武汉市汉阳市政建设集团有限公司 湖北武汉 430034
摘要：本文论述黄冈市蕲春县南阳三路利用超载预压进行特殊路基的设计,对软弱土基的变形观测进行分析和评价。通过对该路的地基中埋设的深层沉降板和地表沉降标、水平位移桩观测统计表明，在等量超填土4.5t/m2预压后地基沉降量高达1.2m、固结度普遍达到85%以上，满足了市政道路建设的技术要求，经验证明，用塑料排水板处理深达20余米，承载力极低的淤泥质纷质粘土是可行的。
关键词：软土地基 塑料排水板 堆载预压 固结度 变形监测
1 概述
强度低，压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质即被称为软土地基。黄冈市蕲春县南阳三路临近于蕲水，软土层基本分布于全区，平均厚度在15m深度。地下水位较高，含水量饱和，呈流塑态表现。2006年初，软土路基进入实质性深化设计阶段，经过多方论证确定采用塑料排水板、堆载预压的设计方案。
2 特殊路基设计
2.1 软基处理方法
根据上述原则，制定出采用塑料排水板--堆载预压的设计、施工要求：排水板间距120cm，等边三角形布置，平均深度20m。
施工内容和流程如下：
场地清理→铺土工布→铺砂垫层→挖盲沟、安集水井→插塑料排水板→路基填筑、反压护道填筑→堆超载土→卸载，同时进行施工检测和施工观测，填筑和预压期进行集水井抽水等。
2.2 施工要点和技术要求
2.2.1 场地清理和平整
挖除场内障碍物，迁改场内可利用的杆线；抽干场内积水然后场平。
2.2.2 铺土工布
① 土工布的质量要求（主要指标）：
● 单位质量： ≥200g/m2 ;
● 抗拉强度： ＞1750N/50cm ;
● 撕裂系数： ＞534N ;
● 圆球顶破强度：＞1800N ;
● 渗透系数： ＞1×10-2cm/s 。
② 土工布应采用双排线折叠缝合连接，接缝处缝合总宽度30cm ；
③ 对连续大面积非鱼塘部分可不铺土工布。
2.2.3 铺砂垫层
砂垫层应为干净的中粗砂，其含泥量不大于5% ，细度模数不小于2.3 ，厚度为50cm。砂垫层铺于土工布上。
2.2.4 施工盲沟及集水井
① 排水盲沟在砂垫层施工完成后施工，纵向布置在道路中轴线，横向每100米布设一道；
② 盲沟断面形状为倒梯形，顶宽80cm ，底宽40cm ，平均高75cm ；盲沟构造为用针刺无纺土工布包裹3~5cm的级配均匀的碎石，土工布搭接长度不小于20cm，土工布用料同上；
③ 每100m布置一个集水井，处于土工布之上，集水井用d500的钢筋砼管；
④ 在相临集水井中间位置作为分水点，对盲沟进行纵向找坡，坡度不小于1%；
⑤ 在整个施工和预压过程中，井内水位高于60cm时必须抽水。
2.2.5 塑料排水板的施工
① 塑料排水板的型号为SPB-IB型，尺寸为100mm×4mm ，其抗拉强度、排水等指标均应符合规范要求，在施工前应有出厂合格证及复检资料。抗老化强度应为1.5年以上；
② 板位误差不大于5cm ，垂直允许偏差不超过板长的1.5%；
③ 塑料排水板深度以穿透软弱层为原则，设计平均深度为20m。
2.2.6 反压护道
反压护道应用粘土分四层填筑，每层50cm,并用推土机推平重叠轮迹碾压两遍；
2.2.7 路基填土
① 路基填土可采用粉细砂，路基两侧边坡应用粉质黏土堆填，并分层压实，边坡水平宽度不小于2.5m的粉质黏土，边坡最大坡度为1∶1；
② 填筑前，应提供土（砂）料的重型击实试验资料；
③ 在填筑过程中，由于地基的沉降在不断进行，因此，应考虑实际沉降情况，在超载前分层碾压达到路面高程；
④ 路基填土的压实度应满足设计要求；
⑤ 填土的虚铺厚度一般不大于30cm；第一层可适当加厚，但不应超过50cm；
⑥ 填土含水量应控制在最佳含水量±2%的范围内，过干应适当洒水，过湿应适当晾晒；
⑦ 在填筑过程中，应控制填土速率，使地基处于稳定状态，其速率由现场观测结果确定。
2.2.8 超载预压、卸载
① 在路基填土达到路面高程经验收合格后，开始堆超载土；
② 超载厚度为2m或3.5t/m2，分两层进行并须控制填土速率；
③ 超载预压期不少于3个月并且固结度达到85%方可卸载 (固结度应通过沉降曲线确定) ；
④ 卸载后应进行碾压并使碾压后的高程为路槽高程（路面高程－路面厚度）；
⑤ 卸载后交工面的土基回弹模量应≥25MPa 。
3 计算要点
3.1 计算理论
塑料排水板的计算采用砂井一维固结理论。
① 将塑料排水板按周长折算为换算直径：dw＝α×2(b+s)/π
式中: α——折减系数，一般取0.75
b——排水板宽度
s——排水板厚度
② 按砂井固结理论计算经预压固结后软基的固结度：Ur＝1-e-8Th/F(n)
式中: F(n)＝(n21n(n))/(n2-1)-(3n2-1)/(4n2)
Th＝Cht/de2
Ch——竖向固结系数(cm2/s)
de——塑料排水板影响直径
3.2 设计特点
路堤排水固结法最为常见的做法是通过透水垫层将地下水通过渗排管直接排放，本工程位于蕲水以东，地下水位较其他区域高，场地内含多处水塘，地势起伏较小。本处理方式主要细部在于排水通道的问题上面，本工程采用（塑料排水板）+（排水砂层）+（碎石盲沟）+（集水井）+（人工泵抽水）+（引流临时排水沟）的组合排水系统，妥善地解决了路基排水难的问题。
4 工期和工后的变形监测
4.1地基处理后固结沉降指标
① 工后沉降：≤25CM；
② 差异沉降：≤0.1%
③ 超载预压期不少于3个月并且固结度达到85%以上方可卸载（固结度应通过沉降曲线确定）；
4.2 沉降观测成果分析
根据实测的沉降过程线，用三点法（即指数曲线配合法）进行推算，得出各点的最终沉降，剩余沉降和固结度。
以下仅以部分路段的一小部分成果加以说明:
表1 沉降观测成果表
沉降速率对分析判断沉降的发展趋势，具有明显的直观性，沉降速率作为卸载的控制指标不同工程通常采用的数值为：0.1~0.5mm/d，但也有较多工程采用1mm/d作为控制标准，本工程通过对各观测路段的沉降速率进行统计表明，多数的沉降速率均在0.5mm/d~1.0mm/d之间，本例中， K0+600， K0+800、K1+100处的沉降速率大于1.0mm/d,原因在于堆载时间未够，而K0+100沉降速率满足，固结度却不满足，像此类情况，均需延长堆载时间以达到设计要求。
通过对布设在不同路段不同断面的侧向水平位移桩的观测，侧向水平位移为5-10mm，证明路基在堆载过程中是稳定的。
5 结语
软基处理虽然从固结度、沉降速率等方面控制了路基的沉降稳定，但在加荷过程中，未能对孔隙水压力的变化进行有效的监测，使加荷速率、变形及孔压之间的关系难以深入分析；预压前后对下卧土层未能取土试验进行土性指标变化分析，难以准确判断设计等压下荷载的影响深度和变化规律，这将是我们在今后的工作中需要引起重视的。
参考文献：
张文全译.1990.《地基处理手册》.人民交通出版社.
徐攸在等译.1994.《地基土的加固技术及其新进展》.中国建筑工业出版社.
魏汝龙.1987.《软粘土的强度和变形》.北京：人民交通出版社.
叶书麟等.1986.《地基处理与托换技术》.中国建筑工业出版社.
论文作者:陈乐杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/11
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