排水固結(jié)法的應(yīng)用實(shí)例 摘要：文章通過對某工程區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)分析，結(jié)合淺灘試驗(yàn)堤實(shí)例，介紹了基礎(chǔ)處理設(shè)計方案，塑料排水板間距、布置和材料選取，提出了排水板插打工藝施工的注意事項(xiàng)。根據(jù)原位沉降變形觀測成果，初步評價了排水固結(jié)法處理地基方法實(shí)踐應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞：排水結(jié)固法；塑料排水板；地基處理設(shè)計；軟土地基軟土地基處理一直是廣大科研、建設(shè)者關(guān)心研究的課題，地基問題的處理恰當(dāng)與否，關(guān)系到整個工程質(zhì)量、投資和進(jìn)度。本文旨在結(jié)合工程實(shí)踐，共同探討分析排水固結(jié)法在工程中應(yīng)用效果。一、工程概況溫州半島工程淺灘試驗(yàn)堤位于溫州甌江口外霓嶼島側(cè)灘涂上，堤壩總長度2000m，建設(shè)工期四年。堤壩上部結(jié)構(gòu)為斜坡式拋石堤，堤頂路面標(biāo)高6m（吳淞高程），堤頂寬度9.2m（原設(shè)計8.5m），護(hù)坡兩側(cè)為混凝土灌砌塊石，坡比12；下部結(jié)構(gòu)為拋石鎮(zhèn)壓層，寬度為15m，表面埋砌，拋石護(hù)底。設(shè)計典型斷面如圖1所示：二、工程地質(zhì)根據(jù)地質(zhì)勘察報告中土層分析和各土層物理力學(xué)性質(zhì)按成因時代，巖性特征、埋藏條件、分布規(guī)律及物理力學(xué)性質(zhì)，地層劃分，見表1：第1淤泥：出露涂面，青灰色，厚2m5m，土質(zhì)差，呈飽和、流塑狀態(tài)；第2層淤泥粉砂互層：沖海積土層，青灰灰黃色，頂板高程-5.0m-2.1m，局部出露涂面，近霓嶼島1km左右（即試驗(yàn)堤）地段缺失，厚06.1m，一般厚2.5m5m，土質(zhì)不均勻，呈飽和、松軟狀態(tài)，固結(jié)排水條件較好；第3層淤泥：海相淤泥土層，青灰色，頂板高程-15.1m-3m，厚2m9m，近霓嶼島2km范圍厚度增大，為6.5m9.0m，土質(zhì)差，呈飽和、軟塑狀態(tài)；第4層淤泥：海相淤泥土層，青灰色，土質(zhì)與第2層基本相似，僅粘性變好，頂板高程-15.1m-6.4m，厚度大，一般大于14m，土質(zhì)均勻，呈飽和、軟塑狀態(tài)；第5層淤泥質(zhì)粘土：沖-海積土層，青灰色，頂板高度-27.6m-25.8m，揭露最大厚度29.3m，土質(zhì)較上覆土層變好，呈飽和、軟塑狀態(tài)，局部夾薄砂層或砂團(tuán)。試驗(yàn)堤范圍內(nèi)各土層的十字板天然強(qiáng)度推薦（平均值）為：su=2.89+1.40z式中：z深度。三、排水固結(jié)法原理排水固結(jié)法的原理是軟粘土地基在荷載作用下，土中孔隙水漸漸排出，孔隙比變小，地基發(fā)生固結(jié)變形，同時隨著超靜水壓力逐漸消散，土的有效壓力增大，地基土的強(qiáng)度逐漸增長。排水固結(jié)法常用于解決軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問題，可使地基的沉降在加載預(yù)壓期間基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過大的沉降和沉降差，同時可以增加地基土的抗剪強(qiáng)度，從而提高地基的有效承載力和穩(wěn)定性。四、地基處理設(shè)計、計算（一）地基處理方案采用排水固結(jié)法排水系統(tǒng)豎向排水體系采用入土24.0m塑料排水板；水平排水體采用0.8m厚、15cm中碎石，含泥量5%。施加荷載使地基在前期荷載下固結(jié)，強(qiáng)度提高以滿足下一級荷載的需求，最后加到使用荷載。同時，在施工過程中，地基逐漸沉降，在使用前，沉降已大部分完成。（二）塑料排水板的作用原理和設(shè)計計算方法與砂井排水法相同設(shè)計時，把塑料板換算成相當(dāng)直徑的砂井，設(shè)計間距1.5m，插設(shè)深度24m。排水板選用標(biāo)準(zhǔn)：口琴型，寬10cm；厚4.0mm4.5mm；側(cè)壓力350kpa時，排水通量25cm3/s；濾膜采用90g的無紡布；復(fù)合體干態(tài)抗拉強(qiáng)度1.3kn/10m；濾膜干態(tài)抗拉強(qiáng)度1.3kn/m。塑料排水板按梅花形布置，排水板間距1.5m，入土深度為24.0m，水平排水系統(tǒng)采用0.80m厚的碎石墊層。8t/m土工布在插設(shè)排水板后鋪放在碎石墊層頂面上，其作用是加強(qiáng)抵抗壩體的整體滑動。（三）穩(wěn)定性驗(yàn)算路基堤整體穩(wěn)定性驗(yàn)算采用總應(yīng)力法，按圓弧法公式進(jìn)行地基土力學(xué)指標(biāo)取快剪指標(biāo)，對塑料排水板方案考慮地基土因固結(jié)而強(qiáng)度增長因素，計算中計如土工布的抗拉強(qiáng)度（取5.5t/m2）。試驗(yàn)堤全長2000m，現(xiàn)取涂面高程-3.0m、-2.5m兩個典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定計算所得安全系數(shù)見表2，均滿足安全要求的規(guī)定。（四）沉降計算沉降計算方法采用分層總和法，理論計算值見表3： 表3 最終沉降理論計算值表 五、排水板施工要點(diǎn)（一）堤壩工程主要工藝流程開始定位鋪設(shè)第一層有紡?fù)凉げ迹?t/m）拋碎石墊層施打塑料排水板鋪設(shè)第二層經(jīng)編土工布（8t/m）鎮(zhèn)壓層護(hù)底拋石分層填筑堤身混凝土灌砌后護(hù)坡混凝土堤頂路面澆筑。（二）塑料排水板施工要點(diǎn)1在轉(zhuǎn)盤和打設(shè)過程中應(yīng)避免損壞塑料排水板濾水膜，防止淤泥進(jìn)入板芯堵塞輸水孔，影響排水效果。2塑料排水板如需接長時，為保證良好的通水效果，應(yīng)采用濾水膜內(nèi)平搭接的連接方法，搭接長度不小于20cm。3按照設(shè)計要求嚴(yán)格控制板間距和打設(shè)深度；塑料排水板與樁尖連接要牢固，避免和減少塑料排水板回帶。六、沉降觀測施工速度與沉降位移觀測堤壩施工考慮預(yù)留沉降。堤壩設(shè)計高程為+6.0m，驗(yàn)收標(biāo)高為+6.5m。本工程沿海堤縱向設(shè)置36個原位沉降斷面，每個觀測斷面分別埋設(shè)35根地表和水平觀測沉降標(biāo)。根據(jù)觀測資料反映，由于該工程基礎(chǔ)處理采用了插設(shè)排水板，地基沉降速率收斂較快，一般經(jīng)過一個多月的固結(jié)，（實(shí)測最大）沉降速率由300mm/day以上降到10mm/day以內(nèi)；3個月后，沉降速率降到(35)mm/day左右；但沉降速率降到1mm/day以下需要較長時間。當(dāng)鎮(zhèn)壓層荷載填筑基本到位后，只在堤中心填筑荷載，充分利用基底土工布拉伸性質(zhì)，使得壩體沉降均勻，地基中土體的水平位移增加較少，鎮(zhèn)壓層起到了較好的反壓作用。整個試驗(yàn)堤施工過程中通過原位沉降變形觀測，在地基無異常情況下，保證了堤壩工程施工速度，從而保證了總工期實(shí)現(xiàn)。七、應(yīng)用評價1以土工布、碎石墊層作為堤身墊層，增加了堤基整體性，調(diào)整、擴(kuò)散、均布上部傳下的應(yīng)力，所以，經(jīng)過排水固結(jié)地基的沉降也就比較均勻。2通過塑料排水板、碎石層排水固結(jié)作用，地基承載力有較大的提高，滿足了荷載設(shè)計要求，同時解決溫州淺灘深層超軟地基低強(qiáng)度和加荷速率的矛盾。3本工程共采用3t/m土工布20.7萬m2，8t/m土工布13.1萬m2，塑料排水板144.48萬m，共計1354萬元，占總工程造價的18%。土工布以其反濾、排水、隔離和加固補(bǔ)強(qiáng)等主要功能與塑料排水板在工程中聯(lián)合應(yīng)用日趨廣泛。4經(jīng)主管部門驗(yàn)收評定基礎(chǔ)分部質(zhì)量優(yōu)良，試驗(yàn)堤工程單元質(zhì)量優(yōu)良。鋪設(shè)水下土工布、打設(shè)塑料排水板施工簡單，采用專業(yè)施工船只作業(yè)，施工質(zhì)量保證，施工