堆载预压法在工程实践中的应用及设计要点_范志强

2011年11月（下）

堆载预压法在工程实践中的应用及设计要点

范志强

（中交第二航务工程勘察设计院有限公司广州分公司，广东广州

511442）

[摘要]堆载预压法是处理厚度较大的软弱粘性土层的常用方法之一，本文结合工程实际对堆载预压的设计进行了系统了讨论，并对设计需要

注意的部分进行了论述。得出了一些有意义的结论。

[关键词]堆载预压；固结沉降；边坡稳定；水平排水；监测堆载预压法是处理含较厚软弱土层地基的常用方法之一。本文结合泉州肉品加工厂陆域形成工程对堆载预压的设计进行系统的论述。

1工程概况

泉州肉品加工厂位于福建省晋江市西滨92旅军垦农场堤外海滩，东面为在建的沿海大道，西面为92旅军垦农场海堤，厂区总面积为20.39万m 2

，中间已有一条当地农民自发堆填的土堤，将整个场地分为两部分，

北区以鱼塘为主，标高平均在2.5～5.8m 。南区为滩涂地，区内杂草丛生，地面较平坦，标高平均在0.6～2.7m 。根据地质勘察报告，本工程土层中含有7~9m 厚的淤泥（

Q 4m ），其天然密度为1.6g/cm 3

，压缩模量1.45MPa ，固结系数0.005m 2

/天，摩擦角4.6度，粘聚力6.8KPa 。

2设计条件

本工程地面设计荷载按20kPa 考虑，工后沉降≤25cm ，差异沉降≤1.0％，厂区交工面地基承载力特征值≥150kPa 。高程采用黄海高程系统，交工高程4.60m 。

3设计计算3.1处理方案

本工程软土以淤泥为主，其厚度大、压缩性高，必须进行加固处理才能保证工后沉降满足要求。常用的地基处理方法主要有置换法、排水固结法、灌入固化物法和振密、挤密法四大类。其中排水固结法用于大面积软基加固时具有造价低、加固效果好、施工工艺成熟的优势，适合在本工程使用。根据不同的预压方式，排水固结法可分为真空预压和堆载预压两种施工工艺，考虑到泉州地区的海砂储量丰富，海砂供应较有保障，工程性质相对好，用于回填具有施工速度快、对后续进行的地基处理施工影响小的优势。从工艺和经济两方面考虑，本次设计采用堆载预压方案。

3.2计算方法

本工程地基处理的对象是软土，主要目的是控制沉降和提高地基承载力。由于本工程靠近沿海大通道，鉴于堆载预压以球形扩张变形为主，为避免厂区施工对路基及箱涵基础的不利影响，设计计算中要进行稳定计算。所以本次设计计算的主体包括沉降、固结度和稳定。具体方法如下：地基沉降量S 采用单向压缩分层总和法进行计算，并通过修正系m s 进行修正，本次计算m s 中取1.2，计算公式如下：

S=m s ∑

e 1i -e 2i

1+e 1i h i

（1）

地基固结度采用太沙基和巴伦理论计算。计算地基的沉降过程采用应变固结度。计算应变固结度时通过计算不同时刻的应力固结度，根据应力固结度与应变固结度的关系，将应力固结度转变为应变固结度，由已知的最终沉降量和应变固结度得到地基的沉降过程曲线。

瞬时加荷条件下，应变固结度采用e-p 曲线按下式计算：U rz =

（e o -e t ）U rz

e o -e f

p t -p o f o

（2）

分级加荷条件下，地基在t 时的平均固结度按下式计算：U'rz =∑m

i-1U rzi （t-T o

i -T f

i ）s

i i

（3）

稳定计算采用圆弧滑动简单条分法计算。验算方法采用总应力法或有效应力法。危险滑动面满足下式要求：

Y o M sd ≤1R

M Rk

（4）M sd =[∑R （q ki b i +W ki ）sina i ]+M p

（5）M Rk =R[∑c ki L i +∑（q ki b i +W ki ）cosa i tan φi ]（6）

4计算结果及设计要点

结合本工程，通过上述方法计算确定堆载厚度4.7m ，分1.5m ，1.5m ，1.7m 三级进行堆载，考虑到建筑基础对地基承载力的要求，第一级堆载在施工期下沉后将成为建筑物地基的主要承重层，所以堆载料采用工程性质较好的中、粗砂，为节省工程成本，第二、三级堆载采用细砂。对于施工期稳定，通过计算确定沿海大通道侧各级堆载之间的反压距离按15m 控制，海堤侧由于软土地基已经开挖换填处理，堆载可直接放坡至海堤。沉降固结计算结果见表1，稳定计算最危险断面见图1。

表１沉降、固结计算结果

Ｒ＝１．３３，半径为４５．６ｍ图１堆载最危险圆弧滑动面

考虑到本工程回填厚度较大，为保证边坡稳定，设计要明确各级堆载之间的间歇期，并提出各级堆载的分层厚度要求，避免一次堆载过高。本工程回填砂量较大，若整体一起施工，需外购砂102万方，最终卸载砂为54.2万方，资源浪费较为严重，可考虑以现有土堤为界将厂区分两期进行施工，将一期的卸载砂用于二期的堆载，这样外购砂量为79万方，最终的卸载砂为25万方（

转运考虑0.8的折减系数）。可有效降低工程成本。由于本工程毗邻沿海大通道，考虑到堆载预压施工中的变形特性，施工过程中应加强对沿海大通道侧深层水平位移的监测。监测频率为加载期间每隔24小时观测一次，满载预压期间每隔72小时观测一次（如果在满载预压期间沉降及水平位移出现异常，应加密观测频率）。控制标准为水平位移每昼夜小于5mm ，垂直位移每昼夜小于10mm ，否则应控制加载速率或停止加载，必要时进行临时卸载。

5结论

1）堆载预压施工工艺简单，质量容易控制。但要求附近有较丰富的砂源，且在堆载预压中需严格控制加载速率，避免边坡失稳。2）对于沉降后将作为地表构筑物主要承力层的堆载料，要考虑采用工程性质较好的材料，并且要进行分层碾压施工，必要时要提出密实度要求。3）可根据回填和卸载量的情况，对场地进行分区，以充分利用砂料，降低工程成本。4）对于场地毗邻重要构筑物或附近有开挖施工的情况，一定要进行稳定计算，加大安全储备。并在施工过程中加强监测。

168