广西壮族自治区城乡规划设计院 广西南宁 530022
摘要：以实际工程为例，介绍了堆载预压法在深度较大的软土地基处理中的应用。工程中采用了分层堆载，进行了施工监测，制定了堆载速率的控制指标，并根据监测数据科学合理、信息化地指导施工。本工程表明，堆载预压法是一种造价较低且行之有效的处理方法，尤其适用于工期较长的大面积的软土地基处理。
关键词：软基处理；堆载预压；塑料排水板；沉降
1工程概况
2017年，我院承接了《广东肇庆工业园区（生态科技产业园片区）市政基础设施建设工程勘察设计施工总承包》项目。肇庆市属南亚热带季风气候，年平均气温21.2℃，江河纵横，溪流密布，年平均降雨量约1650mm，主要集中在4～9月，年蒸发量1300mm以上。本项目位于肇庆新区东南侧，场地地貌主要为海陆交互相沉积环境下形成的冲洪积平原。道路沿线范围内现状地形地物主要为鱼塘、树林、沟渠等，设计范围内包含大量的软土地基。据现场踏勘及钻探揭露，按其成因类型及地层时代，设计范围内的地层可分为素填土（Qml）、第四系全新统湖积层（Q4l）、第四系全新统冲积层（Q4al）、第四系全新统残积层（Q4el）、第三系中新统粉砂岩、砂砾岩（N1）及石炭系下统大塘階石磴子段灰岩（C1ds）。按岩土层的成因类型、岩性结构、工程地质特征、埋藏深度和风化程度不同可分为：①素填土、②淤泥、③0粉质粘土（深灰、灰褐色、褐黄、浅黄）、③1淤泥、③2淤泥质土、③3细砂、③4中砂、③5粗砂、④粘土、⑤1全风化粉砂质泥岩、⑤2强风化粉砂质泥岩、⑤3中风化粉砂质泥岩、⑥2强风化砂砾岩、⑥3中风化砂砾岩、⑦2强风化灰岩及⑦3中风化灰岩。在这种天然渗透系数小、含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、灵敏度高的软土地基上修建建（构）筑物将会遇到稳定性、大沉降及沉降不均匀等问题，严重影响建（构）筑物的正常使用。因此软土地基处理是本工程中极其重要的一部分。
2堆载预压法与其他软基处理方法的比较
目前软基的处理方法有很多种[1]，主要分成两大类：第一类是复合软土地基处理法，如粉喷桩、旋喷桩及碎石桩等；第二类是排水预压固结法，其中包括堆载预压法、真空预压法及真空-堆载联合预压法等。这两类软土地基处理方法都具有各自的优势，同时也存在不同的适用性。
复合软土地基处理方法适用于施工工期较短的工程，但是造价高，一般比堆载预压的造价要高出的1~2倍，且在施工过程中，如果桩的质量控制不好，对加固效果的影响较大，尤其当桩长较长，且软土层厚度较大时，影响更大。真空-堆载联合预压法及真空预压法在处理高填方土坡的稳定问题中能取到良好的加固效果，并能在很大程度上缩短工期，造价低，但是施工过程中需要真空泵机，因此不适用于大面积的软基处理工程；塑料排水板堆载预压法施工方法简便，造价低廉，在软基处理中加固效果显著，适用于大面积的软基处理工程。塑料排水板堆载预压法作为一种排水预压的地基加固方法，主要是利用排水固结原理，加固软弱的天然地基土层。使用塑料排水板堆载预压法处理软基时，首先需要在软基上铺设一定厚度的砂垫层，作为地基水平向的排水通道，然后通过在软土地基中打设塑料排水板，作为地基竖向排水体，增加地基土体竖向排水通道，可改善地基先前的排水边界，减小排水距离[2]。最后在砂垫层上进行堆载预压，使软土地基的总应力增加。堆载开始后，附加荷载主要由孔隙水承当，此吋孔隙水压力增大，地基土体中出现超孔隙水压力，随着时间推移，土体中孔隙水逐渐排出，孔隙水压力逐渐转化为地基土体的有效应力[3]。
根据现场地勘资料以及类似工程的建设经验，当地常用软土地基处理方法有塑料排水板堆载预压法、真空-堆载联合预压法与素桩法。塑料排水板堆载预压法需要使用塑料排水板打板机打入塑料排水板后，填土至设计路面标高，再填土至预压高度2.04m，堆载预压180天，综合单价较低。真空-堆载联合预压法需要使用真空泵机，堆载预压150天，综合单价稍高于塑料排水板堆载预压法。素桩法需要使用长螺旋钻孔桩机与振动沉管打桩机，工期约1~2个月，综合单价高于前面两种。
考虑到经济效益，合理利用各道路因建设桥台等因素而延长的工期，本项目中尽量采用堆载预压法加固软土地基。因此本项目中软基深度＞3m且附近没有其它建（构）筑物的路段，在工期较长的前提下，均采用堆载预压法处理软土地基。对于软土深度＜3m的软土地基，采用换填法处理；对于现有建（构）筑物附近的软土地基，采用素混凝土桩、高压旋喷桩等方法来处理。
3堆载预压的设计方案
3.1场地平整、水平排水系统及土工格栅
1)现状地面处直接清除表面杂草及垃圾、平整场地。
低洼地带则需清除表面浮泥，根据实际情况，晾晒后回填至工作面；
2)场平工作面上铺设中粗砂垫层，砂垫层的作用一方面是作为水平向的排水通道，另一方面是为施工机械提供工作垫层；
3)路堤堆载体外设置排水明沟；
4)施工完排水砂垫层后铺设第一层土工格栅，待路基填筑50cm土后再铺设第二层。
3.2竖向排水系统
在工作面上铺设砂垫层后，在堆载预压区范围内打设塑料排水板，塑料排水板间距1m，正方形布置，应穿透淤泥层进入下卧砂层或粘土层。
3.3竖向排水体材料要求
竖向排水体采用B型塑料排水板，应具有一定的耐久性与抗腐蚀性。
3.4路基主体填筑
路基填筑应以0.3m为一级，分级进行，各级填筑土需路基压实度要求，分层压实，形成路拱。堆载土卸载时也应分级卸载。
3.5预压设计
本工程堆载应分层逐级进行，过程应进行沉降、边桩位移及孔隙水压力的观测，控制加载速率。当路基填筑至设计的预定高程后，排水固结区域应保证不少于6个月的预压期，实际预压时间应根据沉降观测和稳定要求确定。
3.6土基卸载的标准
1)在预压期的后三个月，沉降速率不超过5mm/月；
2)经过预压处理后的淤泥层固结度≥90%；
3)观测单位根据沉降曲线推算的本项目的工后沉降≤200mm。
4监测数据记录及分析
为准确计量、控制合理填土速率并评价软基处理工程效果，肇庆项目在软土地基处理中对沉降量、边桩位移和淤泥层超静孔隙水压力等信息进行了观测，根据观测数据指导工程施工。
截止2020年3月18日，科技一路K0+190~K1+295段2019年9月18日载预压期，现已堆载182天。科技一路K1+380~K1+880段2019年9月20日进预压期，现已堆载180天。科技一路K1+980~K1+280段2019年8月25日进入压期，现已堆载206天。预压处理后的淤泥层固结度在84.6%到92.1%之间（设计建议卸载标准为固结度≥90%）。预压期最后连续三个月的沉降速率在1~10mm/月之间（设计建议卸载标准为沉降速率＜5mm/月）。根据沉降曲线推算工后沉降量在115~242mm之间（设计建议工后沉降量≤200mm）。科技一路设计范围内绝大部分监测断面的堆载期、预期工后沉降量、沉降速率和固结度已满足设计文件要求；少数未达到施工图设计文件要求的，也已趋于完成。
5小结
在肇庆项目软基处理工程中，大范围使用了堆载预压法。通过在加载期间监测沉降量、边桩位移和淤泥层超静孔隙水压力，有效地控制了施工质量。首先进行加载的科技一路的监测结果表明，软土地基经过堆载预压法处理后，土体的多项物理指标均有明显改善，基本达到了预期的效果。综合考虑加固效果以及经济效益，堆载预压法适用于工期较长且软土较深的路段。
本项目设计方案具有重要的工程应用价值和推广意义，并可为其他类似市政基础设施建设工程中软土地基处理提供一定的参考经验。
参考文献
[1]罗嘉金.塑料排水板堆载预压法加固软基机理分析及固结沉降研究[D]中南大学硕士论文，2013.5.
[2]韩宝宇.塑料排水板堆载预压沉降预测方法研究[J] 珠江水运，2020.2.
[3]秦洪雨.堆载预压对京沪高速铁路济南西客站复合地基沉降的影响研究[D]北京交通大学硕士论文，2010.7.