堆载预压法处理软土地基

2.1.1
1号、5号山体塑料排水带主要采用SPB100-B型，1号山体中心局部采用SPB100-D型，其质量应满足规范《塑料排水板质量检验标准》（TJT/T 257-96）的要求。有着良好的透水性和强度，其纵向通水量不小于（15～40）× mm3/s；滤膜的渗透系数不小于5× mm3/s；芯带的抗拉强度不小于（10～15）N/mm；滤膜的抗拉强度，干态时不小于3.0N/mm，湿态时不小于2.5N/mm。整个排水带反复对折5次不断裂才认为合格。
第一章
JGJGBJGJGBCTAGSL/TTJT/T第二章排水系统的设计计算
排水系统，主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离。该系统是由水平排水垫层和竖向排水体构成的，如下图2-1所示。
图2-1排水系统组成图
竖向排水体的选择有：普通砂井、袋装砂井和塑料排水带，因为本工程需要设置的竖向排水体长度超过20m，所以采用了塑料排水板作为竖向排水体。塑料排水板是由塑料板芯和滤膜组成的渗水孔的塑料板，用机械插入不同深度的软土层中，然后通过预压、荷载，使软土地基内潜表层水沿塑料排水板向上渗入地基表面砂垫层中再排到地基两侧的排水沟内，达到了加固软土地基的作用，从而增大了地基整体承载力。
2.1.2
塑料排水带深度主要根据土层的分布、地基中附加应力大小、施工期限和施工条件以及地基稳定性等因素确定。长度一般为10～25m，设计中1号山体选用塑料排水带深度为25m，5号山体塑料排水带深度为22m。
2.1.3
塑料排水带的平面布置主要取决于固结特性，根据工程特点，基本设计参数和设计剖面见表2-1及图2-2：
布置形式
塑料排水带直径
（cm）
塑料排水带间距
（m）
塑料排水带长度
（m）
塑料排水带用量(m)
范围
1号山体
正方形
6．75
1．2
25
454338
山体4m等高线内
5号山体
22
8333
其中，塑料排水带常用当量换算直径 根据规范公式为： ，式中， 为塑料排水带宽度（㎜）， 为塑料排水带厚度（㎜），所以， ；
塑料排水带的间距 按井径比 确定，即 ，（对塑料排水带， ），正方形排列， ，根据规范可按 选用，本设计中 ，所以， ，取 。
真空主管道通过出膜器及吸水胶管与真空泵连接。出膜器的连接必须牢固，密封性可靠安全。
第三章
施工中应保持真空度在80kPa以上。真空度稳定至设计要求值以上后方可进行第一层填土加载，但加载时第一层填土时要采取可靠措施保护密封膜，以防止刺破密封膜。
真空预压处理按如下顺序进行：先铺设50cm厚砂砾垫层，并打设塑料排水板；在砂砾垫层中埋设主、滤管；填砂垫层；铺设复合土工布和密封膜；在加固区边缘挖沟、填沟、安装并连接抽气管道和射流泵；检验土工膜密封情况；土工膜上铺设20cm厚细砂层和30cm厚的粘土层,以保护密封膜；开始抽气，密切注意膜下真空度的变化，发现漏气，及时处理，当膜下真空度达到设计值后，连续抽气，同时进行上部堆载填筑。
真空预压密封膜材料采用至少两层聚乙烯真空预压密封膜，每层膜厚度不低于0.14mm（14丝）。其基本性能指标应满足如下要求：
表2-2真空预压密封膜基本性能指标
项目
指标
拉伸强度（纵/横）（MPa）
不小于18.0/16.0
断裂伸长率(%)
不小于220/200
直角撕裂强度（纵/横）（N/mm）
不小于60
剌破强度（N）
（3-1）
式中 ——安全系数，初步估算时可用1.0~1.1；
——天然地基土的不排水抗剪强度（ ），由无侧限、三轴不排水试验或原位十字板剪切试验测定；
（ ）
第一级可施加土高度：
设计中取第一级施加土高度4m。
（2）求出在 作用下地基固结度达到70%时所需停歇时间 及地基强度的增长值：
（3-2）
其中， ， ， ，
砂垫层应形成一个连续的、有一定厚度的排水层，以免地基沉降时被切断而使排水通道堵塞。本设计中砂垫层的铺设范围为4m等高线以内，详见施工图纸。
2.2
真空预压管路系统：主管和滤管均采用硬式透水管（YTG），管外径为76mm，环刚度采用S8级（不小于8kN/㎡）。滤管外包3层尼龙纱窗布，最外一层用一层透水滤布包裹严密，透水滤布质量为250g/㎡，滤布性能指标应满足规范要求。
则： ，取150天。
（6）计算可施加的第四级荷载，求出在 作用下地基固结度达到70%时所需停歇时间 及地基强度的增长值以及 作用下地基强度的增长值：
，
代入数据后，得： ， ，
代入公式中， ，取在 作用下地基固结度达到70%时所需停歇时间 为45 。
第一级荷载作用下，地基强度将达到：
（3-3）
式中， ， ， 为考虑剪切蠕动的强度折减系数，取0.9，
得： ，
所以，
（3）计算可施加的第二级荷载：
第二级可施加土的高度：
设计中取第二级施加土高度3.5m。
（4）求出在 作用下地基固结度达到70%时所需停歇时间 及地基强度的增长值以及 作用下地基强度的增长值：
， ， ， ，
则： ，设计中取 为60天。
（5）计算可施加的第三级荷载，求出在 作用下地基固结度达到70%时所需停歇时间 及地基强度的增长值以及 作用下地基强度的增长值：
，取设计中5.0m。
， ， ， ，
表3-1不同荷载下的固结系数
×10-3cm2/s
25-50
50-100
100-200
200-400
400-800
800-1200
固结系数
2.40
2.32
2.00
1.85
1.70
1.56
固结系数
4.05
3.47
3.11
2.86
2.22
1号山体：
（1）利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容许施加的荷载 ：
不小于
渗透系数（cm/s）
不大于5
耐静水压(MPa)
不小于0.2
抽真空所采用的真空泵功率每台不低于7.5kW，空抽时必须达到95kPa以上的真空吸力，按每台真空泵可控面积为800㎡左右考虑，其余为备用泵。
主管间距大致为14m,滤水管按6m间距鱼刺形布置。滤水管埋设在水平排水砂垫层的中部，防止滤水管上尖利物体刺破密封膜。
2.2.1
为了使塑料排水带有良好的排水通道，排水带顶部必须铺设砂垫层，以连通各塑料排水带将水排到工程场地以外。
垫层材料应采用级配良好的中粗砂，其渗透系数一般不低于 cm/s，同时能起到一定的反滤作用；含泥量不大于3%。为防止堆载施工对密封膜的影响，面层5cm范围内不得有带棱角的硬物，同时需在砂垫层顶部铺设土工布一层。