借助堆載預(yù)壓原理處理地基工程事故

蔣新華

摘 要：堆載預(yù)壓法是一種實(shí)用、有效的軟基處理方法，在處理地基工程事故中，可利用該方法進(jìn)行加固。簡單介紹堆載預(yù)壓法及其原理，然后結(jié)合實(shí)例分析地基事故的原因，并有針對性地提出處理方案。

關(guān)鍵詞：堆載預(yù)壓法；地基事故；軟基處理；加固

中圖分類號：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0090-02

地基是各類工程施工的基礎(chǔ)，其強(qiáng)度和承載力直接決定著上部結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定。在實(shí)際施工中經(jīng)常會遇到軟土地基或土質(zhì)較差的情況。如果直接在地基上面開展工程建設(shè)，由于上部荷載較大，地基極易沉降塌陷，破壞工程的穩(wěn)定性，進(jìn)而引發(fā)安全事故。這就要求對軟土地基進(jìn)行加固處理。堆載預(yù)壓法是諸多加固方法中的一種，材料、設(shè)備簡單，操作方便，在處理地基工程事故中有較好的效果，且應(yīng)用廣泛。

1 堆載預(yù)壓法

堆載預(yù)壓法，全稱“堆載預(yù)壓排水固結(jié)法”，主要用于處理軟土地基。軟土地基含水量大，土質(zhì)疏松，承載力弱，通過對其加載預(yù)壓，可將土體內(nèi)的孔隙水排出。在固結(jié)過程中，原地基密實(shí)度增加，發(fā)生一定程度的沉降，強(qiáng)度也隨之加強(qiáng)。然后在上面進(jìn)行施工，便可避免不均勻沉降現(xiàn)象。該方法適用于各類軟土地基，施工工藝較為簡便，且材料、設(shè)備簡單，不過需要有足夠的時間，因此在工期不緊的工程中最為適用。當(dāng)用于深厚的飽和軟土?xí)r，堆載材料用量大，且排水固結(jié)時間長，會有一定的限制。按照預(yù)壓荷載的大小，可將堆載預(yù)壓分為超載預(yù)壓和等載預(yù)壓兩種。

2 實(shí)例分析

某污水處理廠占地面積6 500 m2，日處理污水22 000 t。生物濾池是其中的重要部分，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長34.5 m，寬31.6 m，深8.2 m。該廠所處位置地基承載力偏弱，且其內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在不合理之處。濾池內(nèi)部被劃分為6個部分，池子內(nèi)壁和外壁的厚度分別為250 mm和400 mm，池底板厚480 mm。另外，在池體平面的中部位置，沿橫向、縱向各設(shè)置有一變形縫，寬度均為30 mm，縫內(nèi)是橡膠止水帶。對現(xiàn)場的地層土質(zhì)進(jìn)行勘察分析，發(fā)現(xiàn)該濾池的地層土質(zhì)以粉質(zhì)黏土和粉土為主。2012年，生物濾池所在位置發(fā)生不均勻沉降，引發(fā)嚴(yán)重的滲漏，阻礙了廠內(nèi)正常工作。為挽救損失，經(jīng)商量決策，最終決定采用堆載預(yù)壓法進(jìn)行處理。近兩年來，生物濾池沒有出現(xiàn)任何問題。

3 沉降事故及其原因分析

3.1 事故現(xiàn)象

在最初建設(shè)時，該生物濾池采用的是長5 m、直徑為450 mm的石灰攪拌樁，布樁方式選擇三角形方式，樁距為1.5 m，并要求復(fù)合地基承載力至少為140 kPa，在后來的施工中有所改變，調(diào)整為180 kPa。因其地基符合設(shè)計(jì)值，且大于設(shè)計(jì)值，因此無需進(jìn)行處理。2012-04在閉水試驗(yàn)中，閉水高度比池底高出約1.5 m，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)生物濾池東側(cè)存在滲漏現(xiàn)象。同年7月南池槽底也出現(xiàn)明顯的漏水現(xiàn)象，隨后變形縫也開始漏水。7月底對滲漏處進(jìn)行處理，接著在其他部位也進(jìn)行了注漿處理。從生物濾料加載開始至第二次試水結(jié)束，整個過程中對其沉降變化共進(jìn)行了8次觀測記錄，其中，最大沉降量為180 mm。

3.2 引發(fā)地基工程事故的原因

地基工程事故的發(fā)生，主要有兩個原因：①生物濾池所處位置的地基土質(zhì)較差，承載力低，測量結(jié)果顯示其承載力僅為95 kPa，而基礎(chǔ)底面接觸壓力達(dá)到了165 kPa。雖然在設(shè)計(jì)時對基礎(chǔ)埋置深度的承載力進(jìn)行了調(diào)整，但在實(shí)際施工中滿載時，為了使試水觀測更加方便，并沒有對基槽土進(jìn)行回填，以至于調(diào)整后的承載力也存在某些缺陷。②生物濾池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在不合理之處，比如使用瀝青麻絲進(jìn)行填塞，并且也沒有分層填料。濾池基礎(chǔ)埋深4 m，雖是露天結(jié)構(gòu)，但在工作時溫差不會有大幅變動，因此，變形縫的設(shè)置并非十分必要。此外，由于變形縫的設(shè)置，破壞了濾池的整體結(jié)構(gòu)，再加上填料不當(dāng)，導(dǎo)致各處荷載分布不均勻，從而引起沉降現(xiàn)象。而變形縫內(nèi)的橡膠止水帶一旦斷裂，必將導(dǎo)致嚴(yán)重漏水現(xiàn)象。

4 事故處理方案

4.1 堆載預(yù)壓法

該方法在地基加固處理中發(fā)揮著重要作用，其技術(shù)要求為：①必須合理選擇填料，禁止使用淤泥土；②對填筑好的路基加強(qiáng)管理養(yǎng)護(hù)，不得對其構(gòu)成破壞；③堆載預(yù)壓土?xí)r，保持頂面的平整；④觀測沉降變化時，確保觀測設(shè)備安全；⑤嚴(yán)格按照要求進(jìn)行加壓，控制好加壓時間；⑥推算預(yù)壓卸載時間時，需先對沉降進(jìn)行評估，直至符合設(shè)計(jì)要求時才能卸載。

當(dāng)?shù)鼗恋目紫扼w積超過80%時，雖含有部分氣體，但也是以封閉氣體為主，所以這時的土體為飽和土。在固結(jié)過程中可分為主固結(jié)和次固結(jié)兩部分：主固結(jié)與孔隙水的排出速度密切相連，次固結(jié)取決于土骨架的蠕變速度。受附加壓力的作用，飽和土內(nèi)部孔隙水會不斷排出，孔隙體積隨之縮小。因此飽和土的固結(jié)，其實(shí)就是土體孔隙水壓力的消散和有效應(yīng)力不斷增長的過程。

排水是堆載預(yù)壓法的前提，包括排水、加壓兩個系統(tǒng)。排水系統(tǒng)通?？捎稍谔烊坏鼗性O(shè)置豎向排水體，并在地面連以砂墊層構(gòu)成，也可以直接利用天然地基土層自身的透水性。堆載預(yù)壓法的排水系統(tǒng)以天然地基土層本身為主，其應(yīng)用前提是軟弱土層的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于荷載面積。

4.2 事故處理措施

事故發(fā)生后，通過對現(xiàn)場狀況進(jìn)行仔細(xì)查看發(fā)現(xiàn)，濾池內(nèi)的變形縫有明顯的損壞，但其他部位都沒有太大的損傷。因此在處理事故時，可將變形縫鑿開約1.2 m寬，接著采用焊接的方式將原來的主筋幫條搭接在一起。然后按照后澆帶的施工方法進(jìn)行施工，并澆筑微膨脹混凝土進(jìn)行處理，使結(jié)構(gòu)更加完整，形成一個整體。在地基加固方面，如果需要加固，從實(shí)際情況來看只能在底板上打孔，對地基進(jìn)行劈裂灌漿或滲透灌漿，但會留下一系列問題，比如底板上的孔在以后難以處理。而在水工結(jié)構(gòu)中，根本就不允許打孔。如果加固處理從外側(cè)開始，采用圍箍的形式，加作三排深層攪拌樁，對于高靈敏度的粉土而言，后果并不清楚。對地質(zhì)報(bào)告進(jìn)行仔細(xì)的研究，認(rèn)為原來的濾池在填料過程中雖發(fā)生了不均勻沉降現(xiàn)象，以至于變形縫遭到破壞，但現(xiàn)在整體堆載設(shè)計(jì)荷載兩個月的情況已經(jīng)相當(dāng)于堆載預(yù)壓地基。

該廠地質(zhì)大致可分為6層，自上而下依次為粉質(zhì)粘土、粉土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)沙和粉土。第五層粉細(xì)沙的承載力較高，該層的變形問題可以不考慮；第二、四層的滲透系數(shù)較大，第三層土層較薄，其排水通道較近，是良好的堆載預(yù)壓模型。該堆載后期平均沉降已達(dá)135 mm，沉降基本穩(wěn)定，可認(rèn)為地基已經(jīng)被處理過，無需再次加固。

5 結(jié)束語

該污水廠的生物濾池發(fā)生滲漏后，對其地基做了加固處理，兩年來沒有出現(xiàn)任何滲漏或沉降現(xiàn)象，說明此次加固處理相當(dāng)成功，同時也驗(yàn)證了堆載預(yù)壓法在處理軟土地基中的有效性。因此，在實(shí)際工程中，如果發(fā)生地基事故，不妨利用預(yù)壓地基原理去解決復(fù)雜問題。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕