中国市政工程中南设计研究总院有限公司 430014
摘要：塑料排水板联合强夯法作为一种组合地基处理方法，采用“动静结合”的形式，吸收各单一处理方法的优势，使软土地基孔隙水通过设置的排水系统迅速排出，快速实现软土地基的固结。本文结合工程实例，阐述该组合方法的在滨海道路软基加固中的应用。
一、研究背景
城市道路区域覆盖率广、与社会运作、人居生活、交通出行以及经济发展息息相关，是城市整体运作、发展的载体，是国民经济和社会发展的基础，是城市的“空间引导产业”。
随着城市滨海区域战略开发、旅游产业及城镇化发展迅速，人们对畅通的出行、舒适的生活、生态的城市环境的要求日益强烈。滨海地区资源的开发利用、区域经济的发展、对外开放的扩展、人民生活水平的提高等，都有赖于滨海道路的发展。
然而修建滨海道路，需要面临滨海地区日积月累而形成的淤泥质地基。淤泥质土层具有承载力低、工程物理力学性质差等特点，在上部荷载作用下易引起地基过大沉降和不均匀沉降，容易使路基和路面产生较大沉降及变形，导致路面积水，地下管线变形或破损；
本文主要介绍塑料排水板联合强夯法在淤泥质软土地基加固处理中的应用。
二、加固机理
塑料排水板联合强夯法，又称为动力排水固结法。使用塑料排水板排水固结法及强夯法均存在加固效果不足、使用局限性大等局限性。本组合方法在静态的排水板排水的基础以一定时间间隔施加夯击能量，强夯重锤作为冲击荷载锤击土体，可产生竖向冲击波，冲击波通过垫层的扩散，施加于软弱土层，使软基内超孔隙水压瞬间升高，孔隙水沿着塑料排水板形成的竖向排水通道排出。随着夯击次数的增加，软弱土层的含水量、压缩性降低，土体强度及承载力增加，逐步固结。
该组合方法吸收了动力固结和静力地基处理方法的优点，适合于加固含水量高、压缩性大、工程性质差的淤泥质土地基。
三、工程实例
本滨海道路工程位某典型滨海城市，新建道路长约2km，道路红线宽25m，绿线宽35m，道路等级为城市次干道。工程所在地的地貌单元属海相沼泽化浅滩，沿线主要为海参、虾养殖池及盐田等，道路下方普遍存在软弱土层。
1.地质概况
道路建设场区原为海参池、盐田等。主要地质情况自上而下可分为四层：
（1）全新统人工填土层，素填土，回填黏性土为主，混淤泥质土，平均厚度2.92米。
（2）全新统海相沼泽化层，主要分为两层：淤泥质土，含少量有机质，见碎贝壳，厚约1.5~5.5m，含水量38.1%，孔隙比1.145，地基承载力特征值fak=50kPa；淤泥质粉质黏土，淤泥质粉质黏土厚度2.00~6.50m，含水量31.3%，孔隙比0.889，地基承载力特征值fak=100kPa。
（3）第四系上更新统统洪冲积层，粉质黏土，厚度1.00~3.50m，含水量25.1%，孔隙比0.718，地基承载力特征值fak=180kPa。
（4）基岩，白垩系青山群安山岩，地基承载力特征值fak=450kPa，变形模量E0=35MPa。
本工程大部分地段填土及淤泥质软弱土厚度约9.0～14.8米，属深厚软黏土地基。
2.软基处理加固技术应用
根据地质概况，道路下方存在较厚淤泥质土，必须采取有效的处理措施才能够满足道路、管线等的使用功能要求。根据现场实际情况及建设区域工程经验，采用塑料排水板联合强夯法。根据规范要求，为保证强夯路基安全，工程软基处理宽度为绿线外3m，处理宽度41m。
（1）排水板参数
1）材料。根据本工程软基处理深度，选用SPB-B型塑料排水板（100×4mm），纵向通水量≥25cm3/s，滤膜湿态横向抗拉强度≥20N/cm。
2）布置。综合考虑工程加固时间、软土情况及工程投资等因素，竖向排水板按等边三角形布置，间距d=1.2m。
3）换算直径。塑料排水板断面为100×4mm时，其排水加固地基的效果与直径D=7cm的砂井形同，设计时可换算成7cm砂井，或按下式换算：
式中：——塑料排水板的宽度；
b——塑料排水板的厚度。
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4）插设深度。竖向排水板的插设深度一般应达到处理软土层底。本工程设计为穿透淤泥质土层进入下一硬土层20cm。
（2）水平排水体系
为保证路基处理范围内地基排水固结过程中的孔隙水能够沿水平方向快速、顺畅地排出到加固区域外，需要设置由排水垫层及盲井等组成的水平排水体系。
场区整平后，塑料排水板施工前应做50cm碎石排水垫层，并以道路中心线为中心，向道路两侧分别做出2%的排水横坡，利于排水。在两侧绿化带内，垂直于道路中心线方向，每隔20m设置一道横向排水盲沟，由土工布包裹碎石组成，盲沟需设置一定的坡度，接至加固区域外排水沟。
竖向插板完成后，排水板顶部弯折50cm埋入碎石垫层内。弯折方向应同流水坡向。
（3）强夯参数
1）夯锤选择。底面采用圆形，设4个排气孔，孔径为300～400mm。建议夯锤质量10～20t，直径1.8～2.5m，锤底静接地压力宜为30～80kPa。
2）夯击遍数及夯点布置。采用3遍点夯，最后以低能级满夯2遍。夯点采用正方形插空法布置，每遍夯击点间距均为5.0m；满夯采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接1/4锤径。两遍夯击之间的时间间隔应以孔隙水压力消散为准，建议不少于3周，根据软基处理试验段孔隙水压力监测结果，第二遍点夯和第一遍点夯间歇期为21天，第三遍点夯和第二遍点夯间歇期为14天，第一遍满夯和第三遍点夯间歇期为10天，第二遍满夯和第一遍满夯间歇期为7天。
3）单击夯击能及最佳夯击次数。点夯采用逐击加能方式进行夯击，第一遍点夯单击夯击能建议采用1000kN·m，第二遍单击夯击能建议采用1500kN·m，第三遍点夯单击夯击能建议采用2000kN·m；满夯时单击夯击能建议采用1000kN·m。单击夯击能可根据现场实际情况试夯后调整。
4）每个夯点的夯击次数应通过现场试夯确定，且应同时满足下列条件，建议点夯每点采用8~10击，满夯每点2击。
a最后两击的平均夯沉量不大于50mm；
b夯坑周围不应发生过大的隆起；
c不应因夯坑过深发生提锤困难。
5）第二遍满夯结束后，对车行道处理范围内的路基进行整平、压实后，方可进行上部路床部分的分层回填、分层压实施工。
3.施工步骤及技术要求
道路处理范围内地基处理施工步骤：盐田排水及场地平整—排水盲沟施工—铺填碎石垫层厚0.5m—排水板点位放样—机具就位—排水板穿靴—插入套管—拔出套管—割断排水板—机具移位—填筑路基至设计标高—第一遍点夯、平整场地—第二遍点夯、平整场地—第三遍点夯、平整场地—满夯两遍—后续道路工程施工。
4.设备要求
1）插板采用插板机，插板机上应配备板带自动记录仪。
2）强夯建议选用不小于30t的履带式起重机，其必须满足夯锤起吊重量和提升高度，并设安全装置，防止夯击时臂杆后仰，起重机应配备自动脱钩装置，具有足够强度，起吊时不产生滑钩，脱钩灵活，能保持夯锤平稳下落，挂钩方便迅速。
四、路基处理监测
1.监测断面表面布置3个沉降板，其中路堤中心和两侧路肩布置一个，埋设位置为碎石垫层底面。
2.每侧路堤破趾、距破趾5m和距破趾15m各埋设3根位移边桩。
3.破趾位置埋设测斜管一根，相邻的监测断面左右交错布置，进入相对硬层至少1m，测斜管高出破趾1m。
4.路面结构施工完成后，在路面中心、机动车道边线和两侧人行道边线位置布置路面沉降头5个。
5.监测横断面间距按100m进行控制。
五、小结
塑料排水板联合强夯法以排水板为通道，以强夯为外力，形成了“以静为排，以动促之”的共同作用，对比单一加固方法，可增加应用范围、提高加固效果、缩短工程工期，并能提高地基的整体稳定性，可在滨海道路软基加固处理中广泛应用。
参考文献
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[5]朱奋成. 塑料排水板与强夯联合加固法在沿海软土地基中的应用[J]. 工业建筑, 2008 (z1): 600-602.
论文作者:李秋杰,田家凯
论文发表刊物:《防护工程》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/11
标签：滨海论文; 道路论文; 排水板论文; 淤泥论文; 孔隙论文; 土层论文; 地基论文; 《防护工程》2017年第10期论文;