真空堆载联合预压加固堤防软土地基沉降预测研究

毛明立（驻马店市水利工程局第四工程处，河南省驻马店市463000）

真空堆载联合预压加固堤防软土地基沉降预测研究

毛明立（驻马店市水利工程局第四工程处，河南省驻马店市463000）

作为一种加固软土地基的有效方法，真空堆载联合预压法是在真空排水预压法的基础上发展起来的。一般而言，该技术在实际的运用过程中能够有效的消除软土地基建设过程中存在的固结、次固结沉降问题，促进相关工程建设质量的提高。但事实上，由于路基沉降问题存在周期较长，因而会对软土地基上方的建筑建设的安全性以及稳定性造成严重的干扰，为此需要加强相关作业的维护以及保障。本文基于此，探讨真空堆载联合预压加固堤防软土地基沉降预测。

真空堆载联合预压；加固堤防；软土地基；沉降预测

基于我国特殊的地理位置以及地质状况，使得软土在我国有着较为广泛的分布，这种特殊的土质具有含水量高、压缩性大、强度低、透水性差等特点，故而从而产生不同程度的沉降问题，不利于建筑工程的安全性以及稳定性。为此，需要相关部门以及人员加强对于真空堆载联合预压加固堤防软土地基沉降的预测以及解决。

1 真空堆载联合预压地基沉降分析

一般而言，在借助真空堆载联合预压法进行堤防软土地基处理的过程，需要在软土地基之中打设排水板，其具体的操作是将直径为12cm的钢管插入到地基之中，继而以此为基础构建起直径为12cm的柱形孔洞。在这一过程中，该孔洞四周的土体在径向受压，切向受拉，并呈现出塑性状态。

相关的研究表明，在进行排水板的打设作业过程中，其往往会导致软土层中孔隙水压力的不断增大，但是由于排水板具有较好的排水性，故而在打设作业完成之后能够将孔隙水迅速排出，继而在短时间内降低了隙水压力，使土体压密。一般而言，沉降现象只会发生在施工建设完成初期，后期的地基沉降量变化不大。

另外，施工团队在进行真空堆载联合预压加固堤防软土地基的过程中，往往需要需要借助各类机械设备进行排水板的打设作业。而这些设备在运转的过程中就会就会产生各类振动，继而对本软土地基产生不同程度的扰动，甚至导致土层变形等一系列问题的出现。基于此，在进行相关分析作业的过程中，需要对这一系列因素进行充分的考虑。

2 沉降预测公式的建立

通过前文的分析可以得知：施工团队在借助真空堆载联合预压法进行地基处理作业的过程中，会因为排水板打设作业过程中存在施工机具振动等一系列问题，使得地基土出现不同程度的扰动，降低了土层的强度。此外，在施工初期，软土层地基的沉降反映明显。关于计算软土层的沉降的计算公式，笔者进行了相关总结，具体内容如下：

在上述的公式中，SO指的是进行排水板打设作业过程中出现的的沉降；Pt指代的则是t时刻累计荷载；P则是设计方案中的总荷载，一般而言，该类数值往往是一定的；Sd指的则是瞬时沉降，该数值往往是依据《日本高等级公路设计规范》中的相关方式进行计算得出的。SO'、TO'指的则是地基沉降反映趋于缓和后出现的沉降量及对应的时间；Tv、mv分别表示的是时间因数以及体积的压缩系数：而H则是压缩层厚度。

3 软土地基沉降曲线特性

通过比较大量真空堆载联合预压加固淮河入海水道的堤防软土地基的沉降观测曲线发现以下特点：在实际的荷载施加作业之前，该区域的软土地基已经产生了一定程度的沉降作业，但是在进行真空预压操作的过程中，软土层的沉降反应明显挣钱，此时软土地基沉降曲线特性出现了第一个拐点。此后，当真空度维持在一定值的状况下，软土的沉降效应逐渐变慢。但是当施工建设团队进行堆载填土作业的过程中，软基土体呈现出局部塑性的状态，而沉降过程线则出现了另外一个拐点，沉降速率开始变大。关于软土地基沉降曲线图，笔者进行了相关总结，具体内容见图1。

图1 荷载随时间变化情况

4 工程实例分析

4.1 工程案例

实测值作为我国的七大江河之一，淮河流域面积27万km2。为了进一步促进淮河流域的发展，促进相关的经济效益以及社会效益的取得，我国的政府部门加强了对于淮河入海水道工程的建设。据悉，该工程建设与苏北灌溉总渠平行，紧靠其北侧。西起洪泽湖，东至滨海县扁担港，全长163.5km。

此外，淮河入海水道南北堤防之间的距离为750m。在工程前期施工作业的过程中，施工建筑团队在工中间挖两道偏乱，其后再将滩面全部挖成深乱。目前，淮河入海水道实施的工程主要分为五部分：行洪河道和两岸防洪大堤，二河、淮安、滨海、海口4个枢纽及淮阜控制闸。该工程建设征地面积高达6.8万亩，而总投资41.17亿元，是江苏投资规模最大的单项水利工程。

4.2 施工概况

据悉，该工程建设在实际的建设过程中主要在软土地基上进行相关的操作。而主要工程建设分为五段，分别是河入海水道工程马集涵闸软基处理工程、淮河入海水道工程张马涵闸软基处理工程、淮河入海水道工程大沙河涵闸软基处理工程、淮河入海水道工程芦杨地龙涵闸软基处理工程以及淮河入海水道工程芦杨泵站涵闸软基处理工程。为了方便后续的分析作业，笔者分别取A、B、C、D、E指代这五项工程建设。

4.3 预测结果

根据前文所叙述的相关原理，研究人员编制了计算程序SPFOR，并以此为基础对淮河入海水道堤防工程五个真空堆载联合预压处理的软土地基进行相关的分析以及计算。

在借助该编制程序对各个算例进行沉降反演预测分析的过程中，为了确保相关分析的准确性以及科学性，需要确保沉降观测数据及加载信息的准确以及严谨。在实际的分析过程中，笔者将上述五个工程建设的沉降预测值与实际值进行了比较，具体内容见表1～3。通过相关的研究分析可以得知：虑到实测沉降过程中的一些因素的影响，沉降预测模型计算所得沉降量与实测沉降量较为吻合，其预测是可信的。证明此方法是可行的。

表1 A、B断面预测沉降和实测值比较

5 结语

本文基于此，主要分析了真空堆载联合预压地基沉降、沉降预测公式的建立以及软土地基沉降曲线特性。并就淮河入海水道工程建设过程中的五个工程建设 （淮河入海水道工程马集涵闸、淮河入海水道工程张马涵闸、淮河入海水道工程大沙河涵闸、淮河入海水道工程芦杨地龙涵闸以及淮河入海水道工程芦杨泵站涵闸）进行了分析，验证了真空堆载联合预压加固堤防软土地基沉降预测的准确性。笔者认为，随着相关研究的不断深入以及相关措施的及时采取，我国的真空堆载联合预压加固堤防软土地基建设工作必将获得长足的发展。

表2 C、D断面预测沉降和实测值比较

表3 E断面预测沉降和实测值比较

[1]吴焕然，阎长虹，许宝田，邵 勇，燕晓莹.真空堆载联合预压加固软土地基效果分析[J].水文地质工程地质，2013（3）：74～78.

[2]李 豪，高玉峰，刘汉龙，彭 喆，MahfouzAH.真空—堆载联合预压加固软基简化计算方法[J].岩土工程学报，2013（1）：58～62.

[3]周 森，王晨曦，潘 健，马 勇.真空-堆载联合预压处理滨海深厚软土地基的特性分析[J].水利学报，2015（S1）：296～302.

[4]谢晓华，周永章，张澄博，吴清华，周晓芳，卢 强，赵广伦.真空联合堆载预压软基加固机理分析及工程应用[J].四川建筑科学研究，2010（5）：112～116.

[5]燕晓莹.基于Usher-Spi11man模型的软土地基沉降预测研究[J].山西建筑，2014（2）：97～98.

[6]周晓曦.软土路基真空-堆载预压沉降变形特征及卸载时机研究[J].路基工程，2014（6）：120～124+128.

TV81

A

2095-2066（2016）34-0114-02

2016-11-14

毛明立（1983-），男，水利专业工程师，本科，中国地质大学，主要从事水利工程施工技术及管理工作。