中国水电十二局国际工程公司 浙江杭州 310004
摘要：采用塑料排水板联合堆载预压技术在深厚软土地基处理中的应用，在软土处理中的结构设计和施工工艺要求，在堆载过程中对地表沉降、土层分层沉降和土层深部水平位移进行监测，证实该方法对于处理软体地基是经济、有效的。
关键词：堆载预压 塑料排水板 软土地基 原位监测
1引言
电力事业发展迅速，越来越多的火力发电厂工程在投入建设。大型燃煤电厂厂址有很多位于沿江或临海,而这些地方的地基则常由河流冲积层和滨海沉积物组成。 这些地区都沉积着巨厚的第4纪松散沉积物 ,深在 ( 3 ～ 20) m或更深 ,为高压缩性、高灵敏度、低强度、低渗透性的淤泥质粘性土层,具有含水量大，孔隙比大、抗剪强度小等特点。在这种软基上建造建筑物，会产生很大的工后沉降和差异沉降，通常需要对这类土进行进行处理才能建设。塑料板排水堆载预压法是在软弱地基中打设塑料排水板形成竖向排水通道，缩短排水距离，加速土层固结；在表层部铺设砂垫层作为横向排水通道；在垫层上部堆载以增加土中附加应力，使土体中孔隙水快速排出，加速土体固结，以最终达到提高地基承载力的目的。
2工程概况
印尼庞卡兰苏苏2×200MW燃煤火电项目位于印尼北苏门答腊岛，需处理的煤场位于项目东北侧马六甲海峡边上，面积约5万㎡，建筑物以斗轮机基础、干煤棚、转运站、输煤栈桥、碎煤机室、推煤机库、除铁间、煤泥沉淀池、尾部小室为主。
3工程地质条件
根据地质勘察资料，场地为海相沉积场地，上部为厚层饱和软土，抗剪强度和承载力均很差。不能作为天然地基持力层，所以电厂主要建（构）筑物的基础处理方案，煤场区采用堆载预压并结合布置排水板的工艺使该区0～24m的淤泥层排水固结，以满足该部位建筑物和堆煤对地基承载力和变形要求。
堆煤区域面积42212m2，堆煤最大高度13.5m，根据地勘报告，煤场顶层24m厚为淤泥质土，流塑，该层平均标准贯入试验击数值为小于5击，不排水抗剪强度17kPa，固结度23%，cv=2m2/年，ch=4m2/年，水平渗透系数kh=0.063m/年，竖向渗透系数kh=0.0315m/年，土孔隙率1.31~2.31，煤场地下水位深度-1m左右。
通过以上资料分析，土体饱和，压缩性较大，渗透性较低，这种土质工后会使建筑物产生大的沉降，因此需要对该场区进行处理，以减小沉降量，提高地基承载能力。
4处理方案选择
本场区内存在的深厚地承载力淤泥与淤泥质土，根据该工程场地条件可采用的处理方式有：排水堆载预压法、真空预压法与其他深层搅拌桩等复合地基处理法。其中深层搅拌桩复合地基处理深度受到限制，一般不超过18m，处理后的沉降较大，处理费用较高；真空预压法通过对软土地层在真空作用下进行排水固结，可大大缩短施工工期，但造价成本比普通成本要高。综合技术经济比较，在本工程中选用排水堆载预压法进行处理，堆载预压土可作为一个土体转运场，完成后多余的土方可用于场内回填，避免了受雨季影响取土困难的问题，并能节约施工成本。
5技术标准和技术要求
根据设计要求参考国内类似经验，本工程软基处理采用以下标准和技术要求：①地基承载力不下于100kPa;②工后沉降量：小于20cm；差异沉降量：小于1/500,50m范围内沉降差异小于10cm；④压实度：85%。
6固结法方案设计
堆载预压排水固结法是在地基土中设置塑料排水板等竖向排水体，然后加载预压，使土体孔隙水排出，逐渐加固，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。
煤场地基处理计划按两级处理，第一级加载2.5m土，土重度18KN/m3，休止期1个月，同期堆载，加载应分层加载，每层厚度0.8m；加载的原则是任意时刻地面上荷载不能超过相应时刻地基极限承载力，以免发生地基剪切破坏。同时，应根据现场观测资料控制加载速率。安全的施工控制标准：堆载预压边缘的水平位移的速率不应超过5mm/d，竖向变形不应超过15mm/d，孔隙水压力系数(?u / ?p)不大于0.6。电厂运行期间，煤场堆煤应分层、均匀、对称。
本工程采用插排水板堆载预压方法，设计如下：
排水设计：①插板：1.2m×1.2m和1.2m×1.5m间距（排水板间距一般区域均为1.5m，干煤棚和斗轮机基础外10m范围内排水板间距加密为1.2m），梅花形布置，插排水板平均深度为25m，以穿过淤泥层1m进行控制；②砂垫层：厚度0.3m；③盲沟：横向20m间距，周围设环形排水沟，直通排水口。
堆载设计：堆载按5.0m高度，粉质外运粘土。
沉降与固结：软土在填土荷载、设计使用荷载作用下的固结沉降为165cm，扣除次固结沉降5cm，允许工后沉降为10cm，固结要求为：U≥93.5%。在堆载预压条件下，填土工期100天，满载时间135天可以满足固结大于93.5%的要求。
按100天土方施工工期计算，本设计的固结计算结果如表2所示。
加载与预压：设计加载期100天，满载预压期135天，固结度大于93.5%，能够基本满足工后沉降要求。
7施工技术设计要点
7.1砂垫层：①砂垫层设计厚度0.3m；②材料要求：中粗砂，含泥量不大于5%；③用小型推土机配合人工一次回填，要求干容重大于16.5KN/m3；④砂垫层铺设要保证连续，不得断层，砂垫层铺设厚度与设计厚度误差不大于5cm。
7.2塑料排水板
（1）材料要求：塑料排水板断面尺寸4mm×100mm，具体技术要求指标见表2.
（2）施工要求：①插板孔位误差不大于5cm；②插板垂直偏差不超过1.5%；③入井插板必须完整无损；④插板应穿过淤泥下卧土层1.0m以上；⑤插板头留在砂垫层上长度不下于0.8m；插板深度误差不大于0.2m。
7.3盲沟
（1）材料要求：①土工布：土工布选用200g/㎡无纺型土工布，其技术要求满足：断裂延伸率≥40%；断裂强度≥6.5KN/m；渗透系数≥2×10-2/s；CBR顶破强度≥0.9KN；②碎石：粒径平均3~5mm、级配均匀的碎石，含泥量不超过3%。
（2）盲沟位置误差：①平面位置≤5cm；②沟底标高≤5cm；③盲沟高度≤5cm；④盲沟宽度≤5cm。
（3）搭接：土工布长度的搭接头不下于50cm，包裹搭接长度不小20cm。
7.4集水井：①施工误差：平面位置≤5cm；井底标高≤10cm；②集水井须与盲沟连通良好；③整个施工和预压过程中应及时抽水，集水井的水深不超过50cm；④集水井的护筒要高出预压土面0.5m，施工时注意保护。
7.5预压土：①预压土的压实度不做要求；②堆载不得过高，应及时整平；③预压土采取分两次等速加载，第一级荷载采取50KPa，第二级荷载采取50KPa，其中第一级预压荷载平均固结度达到80%左右时开始第二级预压荷载。
8观测与监测
软基处理现场观测和监测是软基处理工作的重要内容，因此也包括设计内容之中。本次设计软基处理现场观测及监测点布置如图1，具体项目如下：
平均固结度大于设计要求值，因此，根据上述监测结果认为本场地的软基处理已达到了设计要求。
（2）孔隙水压力：卸载前孔隙水压力已基本消散，孔压曲线趋于平稳，说明该场地的排水固结已趋于完成。
（3）测斜：在场地边缘位置埋设了4根测斜管，观测土体侧向变形情况。土体侧向变形的总体趋势是自上而下逐渐减小，满足工后水平位移要求。
9结语
通过上面的观测数据显示，对该软土地基处理的监测项目完全达到工后要求，说明插排水板堆载预压法对处理软土地基是理想的方法，具有成本低、速度快、排水效率高、对周围土体产生较小扰动，对降低工程造价，促进地基处理技术革新，使之更符合当代建设要求，具有十分重要的意义。该应用可以在我国沿海地区、东南亚地区临海的火电厂项目中得到推广及应用。
参考文献：
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[作者简介] 葛继承（1980-），男，本科，中国水利水电第十二工程局有限公司国际工程公司。
论文作者:葛继承
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/4
标签：预压论文; 地基论文; 孔隙论文; 荷载论文; 煤场论文; 淤泥论文; 排水板论文; 《防护工程》2018年第35期论文;