排水堆载预压方法在沿海机场软基处理中的应用及效果分析

摘要：软基地基由于其强度低、压缩性高、易变形，工程性差，其不稳定性会导致建筑物出现不均匀沉降，沉降量大且不均匀，沉降速率大，这不仅加大了施工难度，还增加了工程建筑的安全隐患。固结度是评价其地基处理效果的重要指标，通过采用塑料排水板+堆载预压的处理方法后，可以大幅提高了地基的固结度及承载能力。

关键词：地基处理、堆载预压、沉降、固结度

0 引言：

堆载预压法是通过在地基表面堆加载荷（通常是土石等材料）来对软土地基施加预压荷载。这种方法的基本原理是通过荷载作用使地基土中的孔隙水压力增加，随着孔隙水的排出，土体逐渐固结，从而提高地基土的强度和稳定性。堆载预压法可控性较好，地基土沉降比较均匀，处理深度主要受堆载荷载大小及排水板长度影响，需要堆载土源。

本位结合浙江某机场地基处理实列，对排水堆载预压软基处理的效果进行了研究，并通过对沉降数据的分析得出了合理的结论。由于该机场场址由填海造陆人工吹填形成，填海造陆的地基基本都为软基，该区域的地表特征和土层分部具有一定的代表性，因此研究的结果具有一定的意义。

1  工程概况及背景

浙江某通用机场飞行区等级为2B，新建一条长800米、宽30米的跑道，两侧各设9m宽道肩，总宽48m。在跑道与机坪之间规划2条垂直联络道，垂直联络道长179.5m（跑道边到站坪边），宽15m，两侧各设5m宽道肩，总宽25m。在跑道西南侧建设9个B类站坪机位和4个直升机位。机坪南北方向长152.9m和120m，东西方向宽331m，面积46060㎡。

根据地勘资料显示﹑本场址地基土上部具软弱土地基特点，强度低、压缩性高、易变形，工程性差，回填前宜对淤泥质粉质黏土进行预处理，本项目采用插塑料排水板+堆载预压的处理方式进行地基处理，施工区域为飞行区道面影响区，面积为142000㎡，本文介绍了排水堆载预压软基处理方案，根据实测结果分析了软基处理效果。

2  地质条件及主要岩土工程问题

2.1  场地地貌及地质条件

本场地地貌类型属于邵宁平原南端，属第四系滨海冲积地层及海积地层。场地为近代（15年）人工围垦的滩涂地，地势基本平缓。其中自然冲海积而成的地形标高在1.0m左右，场地已进行人工吹填，标高在2.0～5.2m。根据勘察报告，本场地自地表以下20.70m范围内的地基土土的类型主要有冲填土，淤泥质粉质黏土，黏质粉土，砂质粉土夹粉砂，粉质黏土，根据土的成因时代、结构和工程地质性质综合分析可划分为4个工程地质层组，6个土质单元体，各土层分布情况详见工程地质剖面图：

2.2  吹填土问题

第层冲填土为近期人工填土，主要由黏质粉土组成，其次为砂质粉土，该层具有结构松散、固结程度低、土的变形大等特点。现虽有人工压实预处理，但从勘察结果看该层压密度及均匀性尚不能达到本工程直接利用。未来在上部荷载作用下，容易发生沉降变形。

2.3  原地基问题

场区吹填前为养殖鱼塘，吹填过程中仅对原地表杂草、垃圾进行清除，塘底淤泥及塘梗未进行有效处理，增加了地基的不均匀性。

本场地上部存在第②层淤泥质粉质黏土，该层土为近期滩涂敞开式人工围塘后淤积地层，厚度0.5～3.4m。该层具有强度低、压缩性高、易变形，工程性差等特点，在上部结构荷载作用下，容易产生沉降或不均匀沉降，造成道面结构破坏。因此本场地地基处理主要是解决工后沉降问题以满足设计要求。

3  技术要求及方案实施

3.1  主要施工工序

场地平整清表→开挖盲沟→铺设中粗砂垫层（50cm）→插塑料排水板（长度6.5m）→土方填筑堆载.

3.2 主要技术指标

①砂垫层采用中粗砂，含泥量要求不超过3%，碾压后干密度要求不小于1.60g/cm3，渗透系数应大于1×10-2cm/s；

②塑料排水板：采用原生SPB-B型板，宽度100mm，厚度4.0mm，插板间距1.30m，等边三角形布置，排距1.13m，插板穿透②层淤泥质粉质黏土层。保证插板深度6.5m且需满足进入③1黏质粉土层。

③堆载土方采用外借用于土面区回填土方，堆载完成标高7.0m（平均堆载高度3.2m）。

④堆载预压时间不少于6个月，堆载区域内平均固结度达到90%，且连续10天沉降速度不大于1.0mm/d后方可卸载。

3.3  堆载与卸载施工要求

①要求堆载面积不小于道面影响区，堆载过程中应严格控制加载速率，分级荷载大小要适宜，保证在各级荷载下地基的稳定性。按在加载条件下，原地基竖向变形量不超过15mm/d控制，具体可根据原地基沉降观测点观测数据进行堆载速率控制。

②堆载时宜边堆边摊平，避免部分堆载过高引起地基的局部破坏。

③堆载过程中应对堆载土体进行压实，且满足自卸汽车与推土机的施工。

④预压土体必须在满足预压时间及沉降观测评估通过后卸载。

⑤卸载时应注意土方调配，挖掘机由一侧统一向前推进，不得乱采乱挖，杜绝超挖现象，时刻注意底部土层是否有反弹现象。

3.4  沉降观测点设置

为了通过沉降变形监测，研究地层的固结沉降过程，为判断地基的沉降与差异沉降提供依据。本工程对表层垂直位移、内部深层分层垂直位移、原地基垂直位移（标高约3.8m位置）、孔隙水压力及地下水位进行了为其不小于6个月的监测。其中表层垂直位移、内部深层分层垂直位移、孔隙水压力和地下水位堆载填筑完成后每周观测一次，原地基垂直位移在铺设中粗砂垫层时埋设，堆载期间每天观测一次、堆载填筑完成后每周观测一次。

4  地基处理效果

4.1  监测成果

在堆载体填筑过程中原地基沉降速率很快，在填筑达到设计要求的时，原地基沉降速率达到10～15mm/d，随着时间推移，沉降速率逐渐衰减，在满载120天后沉降速率开始下降至1-3mm/d，原地基垂直位移共19个观测点，在满载180天后，平均累计沉降325.1mm，其中最大值385.8mm，最小值297.6mm；且各观测点最后连续10天沉降速度均小于1.0mm/d。

分层垂直沉降共19组，每组5个点，总计95点，其中最大沉降值为182mm（PDFC06-5m），最小沉降值为25mm（PDFC05-15m），分层沉降曲线显示土体上、中部沉降较大，下部沉降较小。

表层垂直位移共设置43个观测点，最大沉降531mm，最小沉降416.9mm。

孔隙水压力共设置19个观测点，在开始阶段，孔隙水压力消散很快，后期逐渐趋于平缓，变化不大。从曲线上可以看出，由于土质条件的不同，各测头的消散速率不一，消散值也有差异，渗透性强的土层，孔隙水压力消散快，对粘质粉土中的孔隙水压力消散则相对较慢。

4.2  固结度计算

固结度计算采用：对数配合法（实测沉降s-t曲线），根据变形-时间曲线上选择加载施工期一半时间为起点，分别取等时间间隔的3个时间t1、t2、t3对应的沉降量分别为S1，S2，S3。

其中：Sꝏ—最终沉降量

St—实测最终沉降量

Ut—计算固结度

S1、S2、S3—取加载施工期一半的时间点为起算点，分别取等时间间隔的3个时间t1、t2、t3。对应的沉降量分别为s1、s2、s3。

4.3  标贯试验

为验证堆载预压效果，在堆载预压前选取了6个点位，采用原位试验对原地面以下6米进行了标贯试验，每隔1m试验一次，标准贯入平均击数为11.44击。堆载预压完成卸载后在同一区域进行了标准贯入试验，试验结果为标准贯入平均击数18.22。

综上所述采用插板堆载预压地基处理在满载180天后可满足设计要求不小于90%的固结度，且连续10天沉降速率不大于1mm/d，堆载预压也大幅度提高了地基承载力。

5  结论

①通过监测资料分析结果得出，对于吹填土﹑淤泥质粉质粘土地基采用排水堆载预压处理方法，可以使加固范围内的土层固结度达到设计要求，加固效果非常明显。

②插入塑料排水，增加了土体中竖向排水通道，在荷载作用使地基土中的孔隙水压力增加，随着孔隙水的排出，土体逐渐固结，从而提高地基土的强度和稳定性。

③通过地基处理前后的标贯试验对比得出，采用排水堆载预压处理后，地基承载力得到了大幅提高。

④排水堆载预压在类似工程中应用是可行的，在处理类似软土地基是可行的。

参考文献：

1.《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

2.《吹填土地基处理技术规范》（GB/T51064-2015）

3.李松，陈秋南，王建东.堆载预压处理吹填砂软土地基的固结度分析[R]道路工程，西部交通科技2010-5

4.姜增国，姚治安.真空预压方法在沿海软基处理中的应用及效果分析，岩土工程技术，2005年2月

5.张甲峰，钱建固，张合青，等. 塑料排水板联合超载预压处理超大面积深厚软基的数值分析［J］. 岩土工程学报，2013（s2）892- 896.

6.董志良，张功新，等.天津滨海新区吹填造陆浅层超软土加固技术研发及应用，岩土力学与工程学报，2011年5月

7.高 语，高 艳.真空预压法在滨海港软基中的应用研究，路基工程，2022年第2期

8.王志文，翁训龙.浦东机场西货运机坪深层软基处理施工工艺研究，福建建筑，2011年第7期