堆载预压联合强夯处理超软土地基

何相甫 王 强

(1.四川君正建筑工程有限公司，四川 宜宾 644000； 2.中交三航宁波分公司，浙江 宁波 315000)

堆载预压联合强夯处理超软土地基

何相甫1王 强2

(1.四川君正建筑工程有限公司，四川 宜宾 644000； 2.中交三航宁波分公司，浙江 宁波 315000)

以温州港乐清湾港区一期道路堆场工程为例，介绍了堆载预压联合强夯处理超软土地基的施工工艺，通过实践证明，该方法可以有效的处理超软土地基，缩短工期，节省材料，解决沉降和稳定问题，达到节约成本的目的。

超软土地基，塑料排水板，堆载预压，强夯法，加固效果

堆载预压联合强夯法是针对沿海地区软土地基的独有工程特性，综合堆载预压法和强夯法而成的一种软土地基加固技术，加固机理是通过设置水平和竖向排水体系，使软弱土层在静荷载(上部填土)、动荷载及其持续的后效力超载作用下，多次发生孔隙水压力的大幅度升降，快速排水体系将孔隙水不断排出，并借助塑料排水板的水柱效应使深部软土也受到夯击影响，从而使加固深度范围内土的抗剪强度不断提高，土颗粒逐渐靠拢、孔隙比逐渐减小、施工沉降加大、地基土成为超固结土，以达到软土地基加固的目的。

1 工程概况

1.1 工程简况

温州港乐清湾港区一期道路堆场工程位于温州市乐清湾南侧，该工程合计总面积约53.8万m2，整个场地现状地面为约2 m深的吹填砂，平均标高为+4.000 m，其中斗轮机基础采用塑料排水板堆载预压联合强夯法，塑料排水板底标高为-26.000 m，处理深度达30 m，属于超软土地基。

1.2 工程地质情况

根据勘察报告，将天然地基土划分为3个地基土层及其亚层，分别描述如下：①1灰黄～灰色淤泥：近流泥，主要分布在海堤西侧，但不太稳定，层厚一般为1.1 m～3.7 m；①2灰黄色填砂：饱和，稍密～中密，为海堤建造时地基处理铺垫的砂垫层，以粉细砂为主，砂质较纯，颗粒均匀。分布在引桥根部、海堤西侧，该层顶板标高+0.64 m～-1.73 m，层厚9.1 m～13.2 m。标准贯入击为15击～25击；①3灰黄～灰色淤泥：饱和，流塑，分布较广，且较稳定，一般为12.0 m～24.0 m；①3t灰黄～灰色砂质粉土：饱和，松散，土质均匀，仅以透镜体状零星分布在①3灰黄～灰色淤泥层上部，且厚度较薄，层厚一般为0.2 m～0.7 m；②1灰色淤泥质粘土：饱和，流塑，分布广泛且厚度较大。顶板标高一般为-11.0 m～-32.0 m，层厚度10.0 m～23.0 m；②2灰色粘土：饱和，软塑～可塑偏软，土质均匀，分布不稳定，局部缺失，顶板标高一般为-29.2 m～-48.0 m，层厚一般为5.0 m～15.0 m；②2t灰色粉细砂：饱和，松散～稍密，土质不均，该层以透镜体状零星分布在②2灰色粘土中，层厚一般为5.0 m～15.0 m；③灰色～浅灰绿色粉质粘土:局部为浅灰黄色，软塑～可塑偏软，土质不均，分布极不稳定，零星分布在拟建场地，顶板标高一般为-42.8 m～-55.0 m，层厚一般为1.0 m～4.5 m。

2 地基处理方案设计

本工程堆载预压首先在现有砂垫层上打设塑料排水板，采用高性能C型排水板(性能指标详见表1)，间距1.1 m，正方形布置，排水板平均长30 m；然后分层吹填海砂堆载预压，第一层高4 m、稳压时间3个月，第二层高3 m、稳压时间4个月；稳压结束后卸载，整平场地后进行强夯，第一遍采用1 800 kN·m进行点夯，夯点间距4 m，正方形布置，每点夯不小于8击，跳档夯，第二遍采用800 kN·m普夯。地基处理后进行检测，设计技术要求为连续两次(5天一次)的表层沉降不大于10 mm，地基固结度不小于90%。

表1 高性能C型塑料排水板性能指标

3 软基处理

3.1 塑料排水板施工

砂垫层顶面标高验收后进行塑料排水板施工，施工程序：施工准备→板位测量放样→插板机移机定位→安装排水板→沉管插板→提升套管及回带测量→切割排水板→回填排水板板孔→验收。由于本场地经过一期真空预压后，再次插打塑料排水板非常困难，为保证插打质量，选用改装加固的DJG30门式插板机和激振力为210 kN的DZ30A弹簧振动锤，为确保顺利穿透真空预压时铺设的竹排和土工织布，在桩靴前加一个三角形钢刀片。另外，联合运用四种方法保证排水板底标高：1)插管前端的鸭嘴增长10 cm，使其更扁；2)鸭嘴上插卡链子由9环增长为11环；3)插管内灌水，增加排水板重量和降低插管壁与排水板间的摩擦力；4)超打50 cm。

3.2 堆载预压施工

1)吹填施工。

塑料排水板施工完成并验收合格后进行堆载预压施工，本次堆载用料采用吹填海砂，分两次堆载，第一级堆载断面尺寸为：底宽46 m，顶宽34 m，高度4 m，稳压时间3个月，然后进行第二次堆载，第二级堆载断面尺寸为：底宽30 m，顶宽21 m，高度3 m，堆载至7 m高，稳压不少于4个月。首先吹填两侧的砂袋围堰，第一级砂袋围堰分四层，每层高1 m，每层宽分别为8 m，7 m，6 m，5 m，然后分层吹填堤心砂，根据加载期地基处理中心区竖向沉降每昼夜小于15 mm的设计要求，分层高度控制在30 cm～50 cm。吹填尾水采用自然排水的方式，通过围区口门排入海里。第二级加载类似第一级。

2)卸载施工。

在达到堆高7 m、稳压不小于4个月和沉降数据达到连续10 d每日沉降量均小于1 mm时进行卸载，先向围堰内注入海水将堤心砂溶解，用泥浆泵将砂浆通过软管输入两侧的堆煤场，两侧的袋装砂采用挖机配合推土机进行卸载。

3.3 强夯施工

卸载完成并经验收合格后，进行强夯施工。首先与监理工程师现场选择面积为50 m×50 m的区域进行试夯，结合设计要求，确定了强夯参数：两遍点夯夯点间距4 m×4 m，正方形布置，隔点跳夯；夯锤重15 t，落锤高度12.5 m，夯击能量1 800 kN·m；每点夯击数10击，最后2击平均夯沉量不大于5 cm；夯击间隔时间14 d；置换深度4.5 m，置换材料选用级配良好的卵石。普夯夯点间距2 m×2 m，夯印搭接1/3锤底直径；夯锤重10 t，落锤高度8.5 m，夯击能量800 kN·m。强夯结束后，采用激振力为270 kN重型振动压路机碾压6遍，每遍间隔时间4 h，碾压搭接宽度30 cm。

4 处理效果分析

4.1 总体效果

通过监测数据的分析，在地基加固施工期间，监测数据均在设计控制标准之内，经过堆载预压后，含水量已大幅度降低，加固效果良好，固结度均不小于90%，根据十字板剪切测试值，可认为在检测点位置深度15 m～28 m范围f≥75 kPa，承载力对应有所增加，满足设计要求。

4.2 主要监测指标分析

1)表层沉降观测。

以CJ6，CJ7为例，从图1表层沉降—时间曲线可以看出，曲线分三个阶段，堆载前期，沉降主要依靠自身的重力产生，曲线比较平缓，沉降量较小。堆载开始后，土体受到外部荷载作用，土体总应力增大，土体沉降曲线明显变陡。堆载结束后满载时，土体的沉降量逐渐减小，随着恒载时间的增加，沉降曲线逐渐变缓直至收敛。

施工满载大于120 d，从表2可看出沉降最大为CJ1和CJ3测点，实测最大沉降量为2 389.5 mm。各区卸载之前连续两次(10天一次)的沉降量不大于10 mm，即日均沉降不大于1 mm。并且经过计算各测点区域的固结度均不小于90.0%，满足设计要求。

表2 表层平均沉降量与固结度

2)孔隙水压力。

以KY2为例，从图2孔隙水压力—时间曲线上看，孔压曲线的每次突变都与外界荷载变化密切相关。三级堆载的施工期间，各测点孔隙水压力均发生突变，孔隙水压力明显增大，主要原因是堆载产生了附加应力，导致了土体受到的总应力增大，在堆载时期，大部分的附加应力主要由孔隙水压力承担，随着恒载时间的增长，孔隙水压力逐渐消散，土体之间的孔隙相对增大，在土体自身的重力作用之下，土体强度相应增大。经过计算，孔深30 m以上的土体消散明显，孔隙水压力平均消散程度达到90.0%，主要原因是在该深度范围内，塑料板的垂直向排水通道良好，土体强度提高较快。

3)深层土体分层沉降。

以FCJ4为例，从图3深层土体分层沉降累计—时间曲线可看出，分层沉降主要表现为靠近地表沉降量最大，随着孔深逐渐增大分层沉降量逐渐减小的规律。以分层沉降FCJ4为例，从图中同样可以看出，孔深30以上土体的压缩量占总压缩量的80%。施工区域内下卧软土层较厚，土的含水量较大、压缩性较高，在施工过程中的初期沉降速率均较大，表层至孔深14 m之间，沉降速率均大于2.0 mm/d，最大沉降速率为FCJ2-1，达到3.80 mm/d。自2014年6月份以后，分层沉降逐渐趋于稳定。

4)土工试验。

表3 加固处理前后土样主要物理力学指标统计对照表

经过表3加固前后的室内土工试验成果对比可知：经过堆载预压、强夯加固处理，含水率由原来的47.%～70.9%降低至41.8%～58.9%，最高含水率明显减少，减小幅度最大达16.9%，其承载力对应有所增加；加固后土体的孔隙比由原来的1.720～1.959提高到1.226～1.728，平均压缩模量由原来的2.05 MPa提高至2.36 MPa，增大幅度为13.1%，土质变硬，压缩性降低。经过前后对比可知，加固后的土质总体性能明显优于加固前的土质。

5)十字板剪切。

表4 十字板剪切试验成果统计对照表

5 总结与体会

1)堆载预压联合强夯法在处理软基时，可加固超深淤泥层，本工程加固深度为30 m以上。

2)插打塑料排水板和强夯施工前，必须进行现场试验，取得相关参数后才能进行正式施工。

3)在堆载施工时，监测必须及时、准确，有效指导堆载施工，加快堆载速度，节减堆载时间。

4)堆载预压联合强夯法工艺简单，可优势互补，达到节省材料，降低造价，能有效解决沉降和稳定问题，且工期相对较短。

[1] 叶书麟.地基处理工程实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.

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[3] 何伟东.强夯法与塑料排水板堆载预压法的研究分析和比较[J].建筑施工,2001(4)：121-122.

[4] JGJ 79—2012,建筑地基处理技术规范[S].

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On treatment of super-soft foundation with stack preloading joint dynamic compaction

He Xiangfu1Wang Qiang2

(1.SichuanJunzhengArchitecturalandEngineeringCo.,Ltd,Yibin644000,China;2.NingboBranch,CCCCNo.3HarborEngineeringCo.,Ltd,Ningbo315000,China)

Taking the road storage yard project in the first period of Leqingwan Port of Wenzhou Port as the example, the paper introduces the construction craft of the treatment of super-soft foundation with stack preloading joint dynamic compaction, proves by the practice that the method can be used to have the effective treatment of the super-soft soil foundation, to shorten construction period, save materials, and solve settlement and stability problem, so as to save the cost.

super soft-soil foundation, plastic drain board, stack preloading, dynamic compaction, consolidation effect

2015-01-09

何相甫(1979- )，男，工程师，一级建造师； 王 强(1984- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)08-0094-03

TU447

A