堆载预压法在厂房软土地基处理中的应用

佘清荣

(福建省华厦能源设计研究院有限公司 福建福州 350003)

0 引言

随着我国的经济发展，东南沿海地区建筑用地日趋紧张，在滨海软土地区建设开发势在必行。该地区软土具天然含水率大、压缩性高、抗剪强度低等特点。对厂房工程来说，在施工期以及工后沉降期，均会产生相当大的沉降和沉降差，且沉降的时间较长，如果不处理或处理不当，就会造成地基失稳，使地面沉降过大或沉降不均匀[1]，导致仪器设备无法正常使用，势必影响生产作业。因此，对软土地基选择合适的处理方式十分必要。本文拟以一定代表性的福州地区某新建厂房为例，综合分析堆载预压法在其地基处理中的应用，以期能为相同地区的软土地基处理提供一定的参考和借鉴。

1 工程概况

某厂房工程位于福州市滨海区，主体结构采用桩基础，地貌单元主要为淤积平原地貌。场地上部岩土层主要为：回填细砂层①，场地内遍布，堆填时间小于4年，未分层堆填及夯实，松散为主，层厚3.10m～6.50m，平均厚度4.86m；淤泥层②，流塑，局部地段夹透镜体状中砂层，先期固结压力值为56～71kPa，为欠固结土，场地内遍布，层厚7.20m～20.10m，平均厚度14.45m；粉质黏土层③，可塑～硬塑，部分地段分布，厚度1.00m～3.50m；残积砂质黏性土层④，可塑～硬塑，部分地段分布，厚度2.20m～5.30m；全风化花岗岩层⑤，密实，部分地段分布，厚度2.30m～6.10m；强风化花岗岩层⑥，密实，场地内遍布。场地内的地下水主要为赋存于回填细砂层①中的孔隙潜水，透水性中等，富水性强，受大气降水和地表水等影响，稳定水位埋深在1.10m～1.50m之间；以及分布于风化岩层中的孔隙承压水。

勘察资料显示，场地内的淤泥层②具含水率高、强度低、渗透性差等特点，且厚度及深度分布不均。现场地整体较平坦，根据设计地坪标高，现场地仍需向上回填1.50m～2.00m。现状填土层堆填时间小于4年，考虑到后期回填土将进一步引发现状填土层和软弱地基土产生较大的沉降及沉降差，可能导致后期厂房内部地坪、道路、管线及景观等发生破坏，故需对场地内地基土进行处理。

2 软基处理方法

堆载预压法作为一种成本低、损耗小、施工便捷的地基处理方法，目前广泛应用于对各类软弱地基的处理。通过分级堆土施加荷载、排水板排出软土地基中的孔隙水，促使地基提前固结沉降以提高地基的强度，对于大面积的软基工程有较好的加固效果[2-3]。

综合该场地的岩土工程地质条件、水文地质条件和场地各区的用途及其使用要求，采用堆载预压法对软弱土层进行处理。施工顺序为：场地整平至标高3.00m→设置排水盲沟→铺设厚0.30m水平排水砂垫层→插设竖向排水板→回填并分层碾压砂土至设计高程→预压固结时间不少于4个月→检测，待沉降基本稳定后，方可进行地下管线、道路、景观等施工。

塑料排水板采用SPB-A型、SPB-B型，正方形布置，间距1000mm，排水板长度应进入淤泥层②下卧的粉质黏土层③或残积砂质黏性土层④或全风化花岗岩层⑤或强风化花岗岩层⑥不少于0.50m。地面堆载采用砂土或砂质黏性土，回填过程应分层进行，堆载高度以高于设计地面整平标高(4.10m)不小于0.60m为准，加荷速率宜为6kPa/d。

3 软基处理效果分析

分析场地软基处理前后的地基处理效果，在软基处理前后分别布置7个钻探取样孔和7个十字板剪切试验点，并在堆载过程中布置25个表层沉降监测点。本文主要通过表层沉降监测、室内土工试验和十字板剪切试验，对场地软基处理结果进行综合分析评价。

3.1 表层沉降观测

场地共布置25个表层沉降监测点，排水板施工完成后同时完成附近监测点的埋设。加载期间每周观测约2次，加载完成后每2周观测一次，监测周期至软基处理达到要求并卸载后。

表层沉降监测结果表明，场地平均沉降量为182.65mm。场地最大沉降量为508mm，该区域淤泥厚度较大，集中填筑、碾压时，最大沉降速率达到15.3mm/d。根据表层沉降实测变形量与时间的关系曲线，推算最终沉降量，进而计算土体固结度。计算结果表明，在卸载后，土体的平均固结度为89.4%，大于设计要求固结度85%。卸载前8d，各监测点沉降速率最大值为2.4mm/d，最小值0.26mm/d，平均值为0.77mm/d，满足设计要求地表沉降速率连续5d不大于2.5mm/d。根据监测期间各点地表沉降速率得到地表平均沉降速率曲线，如图1所示。

图1 地表平均沉降速率曲线图

3.2 室内土工试验

对软基处理前后所取的原状淤泥层②土样进行室内常规土工试验、压缩试验和直剪快剪试验。试验结果统计表明，软件处理后场地内淤泥层②的物理力学性质有所改善。其中，淤泥层②的含水率、孔隙比有所降低，湿密度、压缩模量、粘聚力和内摩擦角(直剪快剪)有所增大。

软基处理前后淤泥层②的主要物理指标统计如表1所示，取样深度以处理后场地高程为准。从表中统计结果可以看出，淤泥的物理力学性质的变化率随深度增加逐渐降低，说明堆载预压效果随深度增加逐渐减弱。

3.3 十字板剪切试验

对软基处理前后的淤泥层②分别进行十字板剪切试验，以测定其不排水抗剪强度。根据试验结果，软基处理前，淤泥层②的原状土不排水抗剪强度为19.7kPa，灵敏度为5.6，属高灵敏土。软基处理后，淤泥层②的原状土不排水抗剪强度为24.3kPa，增幅为23.4%。软基处理前后淤泥层②原状土不排水抗剪强度对比曲线如图2所示。软基处理后原状土不排水抗剪强度平均强度增幅曲线如图3所示。

表1 软基处理前、后淤泥层②主要物理力学指标统计表

图2 淤泥层②原状土不排水抗剪强度对比曲线图

图3 淤泥层②原状土不排水抗剪平均强度增幅曲线图

由图可知，软基处理后，场地内淤泥层②原状土不排水抗剪强度的平均增幅随深度增加逐渐减小，说明堆载预压的加固效果随深度逐渐减弱。

4 结论

(1)通过表层沉降观测、室内土工试验和十字板剪切试验，综合分析表明，该工程通过“堆载预压法”加固处理后，场地内淤泥层②物理力学性质均有明显改善，该方法在本厂房工程中的应用是适宜的，可为类似软基处理工程提供参考。

(2)淤泥层②的强度增长在层面下约2m范围以内区域明显大于下部区域，且堆载预压效果随深度增加逐渐减弱。

(3)根据勘察资料，该厂房工程下卧淤泥层②厚度差异较大，且局部地段含有薄层状或透镜状砂层，建议在后续软基处理设计或施工时，应视淤泥层②厚度适当调整相关参数，必要时选择强度高的塑料排水板并采取引孔措施。

(4)建议在厂区内地坪施工完成后，密切关注场地荷载的变化情况，重视厂区内管线、道路等的沉降变形。通过设置长期的变形观测点，继续了解后续场地的沉降量及差异沉降情况，必要时及时采取措施。