1、浅谈建筑施工中堆载预压法的设计和施工 摘要：排水固结法是处理软粘土地基的有效方法之一。也是建筑施工中常用的地基处理方法，本文主要介绍排水固结法中的堆载预压法的设计和施工。 Abstract: The drainage consolidation method is one of the effective methods to deal with soft clay foundation, and also a method that is commonly used in construction of foundation treatme consolidation method and
2、construct 关键词：堆载预压 设计 施工 Key Words: preloading, design, construction 中图分类号： TV223.5 文献标识码： C 文章编号： 2095-2104（ 2011）12-0000-02 前言：对于天然地基，该法或是先在地基中设置砂井或塑料排水带等竖向排水体，然后利用建 (构 )筑物本身重量分级逐渐加载；或是在建 (构 )筑物建造以前，在场地先行加载预压，使土体中的孔隙水 排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。 1.排水固结法可解决以下两个问题 1.1 沉降问题，使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成，使建（构
3、）筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差； 1.2 稳定问题，加速地基土的抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。 排水固结法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲壤土等饱和枯性土地基。对沉降要求较高的建 (构 )筑物，如冷藏库、机场跑道等，常采用超载预压法处理地基。待预压期间的沉降达到设计要求后，移去预压荷载再建造 建 (构 )筑物。对于主要应用排水固结法来加速地基土抗剪强度的增长、缩短工期的工程，如路堤、土坝等，则可利用本身的重量分级逐渐施加，使地基土强度的提高适应上部荷载的增加，最后达到设计荷载。 2.堆载预压设计计算 2.1 堆载预压的计算步骤 软粘土地基抗剪强度较低，无论直接建造建 (
4、构 )筑物还是进行堆载预压往往都不可能快速加载，而必须分级逐渐加荷，待前期荷载下地基强度增加到足以加下一级荷载时才可加下一级荷载。具体计算步骤是首先用简便的方法确定一个初步的加荷计划，然后校核这一加荷计划下地 基的稳定性和沉陷。 (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，对饱和软粘土可采用下列公式估算： 式中： K 安全系数，建议采用 1.1 1 5； 天然地基的不排水抗剪强度 (kPa) 基底标高以上土的重度 (kN m3)； D 基础埋深 (m)。 (2)计算第一级荷载下地基强度增长值。在荷载作用下，经过一段时间预压，地基强度会提高，提高以后的地基强度为 式中： 考虑剪切
5、蠕动及其他因素的强度折减系数； 作 用下地基因固结而增长的强度。 (3)计算作用下达到所确定固结度所需要的时间。目的在于确定第一级荷载停歇的时间，亦即第二级荷载开始施加的时间。 (4)根据第 (2)步所得到的地基强度计算第二级所能施加的荷载。可近似地按下式估算： 求出在作用下地基因结度达 70时的强度以及所需要的时间，然后计算第三级所能施加的荷载，依次可计算出以后的各级荷载和停歇时间。 （ 5）按以上步骤确定的加荷计划进行每一级荷载下地基的稳定性验算。如稳定性不满足要求，则调整加荷计划。 (6)计 算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量。这一项计算的目的在于确定预压荷载卸除的时问。这时
6、地基在预压荷载下所完成的沉降量已达到设计要求，所残余的沉降量是建 (构 )筑物所允许的。 2.2 超载预压 对沉降有严格限制的建 (构 )筑物，应采用超载预压法处理地基。经超载预压后，加受压土层各点的有效竖向应力大于建 (构 )筑物荷载引起的相应点的附加总应力，则今后在建 (构 )筑物荷载作用下地基土将不会再发生主固结变形，而且将减小次固结变形，并推迟次因结变形的发生。超载预压可缩短预压时间，在预压过程中，任 一时间地基的沉降量可表示为： 式中： 时间 t 时地基的沉降量 (mm)； 由于剪切变形而引起的瞬时沉降 (mm）； t 时刻地基的平均固结度； 最终固结沉降 (mm)； 次固结沉降 (
7、mm)。 上式可用于： 确定所需的超载压力值，以保证使用 (或永久 )荷载作用下预期的总沉降量在给定的时间内完成； 确定在给定超载下达到预定沉降量所需要的时间。 在永久填土或建 (构 )筑物荷载作用下，地基的固结沉降采用通常的方法计算。 为了消除超载 卸除后继续发生的主固结沉降，超载应维持到使土层中间部位的固结度达到下式要求： 该方法要求将超载保持到在作用下所有的点都完全固结为止，这时土层的大部分将处于超固结状态。因此，这是一个安全度较大的方法，它所预估的值或超载时间都大于实际所需的值。 3.堆载预压施工方法 排水垫层的作用是使在预压过程中，从土体进入垫层的渗流水迅速地排出，使土层的固结能正常
8、进行，防止土颗粒堵塞排水系统。因而垫层的质量将直接关系到加固效果和预压时间的长短。 3.1 垫层材料 垫层材料应采 用透水性好的砂科，其渗透系数一般不低于 1l0 -2cm s，同时能起到一定的反滤作用。通常采用级配良好的中粗砂，粘粒含量不宜大于 3。一般不宜采用粉、细砂。也可采用连通砂井的砂沟来代替整片砂垫层。排水盲沟的材料一般采用粒径为 35cm 的碎石或砾石。 3.2 垫层尺寸 一般情况下，陆上排水垫层厚度为 0.5m 左右，水下垫层为 1.0 m 左右。对新吹填不久的或无硬壳层的软粘土及水下施工的特殊条件，应采用厚的排水垫层或混合料排水垫层。 排水层兼作持力层时，还应满足承载力的有关要
9、求。对 于天然地面承载力较低而不能满足正常施工的地基，可适当加大砂垫层的厚度。 排水砂垫层宽度应等于铺设场地宽度，砂料不足时，可用砂沟代替砂垫层。 砂沟的宽度为 23 倍砂井直径，一般深度为 40-60 cm。 盲沟的尺寸与其布置形式和数量有关，设计时可采用达西定律 3.3 垫层施工 排水砂垫层目前有以下四种施工方法。 当地基表层有一定厚度的硬壳层，且其承载力较高，能承载一般运输机械时，一般采用机械分堆滩铺法，即先堆成若干砂堆，然后采用机械或人工摊平。 当硬壳层承载力不足时，一般采用顺序推进摊铂法。 当软土地基表面很软，如新沉积或新吹境不久的超软地基，首先要改善地基表面的持力条件，使其能承载施工人员或轻型运助工具。 尽管对超软地基表面采取了加强措施，但承载能力仍然很差，一般轻型机械上不去时通常要采用人工或通过轻便机械顺序推进铺设。 结束语： 在建筑物建设和施工中对软粘土地基的处理方法有很多，要根据实际的工程状况选择合适的处理方法，才能达到预期的效果，保障道路建设的质量。
