在加固范围内有足够的水源补给的透水土层，以及无法堆载的倾斜地面和施工场地狭窄等场合。5 (一)真空预压法的施工要求真空预压法的施工顺序如下：铺砂垫层——打设竖向排水通道——在砂垫层表面铺设安装传递真空压力及抽气集水用的滤水管、挖压膜沟——铺塑料薄膜、封压膜沟——安装射流泵、连接管路——布设沉降杆、抽气、观测。并应留意以下要求：铺设砂垫层厚度应匀称，表面应整平;砂垫层厚度及砂料要求可参照砂井堆载预压法的规定;砂垫层中沿水平方向埋设滤水管，在预压过程中滤水管能适应地基变形;采用的密封膜应满意施工和当地气候条件要求。密封膜周边及表面应采取挖沟填埋、沿周边筑埝、埝内膜上覆水等处理措施;当加固区周边或表层土有透水层或透气层时，应采用密封墙将其封闭;安装抽气设备，连接抽气管道。射流泵的设置应依据预压区大小。射流泵的功率以工程经验确定。(二)质量掌握真空预压法的质量检测及检验，基本上与砂井堆载预压法相同外，尚应测量泵上及膜下真空度，并应在真空预压加固区边缘处理埋设测斜仪，测量土体沿深度的侧向位移。三、真空预压联合堆载预压法5 当地基预压荷载大于80kPa时，应在真空预压抽真空的同时再施加定量的堆载。称为真空预压联合堆载预压法。真空预压与堆载预压联合加固，加固效果可以叠加，是由于它们符合有效应力原理，并经工程实践证明。真空预压是渐渐降低土体的孔隙水压力，不增加总应力，而堆载预压是增加土体总应力，同时，使孔隙水压力增大，然后渐渐消散。两者叠加既抽真空降低孔隙水压力又堆载增加总应力，使孔隙水压力增大，然后消散。开头时抽真空使土中孔隙水压力降低有效应力增大，经不长时间(7～10d)在土体保持稳定的状况下堆载，使土体产生正孔隙水压力，并与抽真空产生的负孔隙水压力叠加。正、负孔隙水压力叠加，转化的有效应力为消散的正、负孔隙压力肯定值之和。对一般软粘土，当膜下真空度稳定地达到80kPa后，抽真空10天左右可进行上部堆载施工，即边抽真空，边连续施加堆载。对高含水量的淤泥类土，当膜下真空度稳定地达到80kPa后，一般抽真空20～30天可进行堆载施工，荷载大时可分级施加，分级数通过稳定计算确定。在进行上部堆载之前，必需在密封膜上铺设防护层，保护密封膜的气密性。防护层可采用编织布或无纺布等，其上铺设100～300mm厚的砂垫层，然后再行堆载。堆载时宜采用轻型运输工具，并不得损坏密封膜。在进行上部堆载施工时，应亲密观看膜下真空度的变化，发觉漏气，应准时处理。5