真空联合堆载预压软土路基处理效果评价

文／胡人远 珠海十字门中央商务区建设控股有限公司 广东珠海 519000

引言：

珠海地区普遍分布有深厚海相软土，软土具有高含水率、高压缩性、大孔隙比、抗剪强度低、渗透性差、结构性强、欠固结、呈流塑状态等工程特性[1]，易导致过大的工后沉降，严重时出现失稳滑移现象。国家行业标准对软土地区路堤的工后沉降和稳定安全系数提出了严格控制标准[2-3]，深厚软土路基常采用堆载预压法、真空联合堆载预压法、水泥搅拌桩、素混凝土桩和管桩等进行处理[4-7]。本文以珠海地区某主干路为研究对象，通过对比处理前后软土性能指标的变化来评判软基处理效果，通过监测手段获得工后沉降数据及变化规律，采用有效的沉降预测方法预测路基工后沉降，研究成果可为类似工程参考。

1.工程概况

1.1 项目概况

某市政道路路基宽度50m，拟建道路场地现状为滩涂地貌，需场平填土后方能修建路基，场地地层主要为深厚淤泥，拟采用真空联合堆载预压法进行软基处理。

1.2 地质条件

根据勘察报告显示，地质分层如表1 所列：

表1 地层分布统计

1.3 主要设计参数

（1）塑料排水板采用SPB100·C 型原生料整体板，正方形布置，间距1.0m。

（2）板长设计：板长根据地质钻孔柱状经沉降计算确定。

（3）砂垫层设置：砂垫层包括膜下砂垫层和膜上砂垫层，膜下砂垫层厚度为60cm，膜上砂垫层厚度为50cm。

（4）土工布和密封膜：膜下砂垫层和膜上砂垫层之间设置3 层密封膜和两层土工布。

（5）粘土搅拌墙设置：粘土搅拌墙由双排直径70cm 的粘土搅拌桩咬合20cm 组成。

（6）排水板弯折：排水板弯折入砂垫层的长度为20cm。

（7）密封膜及土工布铺设：密封膜及密封膜铺设时应松弛铺设，松铺系数为1.05。

（8）大面积施工前，应选取有代表性的场地进行试插板，以确定施工工艺及其他施工参数。

（9）真空卸载标准：根据监测数据推算的工后沉降≤30cm；预压期满足90+30 天要求；连续15 天平均每天沉降量≤2mm，交工面满足设计要求。

真空联合堆载预压软基处理标准横断面如图1 所示。

图1 真空联合堆载预压软基处理标准横断面（半幅）

2.处理效果分析

2.1 室内土工试验

处理前后的软土指标比较如表2 所列，由表2 可知，含水量由65.6%降低至51.0%，降低幅度为22.3%；天然重度由16.2kN/m3提高至17.1kN/m3，提高幅度为5.56%；孔隙比由1.756 降低至1.405，降低幅度为20%；液限由53.5%降低至46.4%，降低幅度为13.3%；塑限由27.8%降低至24.6%，降低幅度为11.5%；压缩模量由2.08MPa 提高至2.80MPa，提高幅度为34.6%；粘聚力由6.9kPa 提高至13.0kPa，提高幅度为88.4%；内摩擦角由4.2°提高至7.7°，提高幅度为83.3%；表明经真空联合堆载预压处理后软土发生固结沉降，孔隙水排出，孔隙比减小，土体压密，淤泥性质得到提升。

表2 真空联合堆载预压处理前后软土主要物理力学指标对比

2.2 十字板剪切试验

对比真空联合堆载预压前后十字板的结果，可以看出，处理前原状土强度Cu 分别为14.5kPa 和38.0kPa，增长了约1.6 倍，残余强度Cu’分别为5.1kPa 和10.9kPa，增加了约1.1 倍。见图2

图2 处理前后十字板剪切强度对比

图3 处理前后静力触探曲线对比

2.3 静力触探试验

对比真空联合超载预压预压与未处理的静力触探曲线，可以看出未进行地基处理时，在6.1m～19.3m 相同深度处，经过真空联合超载预压处理前后的锥头阻力分别为0.1346MPa和0.3407MPa，侧阻力分别为5.33kPa和8.96kPa，侧阻力与锥头阻力的摩阻比分别为4.71 和2.69。

锥头阻力、侧阻力均与土层的强度和压缩模量成正相关，因此通过对比可以看出，软土地基经过真空联合超载预压处理后，其锥头阻力和侧阻力均显著增大，也就是处理后地基承载力增大，压缩模量减小，在经过这种地基处理后的地基上建设的道路的工后沉降能够得到明显的减少。

3.沉降监测与工后沉降预测

3.1 沉降监测

本项目2018 年初竣工，2020 年11 月测量道路标高，经与设计标高对比，竣工至2020 年11 月沉降了40mm，2020 年11 月开始工后沉降监测，监测频率1次/月，累计监测12 个月，作沉降与时间关系曲线如图4 所示。

图4 沉降与时间关系曲线

图5 双曲线法预测曲线

3.2 工后沉降预测

根据沉降与时间的变化规律，选取某断面测点4 沉降数据采用双曲线法[8]进行工后沉降预测，如表3 所列，预测工后沉降46.95～56.18mm，加上竣工至2020 年11 月已发生沉降40mm，则本项目采用堆载预压处理总的工后沉降量为86.95～96.18mm ＜300mm，满足规范要求的工后沉降。

表3 双曲线法工后沉降预测汇总表

结语：

真空联合堆载预压处理后，软土物理力学性能指标提高，稳定性好。根据沉降预测结果可知，路基工后沉降量均小于规范要求值，表明真空联合堆载预压法处理深厚软土路基效果较好。