软土地基论文：公路工程排水固结法处理软土地基

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1、软土地基论文：公路工程排水固结法处理软土地基摘要：公路工程中软土地基的处理效果是影响公路建成后运行的关键。本文阐述了目前常用的处理方式公路工程排水固结法的定义、组成、设计及施工要求以及在公路工程中的应用情况。关键词：软土地基稳定沉降排水固结法0引言公路工程排水固结法是目前公路地基处理中主要常用的软基处理方法之一。简单的说排水固结法实质上就是要尽量将三相体中的水分及气体排除从而增加其强度提高其承载力。如何实现排除气体及水分这个目标是排水固结法要解决的问题。1公路工程排水固结法的阐述、组成、分类排水固结法是利用天然地基土

2、层本身的透水性或设置在地基中的竖向排水体，通过预先在地表进行加载预压或利用构造物自身重量使土体中孔隙水逐渐排除、土体逐渐固结，地基土逐渐压缩，强度逐步提高的方法。或者利用井点抽水降低地下水位、利用插入土中的通电电极使土中水发生渗流以达到区域土体自重应力的增加，从而使土体逐渐压密的方法。目前公路地基处理中常用的是通过施加荷载进行预压完成土体的固结密实。排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成。排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排除途径，缩短排水距离，系统主要由在土中打设的砂井、袋装砂井或塑料排水板等

3、竖向排水体同地面铺设的砂石垫层构成；也可以利用天然地基中夹粉砂薄层的“千层糕”状土形成天然的排水系统；对于较薄的不含透水层的软粘土可仅在地面铺设一定厚度的砂垫层作为排水系统。加压系统是指对地基施加预压荷载，它使地基土的固结压力增加而产生固结。预压法的加载方法可分为堆载（土、砂石料、液体、钢锭等）、真空和降水三类。排水固结法根据排水的措施不同可分为堆载预压法、降水预压法和电渗法。目前公路工程普遍使用的是造价相对较低的堆载预压法。而根据是否设置竖向排水体和加压系统的不同，堆载预压法又可分为砂井（袋装砂井、塑料排水板）堆载

4、预压法、真空（砂井、袋装砂井、塑料排水带）预压法、堆载—真空联合预压法。不设置竖向排水体与设置竖向排水体的区别是：前者是利用天然地基作为排水系统，其固结排水过程是一维固结排水过程；而后者由于在地基中设置了竖向排水体，其固结排水过程是三位固结排水过程。实践证明，在饱和粘土厚度不超过5m或土层固结系数cv＞10-2cm2/s或饱和土层内为“千层糕”状土时，可考虑不设置竖向排水体，否则必须在软土中设置竖向排水体。真空加压与堆载加压的加固机理及适用性的区别在于：①堆载加压时，土体中的总应力是增加的，而真空加压中总应力是没有增

5、加的；②堆载加压时，土体孔隙中形成的孔隙水压力增量是正值，即超静孔隙水压力是正值，而真空加压中孔隙中形成的孔隙水压力增量是负值；③堆载加压时，土体有效应力的增长是通过正的超孔隙水压力的消散来实现的而且随着超静孔隙水压力逐步消散为零，有效应力增加达到最大值；而真空加压中，土体有效应力的增长是靠负的超静孔隙水压力的形成来实现的，随着负的超静孔隙水压力的增大，有效应力也逐渐增大，一旦负的超静孔隙水压力发生“消散”，则有效应力也随之降低。④堆载加压时，土体加固后形成的有效应力与上部施加的荷载大小有关，而且在垂直和水平向上大小

6、一般是不同的，而真空加压中土体有效应力的增加具有最大值，理论上为一个大气压，一般都低于此值，由于有效应力的增加是依赖与孔隙水压力的降低来实现的。所以，土体加固过程中有效应力增加值在垂直、水平及各个方向上具有相同值。⑤堆载加压时，土体填筑时必须考虑地基失稳填筑土须逐层填筑分级加载，而真空加压中无须考虑失稳问题，可一次加压。⑥堆载加压时，填筑物可根据地基强度的增长情况逐级加载到足够大的荷载，而真空加压中最大加载一个大气压的荷载（一般在60kp～90kp）根据施工水平及设备不同而有所差异。⑦堆载加压时，可不考虑地基土层中是

7、否有砂层，而真空加压中不适合用于地层中有砂层地段，否则应采取措施防止漏气。2堆载预压处理公路软土地基设计及施工要求2.1施加预压荷载堆载预压所采用的材料主要有土、砂石料、液体、钢锭等，公路工程中路堤自身即为预压荷载。根据道路施工工期及工程对沉降的要求，荷载可分为欠载、等载、及超载。实际工程中根据不同情况进行选用。需要注意的是一般路堤填料为土质或砂质，根据路基施加荷载的要求要考虑路面材料的密度与路基填料材料的不同。在采用等载及超载预压时要进行换算，另外还要将通车后的活载换算为等代土柱高度，进行加压。软基土质较软、地基承

8、载力很低采用堆载预压时，为了避免地基因发生塑性变形而失稳，需要分级加载、控制加载速度以及每次加载载重使其与地基的强度增长速度相适应。每级加载不应超过前级荷载作用下地基强度增加后的允许承载力。在计算强度增量时，要考虑加载预压过程中由于土体剪切蠕动引起的强度衰减。2.2排水系统排水系统是保证土颗粒间自由水能够顺利排走、地基迅速固结的必要条件。排水系