真空堆載聯合預壓加固堤防軟土地基沉降預測研究

毛明立（駐馬店市水利工程局第四工程處，河南省駐馬店市463000）

真空堆載聯合預壓加固堤防軟土地基沉降預測研究

毛明立（駐馬店市水利工程局第四工程處，河南省駐馬店市463000）

作為一種加固軟土地基的有效方法，真空堆載聯合預壓法是在真空排水預壓法的基礎上發展起來的。一般而言，該技術在實際的運用過程中能夠有效的消除軟土地基建設過程中存在的固結、次固結沉降問題，促進相關工程建設質量的提高。但事實上，由于路基沉降問題存在周期較長，因而會對軟土地基上方的建筑建設的安全性以及穩定性造成嚴重的干擾，為此需要加強相關作業的維護以及保障。本文基于此，探討真空堆載聯合預壓加固堤防軟土地基沉降預測。

真空堆載聯合預壓；加固堤防；軟土地基；沉降預測

基于我國特殊的地理位置以及地質狀況，使得軟土在我國有著較為廣泛的分布，這種特殊的土質具有含水量高、壓縮性大、強度低、透水性差等特點，故而從而產生不同程度的沉降問題，不利于建筑工程的安全性以及穩定性。為此，需要相關部門以及人員加強對于真空堆載聯合預壓加固堤防軟土地基沉降的預測以及解決。

1 真空堆載聯合預壓地基沉降分析

一般而言，在借助真空堆載聯合預壓法進行堤防軟土地基處理的過程，需要在軟土地基之中打設排水板，其具體的操作是將直徑為12cm的鋼管插入到地基之中，繼而以此為基礎構建起直徑為12cm的柱形孔洞。在這一過程中，該孔洞四周的土體在徑向受壓，切向受拉，并呈現出塑性狀態。

相關的研究表明，在進行排水板的打設作業過程中，其往往會導致軟土層中孔隙水壓力的不斷增大，但是由于排水板具有較好的排水性，故而在打設作業完成之后能夠將孔隙水迅速排出，繼而在短時間內降低了隙水壓力，使土體壓密。一般而言，沉降現象只會發生在施工建設完成初期，后期的地基沉降量變化不大。

另外，施工團隊在進行真空堆載聯合預壓加固堤防軟土地基的過程中，往往需要需要借助各類機械設備進行排水板的打設作業。而這些設備在運轉的過程中就會就會產生各類振動，繼而對本軟土地基產生不同程度的擾動，甚至導致土層變形等一系列問題的出現?；诖?，在進行相關分析作業的過程中，需要對這一系列因素進行充分的考慮。

2 沉降預測公式的建立

通過前文的分析可以得知：施工團隊在借助真空堆載聯合預壓法進行地基處理作業的過程中，會因為排水板打設作業過程中存在施工機具振動等一系列問題，使得地基土出現不同程度的擾動，降低了土層的強度。此外，在施工初期，軟土層地基的沉降反映明顯。關于計算軟土層的沉降的計算公式，筆者進行了相關總結，具體內容如下：

在上述的公式中，SO指的是進行排水板打設作業過程中出現的的沉降；Pt指代的則是t時刻累計荷載；P則是設計方案中的總荷載，一般而言，該類數值往往是一定的；Sd指的則是瞬時沉降，該數值往往是依據《日本高等級公路設計規范》中的相關方式進行計算得出的。SO'、TO'指的則是地基沉降反映趨于緩和后出現的沉降量及對應的時間；Tv、mv分別表示的是時間因數以及體積的壓縮系數：而H則是壓縮層厚度。

3 軟土地基沉降曲線特性

通過比較大量真空堆載聯合預壓加固淮河入海水道的堤防軟土地基的沉降觀測曲線發現以下特點：在實際的荷載施加作業之前，該區域的軟土地基已經產生了一定程度的沉降作業，但是在進行真空預壓操作的過程中，軟土層的沉降反應明顯掙錢，此時軟土地基沉降曲線特性出現了第一個拐點。此后，當真空度維持在一定值的狀況下，軟土的沉降效應逐漸變慢。但是當施工建設團隊進行堆載填土作業的過程中，軟基土體呈現出局部塑性的狀態，而沉降過程線則出現了另外一個拐點，沉降速率開始變大。關于軟土地基沉降曲線圖，筆者進行了相關總結，具體內容見圖1。

圖1 荷載隨時間變化情況

4 工程實例分析

4.1 工程案例

實測值作為我國的七大江河之一，淮河流域面積27萬km2。為了進一步促進淮河流域的發展，促進相關的經濟效益以及社會效益的取得，我國的政府部門加強了對于淮河入海水道工程的建設。據悉，該工程建設與蘇北灌溉總渠平行，緊靠其北側。西起洪澤湖，東至濱?？h扁擔港，全長163.5km。

此外，淮河入海水道南北堤防之間的距離為750m。在工程前期施工作業的過程中，施工建筑團隊在工中間挖兩道偏亂，其后再將灘面全部挖成深亂。目前，淮河入海水道實施的工程主要分為五部分：行洪河道和兩岸防洪大堤，二河、淮安、濱海、?？?個樞紐及淮阜控制閘。該工程建設征地面積高達6.8萬畝，而總投資41.17億元，是江蘇投資規模最大的單項水利工程。

4.2 施工概況

據悉，該工程建設在實際的建設過程中主要在軟土地基上進行相關的操作。而主要工程建設分為五段，分別是河入海水道工程馬集涵閘軟基處理工程、淮河入海水道工程張馬涵閘軟基處理工程、淮河入海水道工程大沙河涵閘軟基處理工程、淮河入海水道工程蘆楊地龍涵閘軟基處理工程以及淮河入海水道工程蘆楊泵站涵閘軟基處理工程。為了方便后續的分析作業，筆者分別取A、B、C、D、E指代這五項工程建設。

4.3 預測結果

根據前文所敘述的相關原理，研究人員編制了計算程序SPFOR，并以此為基礎對淮河入海水道堤防工程五個真空堆載聯合預壓處理的軟土地基進行相關的分析以及計算。

在借助該編制程序對各個算例進行沉降反演預測分析的過程中，為了確保相關分析的準確性以及科學性，需要確保沉降觀測數據及加載信息的準確以及嚴謹。在實際的分析過程中，筆者將上述五個工程建設的沉降預測值與實際值進行了比較，具體內容見表1～3。通過相關的研究分析可以得知：慮到實測沉降過程中的一些因素的影響，沉降預測模型計算所得沉降量與實測沉降量較為吻合，其預測是可信的。證明此方法是可行的。

表1 A、B斷面預測沉降和實測值比較

5 結語

本文基于此，主要分析了真空堆載聯合預壓地基沉降、沉降預測公式的建立以及軟土地基沉降曲線特性。并就淮河入海水道工程建設過程中的五個工程建設 （淮河入海水道工程馬集涵閘、淮河入海水道工程張馬涵閘、淮河入海水道工程大沙河涵閘、淮河入海水道工程蘆楊地龍涵閘以及淮河入海水道工程蘆楊泵站涵閘）進行了分析，驗證了真空堆載聯合預壓加固堤防軟土地基沉降預測的準確性。筆者認為，隨著相關研究的不斷深入以及相關措施的及時采取，我國的真空堆載聯合預壓加固堤防軟土地基建設工作必將獲得長足的發展。

表2 C、D斷面預測沉降和實測值比較

表3 E斷面預測沉降和實測值比較

[1]吳煥然，閻長虹，許寶田，邵 勇，燕曉瑩.真空堆載聯合預壓加固軟土地基效果分析[J].水文地質工程地質，2013（3）：74～78.

[2]李 豪，高玉峰，劉漢龍，彭 喆，MahfouzAH.真空—堆載聯合預壓加固軟基簡化計算方法[J].巖土工程學報，2013（1）：58～62.

[3]周 森，王晨曦，潘 健，馬 勇.真空-堆載聯合預壓處理濱海深厚軟土地基的特性分析[J].水利學報，2015（S1）：296～302.

[4]謝曉華，周永章，張澄博，吳清華，周曉芳，盧 強，趙廣倫.真空聯合堆載預壓軟基加固機理分析及工程應用[J].四川建筑科學研究，2010（5）：112～116.

[5]燕曉瑩.基于Usher-Spi11man模型的軟土地基沉降預測研究[J].山西建筑，2014（2）：97～98.

[6]周曉曦.軟土路基真空-堆載預壓沉降變形特征及卸載時機研究[J].路基工程，2014（6）：120～124+128.

TV81

A

2095-2066（2016）34-0114-02

2016-11-14

毛明立（1983-），男，水利專業工程師，本科，中國地質大學，主要從事水利工程施工技術及管理工作。