借助堆载预压原理处理地基工程事故

蒋新华

摘 要：堆载预压法是一种实用、有效的软基处理方法，在处理地基工程事故中，可利用该方法进行加固。简单介绍堆载预压法及其原理，然后结合实例分析地基事故的原因，并有针对性地提出处理方案。

关键词：堆载预压法；地基事故；软基处理；加固

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0090-02

地基是各类工程施工的基础，其强度和承载力直接决定着上部结构的安全和稳定。在实际施工中经常会遇到软土地基或土质较差的情况。如果直接在地基上面开展工程建设，由于上部荷载较大，地基极易沉降塌陷，破坏工程的稳定性，进而引发安全事故。这就要求对软土地基进行加固处理。堆载预压法是诸多加固方法中的一种，材料、设备简单，操作方便，在处理地基工程事故中有较好的效果，且应用广泛。

1 堆载预压法

堆载预压法，全称“堆载预压排水固结法”，主要用于处理软土地基。软土地基含水量大，土质疏松，承载力弱，通过对其加载预压，可将土体内的孔隙水排出。在固结过程中，原地基密实度增加，发生一定程度的沉降，强度也随之加强。然后在上面进行施工，便可避免不均匀沉降现象。该方法适用于各类软土地基，施工工艺较为简便，且材料、设备简单，不过需要有足够的时间，因此在工期不紧的工程中最为适用。当用于深厚的饱和软土时，堆载材料用量大，且排水固结时间长，会有一定的限制。按照预压荷载的大小，可将堆载预压分为超载预压和等载预压两种。

2 实例分析

某污水处理厂占地面积6 500 m2，日处理污水22 000 t。生物滤池是其中的重要部分，为钢筋混凝土结构，长34.5 m，宽31.6 m，深8.2 m。该厂所处位置地基承载力偏弱，且其内部结构存在不合理之处。滤池内部被划分为6个部分，池子内壁和外壁的厚度分别为250 mm和400 mm，池底板厚480 mm。另外，在池体平面的中部位置，沿横向、纵向各设置有一变形缝，宽度均为30 mm，缝内是橡胶止水带。对现场的地层土质进行勘察分析，发现该滤池的地层土质以粉质黏土和粉土为主。2012年，生物滤池所在位置发生不均匀沉降，引发严重的渗漏，阻碍了厂内正常工作。为挽救损失，经商量决策，最终决定采用堆载预压法进行处理。近两年来，生物滤池没有出现任何问题。

3 沉降事故及其原因分析

3.1 事故现象

在最初建设时，该生物滤池采用的是长5 m、直径为450 mm的石灰搅拌桩，布桩方式选择三角形方式，桩距为1.5 m，并要求复合地基承载力至少为140 kPa，在后来的施工中有所改变，调整为180 kPa。因其地基符合设计值，且大于设计值，因此无需进行处理。2012-04在闭水试验中，闭水高度比池底高出约1.5 m，试验中发现生物滤池东侧存在渗漏现象。同年7月南池槽底也出现明显的漏水现象，随后变形缝也开始漏水。7月底对渗漏处进行处理，接着在其他部位也进行了注浆处理。从生物滤料加载开始至第二次试水结束，整个过程中对其沉降变化共进行了8次观测记录，其中，最大沉降量为180 mm。

3.2 引发地基工程事故的原因

地基工程事故的发生，主要有两个原因：①生物滤池所处位置的地基土质较差，承载力低，测量结果显示其承载力仅为95 kPa，而基础底面接触压力达到了165 kPa。虽然在设计时对基础埋置深度的承载力进行了调整，但在实际施工中满载时，为了使试水观测更加方便，并没有对基槽土进行回填，以至于调整后的承载力也存在某些缺陷。②生物滤池结构设计存在不合理之处，比如使用沥青麻丝进行填塞，并且也没有分层填料。滤池基础埋深4 m，虽是露天结构，但在工作时温差不会有大幅变动，因此，变形缝的设置并非十分必要。此外，由于变形缝的设置，破坏了滤池的整体结构，再加上填料不当，导致各处荷载分布不均匀，从而引起沉降现象。而变形缝内的橡胶止水带一旦断裂，必将导致严重漏水现象。

4 事故处理方案

4.1 堆载预压法

该方法在地基加固处理中发挥着重要作用，其技术要求为：①必须合理选择填料，禁止使用淤泥土；②对填筑好的路基加强管理养护，不得对其构成破坏；③堆载预压土时，保持顶面的平整；④观测沉降变化时，确保观测设备安全；⑤严格按照要求进行加压，控制好加压时间；⑥推算预压卸载时间时，需先对沉降进行评估，直至符合设计要求时才能卸载。

当地基土的孔隙体积超过80%时，虽含有部分气体，但也是以封闭气体为主，所以这时的土体为饱和土。在固结过程中可分为主固结和次固结两部分：主固结与孔隙水的排出速度密切相连，次固结取决于土骨架的蠕变速度。受附加压力的作用，饱和土内部孔隙水会不断排出，孔隙体积随之缩小。因此饱和土的固结，其实就是土体孔隙水压力的消散和有效应力不断增长的过程。

排水是堆载预压法的前提，包括排水、加压两个系统。排水系统通常可由在天然地基中设置竖向排水体，并在地面连以砂垫层构成，也可以直接利用天然地基土层自身的透水性。堆载预压法的排水系统以天然地基土层本身为主，其应用前提是软弱土层的厚度远远小于荷载面积。

4.2 事故处理措施

事故发生后，通过对现场状况进行仔细查看发现，滤池内的变形缝有明显的损坏，但其他部位都没有太大的损伤。因此在处理事故时，可将变形缝凿开约1.2 m宽，接着采用焊接的方式将原来的主筋帮条搭接在一起。然后按照后浇带的施工方法进行施工，并浇筑微膨胀混凝土进行处理，使结构更加完整，形成一个整体。在地基加固方面，如果需要加固，从实际情况来看只能在底板上打孔，对地基进行劈裂灌浆或渗透灌浆，但会留下一系列问题，比如底板上的孔在以后难以处理。而在水工结构中，根本就不允许打孔。如果加固处理从外侧开始，采用围箍的形式，加作三排深层搅拌桩，对于高灵敏度的粉土而言，后果并不清楚。对地质报告进行仔细的研究，认为原来的滤池在填料过程中虽发生了不均匀沉降现象，以至于变形缝遭到破坏，但现在整体堆载设计荷载两个月的情况已经相当于堆载预压地基。

该厂地质大致可分为6层，自上而下依次为粉质粘土、粉土、粉质粘土、粉土、粉细沙和粉土。第五层粉细沙的承载力较高，该层的变形问题可以不考虑；第二、四层的渗透系数较大，第三层土层较薄，其排水通道较近，是良好的堆载预压模型。该堆载后期平均沉降已达135 mm，沉降基本稳定，可认为地基已经被处理过，无需再次加固。

5 结束语

该污水厂的生物滤池发生渗漏后，对其地基做了加固处理，两年来没有出现任何渗漏或沉降现象，说明此次加固处理相当成功，同时也验证了堆载预压法在处理软土地基中的有效性。因此，在实际工程中，如果发生地基事故，不妨利用预压地基原理去解决复杂问题。

参考文献

[1]王可怡，陶建强.堆载预压法在软弱地基处理中的应用[J].建筑技术，2011，24（2）：172-174.

[2]庞军辉.堆载预压原理在处理事故工程中的应用[J].低温建筑技术，2010，24（10）：163-165.

〔编辑：刘晓芳〕