摘要：针对滨海软土地基存在含水量高、渗透性低和强度低的特性，福建省某道路软土地基采用塑料排水板进行加速排水处理。结合该道路软基的监测结果，研究该类地基处理方法的沉降变形规律。本文针对塑料排水板在滨海某软土地基中的应用监测案例，探讨这种处理方法的软基沉降变形规律，分析其处理效果，为同类工程提供参考。
关键词：塑料排水板；软基；沉降
1 工程概况
该工程位于滨海海相沉积软土区域内，场地地形平坦，高程位于3.5~4.6m之间。对该工程影响的主要地基土自上而下分为7层：素填土、粉质粘土、淤泥、粉土、粗砂、强风化花岗岩。其中，对工程影响最大的土层为第三层的淤泥层，其主要的物理力学指标为：重度为17.2kN/m3，含水量为63.4%，液限和塑限分别为50.3%和27.2%，塑性指数为23.1，孔隙比为1.57，经室内直剪试验测得其粘聚力为12.4kPa，内摩擦角为2.4°，现场十字板剪切测试的不排水抗剪强度位于7.9~17.6kPa之间，渗透系数为4.5×10-8cm/s。可以看出，该淤泥具有典型的含水量高、抗剪强度低、渗透系数低、孔隙比大的特性。该工程所经的软基区为填方路堤，路堤填土高度位于1.5~3.4m之间。该工程的建设周期仅为3年，为了缩短工程建设周期，尽快施工路面及其附属设施，减小工后沉降，经多方论证该软基路堤采用塑料排水板进行加速排水处理。
2 监测结果及分析
2.1 路基总沉降量
路基的总沉降量采用沉降盘的方法进行监测，路基表面埋设沉降盘，沉降盘中间打设一根沉降标杆，沉降标杆采用钢管连接而成，底端深入到强风化花岗岩内1.0m。通过不同时间量测沉降盘与沉降标杆顶端的竖直距离，可以获得相应时间的沉降量。路中、左路肩、右路肩、左坡角和右坡角处监测的总沉降量随时间和上部填土荷载的变化关系见图1所示。可以看出，各位置处的沉降量均随上部填土荷载的增大而增大，且沉降速率与填土速率有较好的对应关系，沉降基本处于稳定，即沉降量大约在填土结束后5个月才基本稳定。
将上述5个位置处监测的总沉降量与路堤水平距离的关系绘制在图2中，可以得到该路堤的弯沉盆，随着时间的持续，弯沉盆的曲率越来越大，即其深度越来越大，且弯沉盆的相对变形量逐渐趋于稳定。
图1 各位置处沉降量监测结果 图2 弯沉盆几何形态随时间的变化关系
2.2 路基的分层沉降
为研究不同土层在荷载作用下的压缩量和压缩层深度，该试验路段进行了分层沉降量监测。分层沉降采用分层沉降磁性环法，在路基不同深度内埋设磁性环，利用感应器探测出磁性环的深度，进而计算出不同深度处的沉降量。将分层沉降的测试结果整理绘制于图3。可以看出：（1）沉降量主要发生在路基14m深度内，由于该深度内主要为淤泥，以下为中粗砂和粉土层，由此可见，地基土层的压缩性质是决定压缩层深度的主要因素；（2）经塑料排水板处理后，80％左右的沉降发生在路基7m深度以内，其中5m深度以内的土层单位深度压缩量约为180mm/m；（3）在右路肩处，5m深度以内和5-7m深度以内的土层单位深度压缩量分别为140mm/m和80mm/m，而右坡脚处的土层单位深度压缩量仅为10mm/m，约是为前者的1/14。
2.3 路基的深层水平位移
在该试验路段的左路肩、右路肩和右坡脚位置处，埋设了测斜管，测斜管深度也打至下部的强风化花岗岩1m深度处，利用测斜仪测试路基的深层水平位移。在填土527d时对应的深层水平位移见图4所示。可以看出，水平位移所在的深度基本与分层沉降量的一致，基本位于14m深度以内，左路肩和右路肩的最大水平位移约为240mm，右坡脚的仅为50mm。最大水平位移量所在的深度有两种，一是左路肩和右路肩位置，最大水平位移在5.5m深度处，而右坡脚的位于地表附近处。
图3 路基分层沉降量 图4 路基的深层水平位移量
2.4 超孔隙水压力累积与消散过程
在本试验段路中的不同深度处埋设了孔隙水压力计，埋设深度分别为3m、6m、9m和12m四个深度，来监测超孔隙水压力随着上部填土荷载的累积和消散情况。其结果见图5所示。可见，（1）各个深度处的超孔隙水压力随着上覆荷载的增大而增大，当填土荷载达到设计高度后，超孔压不再增大，随着时间逐渐出现消散，表明塑料排水板起到了加速排水的作用；（2）填土速率较大时，孔压累积也较快；（3）随着地基深度的增加，填土荷载引起的超孔压逐渐减小，这是因为根据弹性力学理论，地基深度越大，上部荷载在地基内引起的附加应力越小，相应的超孔压也越小。
图5 路基超孔隙水压力随着填土荷载的累积与消散过程
3 最终沉降量预测
根据本工程场地的路中、左路肩、右路肩、左坡脚和右坡脚的监测点沉降实测结果，经过采用双曲线模型和指数模型预测最终沉降量，结果汇总于表1中。当沉降历时为527d时，计算得到固结度位于88.1%~94.8%之间。
4 结束语
塑料板排水法是沿海地区软黏土地基处理常用的方法，不仅能提高施工期基地稳定性，还可以减少工程的后期沉降，加快工程进度，节省资金。结合本论文的深入研究分析，有利于该技术的推广与运用。
参考文献：
[1]黄建华，张建勋，陈国周.饱和软土地基堆载预压排水固结沉降特性研究[J].贵州大学学报（自然科学版），2011.28（6）：87-93.
论文作者:吕利强
论文发表刊物:《北方建筑》2016年12月第35期
论文发表时间:2017/3/30
标签：深度论文; 路肩论文; 路基论文; 荷载论文; 孔隙论文; 土层论文; 位移论文; 《北方建筑》2016年12月第35期论文;