摘要：随着近年来我国港口工程建设的飞速发展，许多大型港口工程都需要建造在饱和粘土或粉土组成的软土地基上，这些软土地基都具有含水率大、压缩性高、渗透性低和强度较弱等特点，需要经过预先加固处理才能使地基承载力满足上部结构的要求。根据施工期现场监测实践，通过塑料排水板堆载预压对港口工程软土地基进行处理，显著地改善了软弱土层的排水固结过程，在上部荷载和塑料排水板的共同作用，使得软土层的孔隙水压力的消散过程明显加快，从而提高了软土地基的承载能力，进而达到设计预期的效果。
关键词：港口工程；软基处理；塑料排水板；堆载预压法
随着我国沿海地区的迅速发展，水运工程港口码头及附属设施的大规模开发建设，塑料排水板处理软土基础的技术有着不会产生震动及噪声污染，也无任何工业排放，且不会对周围水体及陆域环境产生不良影响的优点，在今年后的港口工程软基处理应用中有着广阔的应用前景。
1. 堆载预压法的基本原理
堆预压法是通过利用插板机在压缩性高、含水量和孔隙比大的软土地基中插设有良好透水性的塑料排水板，形成竖向排水通道和铺设较厚的砂垫层形成水平排水通道，然后再通过在沙垫层上逐步施加定量预压载荷，在软基中慢慢产生相应的附加应力，由于附加应力和孔隙水应力引起的超孔隙水压力逐渐减小，塑料排水板和沙垫层帮助孔隙水逐渐排出，导致孔隙水在软土地基中含量也慢慢减少，从而使土体密度增加，最终使软土地基承载力得到加强。
从堆载预压法的排水固结过程和原理来看，在其过程中始终伴随着土体的固结、压缩以及土体强度变化的过程，而这个过程主要由排水系统和加压系统两部分共同组合而完成。
1.1 堆载预压法的排水系统
由竖向排水井（普通砂井或塑料排水板）和水平排水砂垫层组成的排水系统的设置，会使得原有软土地基的排水的能力件逐渐改变，土中的孔隙水的排出通道和排水距离也随首发生不同程度的改变。一般当对施工进度无要求，土层不厚且渗透性好时可仅做水平排水砂垫层后直接进行加载，孔隙水会透过砂垫层排出，从而达到加固的目的；在软土层很厚且为渗透性差的软粘土时，就需要通过的设置砂井或塑料板等竖向排水通来加速软土中的孔隙水的排出，再在其上铺设水平砂垫层，最后加载。
1.2 堆载预压法的加压系统
加压系统就是通施加起固结作用的荷载，从而使土中的孔隙水产生压力差进行而渗出软土层使土固结。其材料有固体(土石料等)、液体(水等)、真空负压力荷载等根据加压系统的不同，排水预压法的加压系统可采用堆载排水预压、真空排水预压、真空堆载联合排水预压等。
2. 软基加固
2.1 塑料排水板的设计要求
（1）塑料排水板 150mm，厚 4.5mm，长约 20m 左右，用于本工程的塑料排水板要有出厂合格证和技术性能鉴定书，其主要规格指标、及性能应满足相关要求，如材料为C型聚乙烯芯板以及≥110g/㎡的长纤维热粘合无纺土工布，滤膜应在抗拉强度和梯形撕裂强度上满足一定要求，并且保证一定的渗透系数。
（2）平面布置采用正三角形布置，间距 1.2m，处理范围约为 120m，断面根数约为 100 根。
（3）塑料排水板打设应考虑水上施工，采用专用打设船舶，保证施工过程中在允许的风浪条件下不会影响正常施工和工程质量。锚机的拉力和性能应能保证移船灵活、定位精确，且定位后不能发生明显晃动，使得板位误差符合设计和相关规范要求。打设完毕后塑料排水板的剪断应采用可在水下位置准确、快速剪板的水下剪板机。
（4）打设时应严格控制套管的垂直度，其偏差不宜大于 1.5%。
（5）斜坡上打设塑料排水板宜结合工程经验适当偏向坡顶方向定位套管。
（6）根据设计要求，严格控制打设的塑料排水板标高，其偏差不应超过-50mm。
（7）塑料排水板打设过程中出现“回带”的长度不应大于 500mm，“回带”现象的总量应控制在 5%以内。
（8）打设完成后的塑料排水板超过砂垫层外露长度应不小于 200mm。
（9）禁止接长使用不足长度的塑料排水板，确定打入地基的塑料排水板为整板。
（10）塑料排水板打设过程中严禁扭结、断裂和撕破滤膜等现象的出现。
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2.2 主要施工方法
（1）施工准备
首先根据设计要求做好施工组织设计，工程开工前应对插板机做好插打深度标尺，测量人员对各区域控制点进行校核，保证控制点坐标准确。划定打设塑料排水板的施工区段，编制安排打设顺序。
（2）抛袋装砂垫层
按设计要求利用作业船定位装置抛袋装砂垫层，补抛定期检查的漏抛、缺抛部分。当天气不具备抛投条件时，因应及时停止抛投施工，保证安全。
（3）插塑料排水板
把作业船移至设计好的船位上定位，将桩架移动至准确位置，开始打设塑料排水板，并随时注意水深、水流的变化，出现偏移时要及时纠正，打完后移动船位到新的位置上插设，直至完成。
（4）土工格栅铺设
土工格栅铺设时应保证拉紧、铺平，铺设完成后须及时抛填压载石材，上部抛填施工应按先两侧后中央的顺序分层进行。
（5）堤心石抛填
考虑地基固结的要求，堤心石抛填要分三次进行，第一次抛填至-5.8m；第二次抛填应在压载固结 3 个月后抛填至+4.0m；第三次抛填在二次压载固结 3 个月后进行，抛填方式与第二次相同，此次直接抛填至堤顶高程。
（6）垫层石、内侧块石理坡
垫层块石及内侧护面块石由陆上自卸汽车运至指定地点，吊车抛石，反铲挖掘机理坡。
（7）护面块预制及安装
垫层块石抛理后应及时进行护面块体安装。不同区段均用水上和陆上吊安相结合的方法吊装扭王字块和栅栏板，可采取同时作业方式。
（8）现浇砼防浪墙
模板支立前，首先在碎石垫层上浇注 10cm 厚的 C10 砼垫层，并预埋固定模板用的拉筋及预埋件。
（9）铺设堤顶面层
堤顶自下而上铺设水泥稳定碎石层、粗砂垫层、C50 联锁块，采用陆上安装。
3. 施工期监测
软基处理施工关键是软土地基的变形与稳定，通过一定的观测手段可以判断地基是否稳定、控制加荷速率以及预测地基的固结情况，充分利用地基固结过程中的增长强度逐步加载，缩短施工工期，并确保施工安全。施工期间变形观测可掌握土体的最终沉降量和土体的固结程度，判断软基处理工后沉降量是否符合设计要求，为卸载提供依据。因此必须对比较典型的断面设置相关的监测仪器，重点加强土体变形（包括地表沉降、分层沉降、深层水平位移）、孔隙水压力的监测和十字板剪切强度试验，建立有效的预警制度，以确保工程施工顺利进行，同时也为卸载时机的确定提供可靠依据。因此本项目软基处理监测目的主要表现为以下几点：
（1）通过表层沉降观测，根据测定数据控制施工加载速率，预测沉降趋势，推断地基固结情况，掌握其沉降变化规律，推算最终沉降量和工后沉降量，确定预压卸载时间和结构物施工时间。
（2）通过分层沉降观测，监测土体在不同深度上的各分层沉降情况，了解地基各分层土体变形和固结情况，控制施工加载速率，保证施工的稳定。
（3）通过深层水平位移观测，直接反映在不同深度上的水平侧向变形量，控制加载速率，以确保施工的安全和稳定。
（4）通过孔隙水压力观测，监测土体在加载过程中的孔隙水压增加和消散，了解地基土体内应力的转化和固结快慢，掌握地基土体强度的增长情况。
（5）通过十字板剪切强度试验，掌握不同阶段土样的十字板剪切强度，进而验算地基是否稳定。
结语
塑料排水板堆载预压技术的施工方便快速，与传统砂井相比，在缺乏砂源的地区造价相对便宜，且其施工工艺已逐渐成熟，加固效果显著，为后续施工节省了大量的时间。
参考文献
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论文作者:王学博
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/18
标签：预压论文; 塑料论文; 孔隙论文; 排水板论文; 地基论文; 土层论文; 强度论文; 《电力设备》2019年第7期论文;