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1、排水固结法的应用实例 摘要：文章通过对某工程区基础地质分析，结合浅滩试验堤实例，介绍了基础处理设计方案，塑料排水板间距、布置和材料选取，提出了排水板插打工艺施工的注意事项。根据原位沉降变形观测成果，初步评价了排水固结法处理地基方法实践应用效果。关键词：排水结固法；塑料排水板；地基处理设计；软土地基软土地基处理一直是广大科研、建设者关心研究的课题，地基问题的处理恰当与否，关系到整个工程质量、投资和进度。本文旨在结合工程实践，共同探讨分析排水固结法在工程中应用效果。一、工程概况温州半岛工程浅滩试验堤位于温州瓯江口外霓屿岛侧滩涂上，堤坝总长度2000m，建设工期四年。堤坝上部结构为斜坡式抛石堤，堤顶
2、路面标高6m（吴淞高程），堤顶宽度9.2m（原设计8.5m），护坡两侧为混凝土灌砌块石，坡比12；下部结构为抛石镇压层，宽度为15m，表面埋砌，抛石护底。设计典型断面如图1所示：二、工程地质根据地质勘察报告中土层分析和各土层物理力学性质按成因时代，岩性特征、埋藏条件、分布规律及物理力学性质，地层划分，见表1：第1淤泥：出露涂面，青灰色，厚2m5m，土质差，呈饱和、流塑状态；第2层淤泥粉砂互层：冲海积土层，青灰灰黄色，顶板高程-5.0m-2.1m，局部出露涂面，近霓屿岛1km左右（即试验堤）地段缺失，厚06.1m，一般厚2.5m5m，土质不均匀，呈饱和、松软状态，固结排水条件较好；第3层淤泥：海
3、相淤泥土层，青灰色，顶板高程-15.1m-3m，厚2m9m，近霓屿岛2km范围厚度增大，为6.5m9.0m，土质差，呈饱和、软塑状态；第4层淤泥：海相淤泥土层，青灰色，土质与第2层基本相似，仅粘性变好，顶板高程-15.1m-6.4m，厚度大，一般大于14m，土质均匀，呈饱和、软塑状态；第5层淤泥质粘土：冲-海积土层，青灰色，顶板高度-27.6m-25.8m，揭露最大厚度29.3m，土质较上覆土层变好，呈饱和、软塑状态，局部夹薄砂层或砂团。试验堤范围内各土层的十字板天然强度推荐（平均值）为：Su=2.89+1.40Z式中：Z深度。三、排水固结法原理排水固结法的原理是软粘土地基在荷载作用下，土中孔
4、隙水渐渐排出，孔隙比变小，地基发生固结变形，同时随着超静水压力逐渐消散，土的有效压力增大，地基土的强度逐渐增长。排水固结法常用于解决软粘土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差，同时可以增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的有效承载力和稳定性。四、地基处理设计、计算（一）地基处理方案采用排水固结法排水系统竖向排水体系采用入土24.0m塑料排水板；水平排水体采用0.8m厚、15cm中碎石，含泥量5%。施加荷载使地基在前期荷载下固结，强度提高以满足下一级荷载的需求，最后加到使用荷载。同时，在施工过程中，地基逐渐沉降，在使用
5、前，沉降已大部分完成。（二）塑料排水板的作用原理和设计计算方法与砂井排水法相同设计时，把塑料板换算成相当直径的砂井，设计间距1.5m，插设深度24m。排水板选用标准：口琴型，宽10cm；厚4.0mm4.5mm；侧压力350kPa时，排水通量25cm3/s；滤膜采用90g的无纺布；复合体干态抗拉强度1.3kN/10m；滤膜干态抗拉强度1.3kN/m。塑料排水板按梅花形布置，排水板间距1.5m，入土深度为24.0m，水平排水系统采用0.80m厚的碎石垫层。8t/m土工布在插设排水板后铺放在碎石垫层顶面上，其作用是加强抵抗坝体的整体滑动。（三）稳定性验算路基堤整体稳定性验算采用总应力法，按圆弧法公式
6、进行地基土力学指标取快剪指标，对塑料排水板方案考虑地基土因固结而强度增长因素，计算中计如土工布的抗拉强度（取5.5t/m2）。试验堤全长2000m，现取涂面高程-3.0m、-2.5m两个典型断面进行稳定计算所得安全系数见表2，均满足安全要求的规定。（四）沉降计算沉降计算方法采用分层总和法，理论计算值见表3： 表3 最终沉降理论计算值表 五、排水板施工要点（一）堤坝工程主要工艺流程开始定位铺设第一层有纺土工布（3t/m）抛碎石垫层施打塑料排水板铺设第二层经编土工布（8t/m）镇压层护底抛石分层填筑堤身混凝土灌砌后护坡混凝土堤顶路面浇筑。（二）塑料排水板施工要点1在转盘和打设过程中应避免损坏塑料排
7、水板滤水膜，防止淤泥进入板芯堵塞输水孔，影响排水效果。2塑料排水板如需接长时，为保证良好的通水效果，应采用滤水膜内平搭接的连接方法，搭接长度不小于20cm。3按照设计要求严格控制板间距和打设深度；塑料排水板与桩尖连接要牢固，避免和减少塑料排水板回带。六、沉降观测施工速度与沉降位移观测堤坝施工考虑预留沉降。堤坝设计高程为+6.0m，验收标高为+6.5m。本工程沿海堤纵向设置36个原位沉降断面，每个观测断面分别埋设35根地表和水平观测沉降标。根据观测资料反映，由于该工程基础处理采用了插设排水板，地基沉降速率收敛较快，一般经过一个多月的固结，（实测最大）沉降速率由300mm/day以上降到10mm/
8、day以内；3个月后，沉降速率降到(35)mm/day左右；但沉降速率降到1mm/day以下需要较长时间。当镇压层荷载填筑基本到位后，只在堤中心填筑荷载，充分利用基底土工布拉伸性质，使得坝体沉降均匀，地基中土体的水平位移增加较少，镇压层起到了较好的反压作用。整个试验堤施工过程中通过原位沉降变形观测，在地基无异常情况下，保证了堤坝工程施工速度，从而保证了总工期实现。七、应用评价1以土工布、碎石垫层作为堤身垫层，增加了堤基整体性，调整、扩散、均布上部传下的应力，所以，经过排水固结地基的沉降也就比较均匀。2通过塑料排水板、碎石层排水固结作用，地基承载力有较大的提高，满足了荷载设计要求，同时解决温州浅
9、滩深层超软地基低强度和加荷速率的矛盾。3本工程共采用3t/m土工布20.7万m2，8t/m土工布13.1万m2，塑料排水板144.48万m，共计1354万元，占总工程造价的18%。土工布以其反滤、排水、隔离和加固补强等主要功能与塑料排水板在工程中联合应用日趋广泛。4经主管部门验收评定基础分部质量优良，试验堤工程单元质量优良。铺设水下土工布、打设塑料排水板施工简单，采用专业施工船只作业，施工质量保证，施工强度高，造价经济，具有推广意义。参考文献1浙江中水围海技术咨询中心温州浅滩围涂促淤一期工程试验堤设计施工图、地质勘探资料19992南京水利科学研究院温州浅滩围涂促淤一期工程试验堤原位观测报告R20033华东水电工程咨询公司温州浅滩围涂促淤一期工程试验堤监理工作报告R2003
