排水砂井及堆载预压对软基处理的效果分析

排水砂井及堆载预压对软基处理的效果分析

［摘要］以福建泉州港肖厝作业区4#泊位工程重箱堆场软基处理为例，介绍了排水砂井+堆载预压的处理方式对软基加固效果的分析。

［关键词］软基处理排水砂井堆载预压

软土地基压缩性大、孔隙比大、渗透性小、强度低，在自重或外荷作用下会产生很大的沉降和差异沉降，且沉降持续时间较长。为了满足基础荷载，通常要对其采取地基处理措施，来增加密实度，提高抗剪强度，降低压缩性。

堆载预压法是通过在软粘土地基中设置竖向排水通道——砂井、袋装砂井、塑料排水板，利用外加荷载对软弱地基进行加载预压，使天然地基在预压荷载的作用下压实固结，以提高地基承载力。 本文以福建泉州港肖厝作业区4#泊位工程为例，介绍排水砂井与堆载预压相结合的方式，对软基进行加固处理的效果分析。 1、工程概况

福建泉州港肖厝作业区4#泊位重箱堆场范围（面积67000平方米）采用打设排水砂井加堆载预压的方法进行软基加固。该范围内基础淤泥层厚度平均为7米，淤泥层顶面高程平均为-6.0m，主要为深灰色淤泥， 淤泥特征如下：

深灰色，饱和，流塑。土质较均匀，切面较光滑，含少量贝壳、粉砂及有机质，土质极软，钻具自沉。该土层广泛分布，浅表部近

流泥，局部呈淤泥质粉质粘土，标贯击数<1击。 2、软基处理方式

按照设计要求，对该区域重箱堆场的软基处理方式为打设排水砂井加堆载预压的方法。施工顺序如下：

分层回填中粗砂至+8.0m高程 打设排水砂井分级回填中粗砂至+12.0m高程 堆载预压 稳定后卸载砂。 1、排水砂井设计参数：

（1）、排水砂井桩径40cm，正方形布置，间距2.5m。 （2）、砂桩填料：采用中粗砂，含泥量不大于3%，砂桩灌砂率不得小于计算值的85%。

（3）、砂桩要求砂桩灌砂达到中密以上，标贯击数≥10击。 （4）、砂桩打设地面标高+8.0m，打设深度以砂井底标高打穿淤泥层及淤泥质粘土层为原则。 2、堆载预压设计要求：

（1）、堆载预压材料采用吹填中粗砂；

（2）、堆载预压的吹填砂分层吹填至标高+12.0m，每层吹填厚度不得超过1m；

（3）、静压时间为3个月(或按沉降控制)后，卸载至+8.0m； （4）、堆载预压材料卸载的控制标准：连续7天的平均沉降量＜2.0mm/d。

3、堆载预压监测要求：

通过在堆载预压区埋设面层沉降板、位移边桩、孔隙水压力计等，来控制堆载预压加载速率，以及判断淤泥层固结情况。 堆载预压加载控制标准： （1）、地表沉降速率小于10mm/d; （2）、边桩位移速率小于4mm/d;

（3）、孔隙水压力增值与所加恒载增值之比小于50%，即△u/△p﹤50%。 3、主要施工方法 （1）排水砂井施工

排水砂井打设高程为+8.0m，可在陆地上进行施工。机械设备采用采用振动沉管静力夯扩压桩机，型号为yzj-160t，机组配备驱动装置、振动锤、桩架和发电机组等。钢管长度22米。

施工工艺为：将桩机移至设计桩位，使沉管对准桩位后，开启振动锤及高压水泵，在振动及高压水束的共同作用下，振动沉管至设计底高程。然后对管内进行灌砂，在灌砂的同时向管内灌水，使灌砂密实。在灌砂饱满后振动拨管，先提升1m留振20s后，再一边振动，一边拨管，保证桩体密实，控制拨管速度为2米/分钟。保持匀速状态下提升沉管直至桩顶。 （2）堆载预压施工

堆载预压的材料使用与回填砂相同的海砂，通过砂船上自带的皮带机的将砂输送到岸上后，再用装载机配合东风车装运至堆载预

压现场。

根据现场面层沉降及孔隙水压力情况据分析，每级加载2米厚度时的面层沉降及孔隙水压力满足加载速率标准。因此，加载施工仅分两级进行，即第一级由+8.0m回填至+10.0m高程，第二级回填至设计顶高程+12.0m高程。 4、软基监测结果分析：

在堆载预压区共埋设9个面层沉降板，5只孔隙水压力计及18个位移边桩。

按照设计要求，监测频率为加载期每天监测1～2次，恒载期每周监测2次。在加载施工中及恒载静压过程中，对面层沉降板、孔隙水压力、位移边桩等进行监测。具体监测结果如下： （1）沉降板沉降结果分析：

沉降板沉降速率在第一级加载的最初2～3天都较大，沉降速率超过10mm/d，随后即迅速减小，没有再超过10mm/d；随着加载结束，沉降速率逐渐减小，在静载期间沉降速率更小。经过3个月时间的恒压后，各个观测点的沉降速率均小于2mm/d，达到卸载标准。 场地内9个面层沉降结果基本一致，经堆载预压后，面层沉降板累计平均沉降为24.7cm。取其中具有代表性的c1面层沉降板的观测结果做沉降-荷载-时间关系曲线如下：

c1测点 沉降-荷载-时间关系曲线

（2）位移边桩观测结果分析：

位移观测采用极坐标法进行观测。根据观测结果显示，在加载及恒载期间，每次边桩位移观测点的坐标变化在0-4mm之间，且无规律，均在测量允许误差之内，因此可判定位移边桩没有明显的位移。

（3）孔隙水压力观测结果分析：

a、加载过程与静载期的超静孔隙水压力分析：

孔隙水压力观测显示，在每级加载时，不同深度的孔隙水压力计的超静水压力迅速达到峰值，之后开始逐渐消散。

b、在堆载预压过程中，孔隙水压力增量与荷载量成线性关系，表明软基在堆载预压过程中处于稳定状态。 c、超静孔隙水压力与沉降板沉降关系分析：

在每级加载时，各观测点的超静孔隙水压力迅速达到峰值时，其临近的地表沉降观测点的沉降速率也最大，之后超静孔隙水压力开始逐渐消散，沉降速率也减小。超静孔隙水压力与地表沉降速率呈正比关系。

从超静孔隙水压力与地表沉降关系分析看，软基在堆载预压期间，超静孔隙水压力与地表沉降速率均处于正常的变化过程中，软基处于正常的排水固结状态。 （4）固结度的推算

经监测单位化工部福州地质工程勘察院采用双曲线法推算最终

沉降量，结合现场实际观测数据，计算出软土地基最终固结度达88%，表明软土地基的处理基本达到预期效果。 5、结语

（1）经过打设排水砂井及堆载预压的处理后，软土地基已经排水固结，软土地基处理基本达到预期处理效果，提高了地基承载力。 （2）经实测，排水砂井施工过程后，回填砂面层已经出现约30cm的沉降情况，表明淤泥层即已出现一定程度的固结。因此，后来堆载预压的沉降量较小。

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