真空联合堆载预压固结沉降计算方法的探讨

侯德军 涂芬芬 田志国

1 概述

真空预压是20世纪60年代～70年代在我国推广并得到广泛应用的一项地基处理技术。真空联合堆载预压［2］顾名思义是由真空预压和堆载预压［1］两种方法组合而成，通常使用于铺设有砂垫层及施打了竖向排水体(袋装砂井或塑料排水板)的软土地基。其基本原理为：通过铺设不透气的密封膜使软土与大气隔绝，借助射流泵和埋设在砂垫层中的抽水管道，抽取膜下土体间的空气及水，形成真空，在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、砂垫层之间形成压差，在此压差的作用下，将土体中的孔隙水和空气不断地经由排水通道排出，从而增加地基的有效应力使土体固结。其显著特点是真空预压荷载产生的侧向位移指向路基中心，超孔压在抽真空后为负值(即孔压持续下降)，可明显增加软土地基的稳定性，故加载期间加载速度可大大加快，从而大幅缩短加载时间。在相同的预压期内，该法可显著减少工后沉降，对保证工期及工程质量意义重大。

2 沉降计算方法

在深厚淤泥(淤泥厚度为H)顶面有吹填土(吹填土厚度为h)地区，采用真空联合堆载预压处理方法，有以下三种方法来计算主固结沉降量：1)把上面吹填土单独计算其正常固结的沉降，计算下部淤泥沉降时也不考虑吹填部分的影响(即不考虑其荷载作用)，总沉降量为S1。2)把淤泥顶面的吹填土作为荷载作用于淤泥上，来计算其沉降量S2。3)把淤泥顶面的吹填土作为淤泥考虑，淤泥深度加深，来计算沉降量S3。通过上述三种情况来分析对比其沉降差异，并与实际情况进行对比。

3 工程实例

珠海某道路软基处理工程，淤泥待处理软土具有含水率大、大孔隙比、压缩模量小、强度低等特点，为典型的软弱欠固结软土。

1)土层物理力学指标见表1。

2)土层固结系数一览表见表2。

3)设计荷载。

按JTJ D60-04公路桥涵设计通用规范，次干道设计荷载37.80 kPa。其中道路的结构荷载为0.7 m，软基交工面至道路面距离为1.0。

4)计算结果。

堆载高度为5.0 m，真空度为80 kPa。现状地面标高为+2.0 m，软基交工面标高为3.0 m。工后沉降不大于30 cm，差异沉降不大于0.3%。

a.按第一种计算方法S1。

填土沉降量：

表2 土层固结系数一览表

总沉降量：

b.按第二种计算方法S2。

淤泥层沉降量：

淤泥层沉降量：

c.按第三种计算方法S3。

软基处理厚度：

淤泥层沉降量：

5)计算结果与监测结果进行对比分析结果见表3。

通过以上数据分析对比可知，按第一种计算方法计算出来的沉降量与实际检测数据吻合程度较好(见图1)。

4 结语

1)本文通过现场实际情况，提出了上部填土层的计算方法，在此基础上讨论了真空预压沉降的简化计算方法，开拓了真空预压沉降简化计算方法研究思路。2)采用本文提出的真空预压加固软土地基沉降的简化计算方法，通过实测沉降与计算固结沉降计算结果的对比，得到的沉降计算结果与实测结果较为吻合。算例分析表明，本文第一种计算方法是可行的，可供今后工程设计推广应用。3)本文所提出的将真空预压荷载等同于堆载仅适用于沉降计算，而对其他方面如强度增长，水平向位移等是不合适的。关于这些方面的问题有待进一步研究。

表3 计算结果与监测结果对比情况

［1］ Mohamedelhassan E，Shang J Q.Vacuum and surcharge combined one dimensional consolidation of clay soils［J］.Canadian Geotechnical Journal，2002，39(5)：11262-11381.

［2］ 刘加才，施建勇，赵维炳.真空堆载联合预压作用下路基固结分析［J］.水运工程，2003(6)：91-124.

［3］ 王洪余.真空预压技术在天津港软基处理中的应用［J］.山西建筑，2010，36(5)：100-101.