真空降水联合堆载预压加固深厚软土地基应用研究

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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]对高填土软土地基处理的多种方法进行了比较分析，结合工程实践，详细阐述了浅层真空降水联合堆载预压技术加固深厚软土地基的原理、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]桥坡软土地基真空降水预压桥头跳车在软土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，对于软土地基处理的技术要求高，设计和施工都必须采取有效对策[4]；另外实际施工工期较短，软土地基的沉降尚未完成，同时过多设置通道抬高路堤，增加了软基处理的难度，从而造成了造价、工期、沉降之间的恶性循环。桥头跳车已成为高速公路桥头软基的常见病害，不仅

2、影响了高速公路的行车质量和行车安全，而且耗费巨大的资金和人力。为防治桥头跳车，在设计和施工中采取多种对策与措施[3]，认为最关键、最有效的途径，寻求一种经济合理行之有效的技术措施加固桥坡软土地基、减少刚性桥台与柔性路堤连接处的差异沉降。本文就浅层真空降水结合堆载预压技术处理桥坡软土地基进行了分析，并结合工程实例，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针对不同的地质条件和工程要求，工程技术人员就软土地基处理积累了许多的方法，但各种方法有其不足之处，综述如下：1.1预压排水固结法是在建筑物建造前，对建筑物地基进行加荷预压

3、，使土体固结沉降基本完成，从而提高地基土强度、解决软粘土地基的沉降和稳定问题。预压排水固结法包括排水系统和加压系统两部分。加压系统是起固结作用的荷载，它使地基土的固结压力增加而产生固结。加压系统包括：直接荷载（堆载、超载）、真空预压、降水预压、电渗排水等。排水系统有水平排水垫层和竖向排水体构成，主要起到改变地基土原有排水边界条件、缩短排水距离、增加孔隙水排出的途经[1][2]。预压排水固结法处理桥坡软基设计的关键是：确定预压荷载的大小、确定预压时间、排水系统的合理布置、工后沉降的合理预估。预压排水固结法适用于处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘土地基。比较起来，堆载

4、预压施工简单、造价较低，但工期较长，因此一般只应用于容许工后沉降标准低或路堤填土高度不大的路段；超载预压可以加快预压期的沉降量，缩短预压时间，尤其有效地减少有机质土、泥炭土等在永久荷载下的次固结沉降，但施工过程中必须注意控制地基土的稳定性；真空预压法适用于加固区形成稳定负压边界条件的大面积软土地基的加固，该法造价较高，且由于真空度延深度衰减，其加固深度有限；降水预压最适用于砂性土或软粘土层中存在砂或粉土的情况。1.2复合地基加固法复合地基是软弱地基中设置有散体材料或弱胶结材料构成加固，与桩间土一起共同承担建筑荷载。桩柱体对桩间土主要起置换和挤密两种加固作用。复合地基按

5、增强体的性质可以分为：散体材料桩（砂石桩、碎石桩、矿渣桩）和柔性桩（CFG桩、粉体搅拌石灰桩、水泥搅拌桩）[1][2]。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；同时应当注意，该法加固软基深度有限。因此当软土层深厚，而设计的桩身没有穿透整个软土层时，则桩尖下未经处理的软土层，由于上部处理土层重量增加、排水条件的改变，促使这部分土层沉降量增加，工后沉降反而增大。2．真空降水联合堆载预压法2.1方案要点浅层真空降水联合堆载预压快速加固深厚软土地基的工艺要点：浅层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；合理设置塑料排水板，

6、其作用是将深部的地下水引至井点的抽吸范围，同时将真空负压传至深部，从而加固深层软土；在地面维持约三个月的堆载（等载或超载）。现场布置如图1所示。2.2加固原理由机械真空泵抽真空产生压差（真空度），通过泥水分离器与轻型井点相连，在降水的同时，在砂井界面产生负压，作用于地基土；预先设置的塑料排水板通过天然浅埋砂层与砂井相通，从而在深层土体中产生负压效应；同时由于真空负压、降水和地面堆载形成附加压力，使地基深处的空隙水压力升高，进而使深部的空隙水沿塑料排水板提供的竖向排水通道流至浅层，由轻型井点系统排出。所以，在真空、降水和堆载三者的联合作用下，使得地基土压缩层范围内的地基

7、土在加固期内基本完成，从而使地基土的强度提高，压缩性降低。3．真空降水联合堆载预压法工程应用3.1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％，桥坡最大高度为3.57m。（2）工程地质条件该区域土层构造变化不大，分布较均匀，仅厚度及埋深稍有变化。软土层分布较厚，各软粘土层的物理力学指标及埋深情况见下表1：表1土层物理力学性质指标表层序土层名称埋藏标高孔隙比e含水量％压缩系数a1-2压缩模量ES1-2（Mpa）抗剪强度指标地基土计算强度kpaФ(°)C(kpa)③1灰色淤泥质粘土1.54～-3.471.2745.71.