陈旭1 陈浩泽2
1.身份证号码：33068219890xxxx910；2.身份证号码：3306821989xxxx0910
摘要：作者结合施工经验介绍了预压法在软土地基加固中的施工方法和施工工艺，阐述了预压法在软土地基加固技术在工程中的重要性。
关键词：软土地基；加固；预压法施工技术
软土地基加固的方法很多，且地基基础的造价占整个工程的比率越来越大，在工程实践中发生的各类地基基础问题不仅严重影响工程的质量和进度，而且造成较大的经济损失，所以软土地基加固技术在工程中尤为重要。某改造工程中的软土地基加固所采用的预压施工技术。
1 预压法性能介绍
预压法是在建筑物前，对建筑场地进行预压，使土体中的水通过砂井或塑料排水带排出，使地基逐渐固结和沉降，同时强度逐步提高的方法。预压法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基的沉降和稳定问题，该方法可使地基的沉降在加载预压期间就基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时，可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。预压法分为加载预压法和真空预压法两类。加载预压法就是在建筑物建造之前，在建筑场地进行加载预压，使地基的固结沉降基本完成，提高地基土强度的方法。对于在持续荷载下体积会发生很大的压缩和强度会增长的土，而又有足够时间进行压缩时，特别适用这种方法。真空预压法在需要加固的软粘土地基内设置砂井或塑料排水带，然后在地面铺设砂垫层，再在其上覆盖一层不透气的密封膜使之与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空泵抽气使膜内保持较高的真空度，在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力，孔隙水逐渐被吸出从而达到预压效果，施工时必须采用措施防止漏气，才能保证必要的真空度。值得注意的是，对于在加固范围内有足够水源补给的透水层又没有采取隔断水源补给措施时，不宜采用真空预压法。预压法由排水系统和加压系统两部分共同组合而成。采用预压法处理地基时，预先通过勘察查明土层在水平和竖直方向的分布和变化、透水层的位置及水源补给条件。通过土工试验确定土的固结系数、孔隙比和固结压力关系、三轴试验抗剪强度以及原位十字板抗剪强度。
2 预压法的施工方法
2.1 竖向排水体尺寸
（1）砂井或塑料排水带直径 砂井直径主要取决于土的固结性和施工期限的要求。砂井分普通砂井和袋装砂井，普通砂井直径可取300～500 mm，袋装砂井直径可取70～100 mm。塑料排水带的作用及设计计算法与砂井相同。塑料排水带的当量换算直径可按下式计算：
Dp = 2a（b + δ）/π
式中 Dp ———塑料排水带当量换算直径；
a ———换算系数，无试验资料时，可取a = 0.75～1100；
b ———塑料排水带宽度；
δ———塑料排水带厚度。
（2）砂井或塑料排水带间距 砂井或塑料排水带的间距可根据地基土的固结特性和预定时间内所要求达到的固结度加以确定。通常砂井的间距可按井径比n（n = de/dw，de 为砂井的有效排水圆柱体直径，dw 为砂井直径）确定。普通砂井的间距可按n = 6～8 选用；袋装砂井或塑料排水带的间距可按n = 15～20 选用。
（3）砂井排列方式 砂井的平面布置可采用等边三角形或正方形排列。一根砂井的有效排水圆柱体的直径de 和砂井间距s 的关系按下列规定取用：当等边三角形布置时，de = 1.05 s；当正方形布置时，de = 1.13 s。
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（4）砂井深度 砂井的深度根据建筑物对地基的稳定性和变形要求加以确定。对地基抗滑稳定性控制的工程，砂井深度至少应超过最危险滑动面2 m。对沉降控制的建筑物，如压缩土层厚度不大，砂井宜贯穿压缩土层；对深厚的压缩土层，砂井深度根据在限定预压时间内消除的变形量来确定，若施工设备条件达不到设计深度，则可采用超载预压等方法来满足工程要求。若软土层厚度不大或软土层含较多的薄粉砂夹层，预计固结速率能满足工期要求时，可不设置竖向排水体。
2.2 加载数量、范围和速率的确定
（1）加载数量 预压荷载的大小，根据设计要求确定，通常可与建筑物的基底压力大小相同。对于沉降有严格限制的建筑，应用超载预压法处理地基，超载数量应根据预定时间内要求消除的变形量通过计算确定，并宜使预压荷载下受压土层各点的有效竖向压力等于或大于建筑荷载所引起的相应点的附加压力。
（2）加载范围 加载的范围不应小于建筑物基础外缘所包围的范围，以保证建筑物范围内的地基得到均匀加固。
（3）加载速率 加载速率与地基土增长的强度相适应，待地基在前一级荷载作用下达到一定的固结度后，再施下一级荷载，特别是在加荷后期，更需严格控制加载速率。加载速率应通过对地基抗滑稳定计算确定，以确保工程安全。但直接而可靠的方法是通过各种现场观测来控制，边桩位移速率应控制在3～5 mm/d；基竖向变形速率应≯10 mm/d。
3 预压法的施工工艺
3.1 砂井施工
砂井施工先在地基中成孔，再在孔内灌砂形成砂井。砂井的灌砂量，按井孔的体积和砂在中密时的干密度计算，其实际灌砂量不得小于计算值的95 %。灌入砂袋的砂宜用干砂，并应灌制密实，砂袋放入孔内至少应高出孔口200 mm，以便埋入砂垫层中。砂井成孔施工方法有振动沉管法、射水法、螺旋钻成孔法和爆破法四种。沟海线电气化改造工程中主要采用振动沉管法和螺旋钻成孔法两种。
（1）振动沉管法，是以振动锤为动力，将套管沉到预定深度，灌砂后振动、提管形成砂井。采用该法施工不仅避免了管内砂随管带走，保证砂井的连续性，同时砂受到振密，砂井质量较好。
（2）螺旋钻成孔法，是用动力螺旋钻钻孔，属于干钻法施工，提钻后孔内灌砂成型。此法适用于陆上工程、砂井长度在10 m 以内，土质较好，不会出现缩颈和塌孔现象的软弱地基，该工艺所用设备简单而机动，成孔比较规整，但灌砂质量较难掌握，对很软弱的地基也不太适用。以上成孔方法，必须保证砂井的施工质量，以防缩颈、断颈或错位现象的发生。
3.2 袋装砂井施工
袋装砂井是用具有一定伸缩性和抗拉强度很高的聚丙烯或聚乙烯编织袋装满砂子，它基本上解决了大直径砂井中所存在的问题，使砂井的设计和施工更加科学化，保证了砂井的连续性；设备实现了轻型化，比较适应在软弱地基上施工；用砂量大为减少；施工速度加快，工程造价降低，是一种比较理想的竖向排水体。砂袋中的砂用洁净的中砂，砂袋的直径、长度和间距，应根据工程对固结时间的要求、工程地质情况并通过固结理论计算而确定。袋装砂常用的直径为70mm，其长度主要取决于软土层的排水固结效果，而排水固结效果与固结压力的大小成正比。由于在地基中固结压力随着深度而逐渐减小，所以，袋装砂井有一个最佳有效长度，砂井不一定打穿整个压缩层。当软土层不太厚或软土层以下有砂层，且施工机具具备深层打入能力时，则砂井尽可能地打穿软土层，这对排水固结有利。
至于袋装砂井的间距，固结理论计算表明，缩短间距比增大井径对加速固结更为有效，即细而密的方案比粗而疏的方案效果好。当然砂井亦不能过细、过密，否则难以施工，也会扰动周围的土体。当袋装砂井的直径为70 mm 时，井径比为15～25，其效果理想。袋装砂井的施工。首先用振动贯入法、锤击打入法或静力压入法将成孔用的无缝钢管作为套管埋入土层，到达规定标高后放入砂袋，然后拔出套管，再于地表面铺设排水砂层即可。用振动打桩机成孔时，一个长20 m 的孔约需20～30 s，完成一个袋装砂井的全套工序，亦只需6～8 min，施工十分简便。由于袋装砂井断面小，重量轻，减轻了施工设备重量，简化了施工，提高了打设效率。
论文作者:陈旭1,陈浩泽2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/6
标签：预压论文; 地基论文; 土层论文; 直径论文; 间距论文; 加载论文; 荷载论文; 《防护工程》2018年第25期论文;