排水固结法在软土地基处理中的应用

排水固结法在软土地基处理中的应用

摘要 随着建筑行业和交通行业的发展，工程项目所在的地理位置情况多种多样，而面对不同地理位置的水文地质情况，采取的地基处理方法则需要慎重选取。在软土地基处理过程中，排水固结法处理软土地基较为常用，本文简述排水固结法的施做在软土地基处理中的应用。

关键词 软土地基；排水固结法；应用

地基作为工程项目的基础，其稳定性和强度是建筑物或公路稳定与正常运用的保障，在施工项目进场首先进行地基处理则尤为必要。面对工程项目所在位置的不同水文地质情况，选取科学合理的地基处理办法，能够有效地改善地基的稳定性，提升地基的强度。在软土地基的处理过程中，选取排水固结法进行地基处理，能有效改善地基的结构情况，达到提升地基稳定性的效果。

1 软土地基的特性

软土地基结构主要由淤泥、淤泥质土或高塑性土构成，造成软土地基自身承载力低，稳定性和强度较差。针对软土地基的地基强度和稳定性，其可能的变形问题、渗漏问题和振沉问题，需选取合理的地基处理方法进行地基处理，从而改善软土地基结构强度与稳定性。由于软土地基自身的构成成分的原因，其具有孔隙比和天然含水量大，压缩性高，透水性弱，抗剪强度低等特点[1]。

2 排水固结法的应用

针对软土地基的特性，排水固结法是应用于软土地基处理方法的常用方法，其主要用于解决地基的沉降和稳定问题，作用原理是地基结构土在荷载压力的作用下，排除地基结构中的气体和水分，减小地基的孔隙比，使地基产生固结，从而提高地基的强度和承载力，增强其稳定性。在地基土层中设置竖向排水管等排水途径，缩短土层排水的距离，能够加速土体的固结，减少土层施压施工的工期，从而确保地基土沉降的提前完成，提高地基承载力，保障软土地基的稳定性。

排水固结法施工，由排水系统和加压系统两部分组成。排水系统主要是在软土地基土中打设竖向排水结构，如砂井，袋装砂井或塑料排水板，竖向排水结构连接地表铺设的垫层形成整体，从而改变地基原有的排水条件，促使地基孔隙水分和气体有效的排除。而加压系统是在地基体上施加一定的荷载，迫使地基土中水分在力的压缩作用下沿排水結构排出，促进地基土的固结。在施工项目的地基处理过程中，采用不同的排水措施，排水固结法的方法不尽相同，可分为堆载预压法，真空预压法，降水预压法和电渗排水法。

2.1 堆载预压法的应用

堆载预压法是在软土地基结构中打设竖向排水系统，在地基表面堆载土或其

他的荷载，使地基结构中的水分和气体在力的作用下通过排水系统排出地基结构。从而降低地基结构的孔隙比，使得地基土产生沉降，有效地压实地基土，地基结构产生变形，发生固结，增强地基结构的承载力。地基施加荷载力一般等于或大于地基上部工程的荷载。在地基土固结条件符合设计要求后，撤除预压的土石或其他荷载形式。

而根据工程项目具体的地质条件和设计要求的不同，堆载预压可以采用超载、等载和欠载三种预压方式进行施工，以满足设计文件的要求，由于预压方式的不同，预压作业的作用机理产生变化，根据不同的工程特性需客观科学的选取。等载预压是在保持路基的填筑高度不变的前提下，及时进行补充地基土由于沉降产生的缺损，当地基土沉降变化趋于稳定后，停止补方作业。等载预压法使用的施工机具简便，施工过程便于操作，施工过程的沉降观测易于施行，并且易于把控预压施工后的沉降变化，预知后续产生的不利情况，在实际的工程项目施工中较为常用。同时，等载预压在预压结束后需撤除预压土石等预压荷载，造成成本的提高，而且预压施做工期较长，对于工程进度产生影响，适用于工期长，地基土质差的地基。超载预压是路基预压结束后，路基填筑高度大于设计值，路基的沉降固结情况超过设计的要求，超载预压能够有效地加强地基的固结与稳定，但是在后期清除预压土石的过程中增加了工作量，提升了施工成本的投入。同时，超载预压能够快速加强地基的固结，加快工程进度，适用于工期短，地基土质差的地基。欠载预压是应用等载预压的方法进行预压处理，由于其堆载高度低于等载预压法的要求，在预压施工完成后不需进行预压土石的清除，节省施工成本。但是由于预压过程中的荷载小于路基竣工后的荷载，要达到预期目的需要较长的预压时间，影响施工进度，适用于埋藏浅、软土层薄的地基[2]。

2.2 真空预压法的应用

真空预压法是排水固结法的一种，真空预压法施工首先应对设计文件进行详细阅读，理解设计意图，并对施工所用的砂料，塑料排水管、真空管道和抽真空机具进行进场检验，当检测合格后方可用于施工。在真空预压法施工前应清理干净地基地表，保证地表的平整无水。

当地表清理完毕后，施工单位测量放线出施工边线，然后根据施工边线的测定范围进行砂垫层的施工，砂垫层施工必须保证其表面平整，垫层厚度符合设计要求。砂垫层摊铺完毕后，进行塑料排水板的打设，塑料排水板应埋设于砂垫层中，其打设位置需施工单位测量准确。然后进行真空管的埋设和薄膜的铺设。最后运用真空抽空装置进行抽空。真空排水预压法是通过对真空管道进行抽空，使薄膜内外产生压力差，从而致使地基结构中的孔隙水受压力作用通过排水结构排出，从而降低地基的孔隙比，使地基土体产生固结，提升地基的承载力和稳定性。

真空预压法在地基处理过程中能够迫使地基土产生竖向压缩，施工用具和施工设备便于操作，整体施工工艺易于施行，同样适用于地基所处地段狭窄的软土地基加固。而且，真空预压法施工的荷载加设速度快，大大地提升了施工进度，并且不需要外部材料的堆载，减除了施工单位运输的费用，节约了施工成本。

2.3 降水预压法的应用

降水预压法是通过施工机械对地基结构部位的地下水进行抽除，在地下水位下降之后，地基土体内部产生水压差，地基土体结构中的孔隙水在压力的作用下从土体内部分离下沉，继而对地基表面进行外部施压，或使地基土体进行自然沉降。由于地基土体中的孔隙水从地基结构中分离，地基土体产生空隙，地基在外部施压或者由于自身重力的作用产生沉降，发生土体固结现象，从而达到地基得以加固的目的，确保地基的稳定性，提升地基的承载力。此方法在日常施工过程中，地基的沉降较慢，严重影响施工效率，而且在地基加固过程中，可能出现个别部位地基稳定性不符合要求，在实际的施工过程中不易掌控地基的沉降，水平位移等变化，所以此方法在实际工程中应用较少。2.4 电渗排水法的应用

电渗排水法是在地基结构中，通过电的作用，使土中水分发生流动，从而排出地基土的一种地基加固方法。电渗排水法首先在地基土中插入金属电极，并在电极上施加电，在电的作用下，地基土体中形成电场。而地基中的孔隙水在电场的作用下从电场的阳极排向电场的阴极，随之从电场的阴极排出地基土体结构，在电场的循环作用下，地基土体中的孔隙水被逐渐排出，在地基自身的压力或外加荷载作用下，地基结构产生沉降，孔隙比减小，地基形成固结体，从而保障了地基的强度和承载力。此方法在实际工程中应用较少[3]。

3 排水固结法处理软土地基的测量监控

排水固结法处理软土地基过程中，为保障地基加固施工质量与施工过程的安全性，在施工过程中，施工单位需加强监测控制，科学合理的分析实时监测数据，严格控制监测结果在规范要求的范围内，当检测结果超出规范要求时，施工单位需根据自身工程特性采取有效的措施进行整改，严密监控，以保证地基的稳定性。

地基加固过程中，地基的沉降速率和水平位移是地基位移变化的两个表象，在软土地基加固过程中，施工单位需对地基的沉降，地基土体的水平位移和地基结构中的孔隙水压力进行日常监测，通过对外部施压值和速率的控制，保证地基的沉降速率，水平位移值和孔隙水压力在规范值的要求范围之内，从而保障地基加固的质量满足设计的要求[4]。

在《建筑地基处理技术规范》中第5.3.5款规定“对堆载预压工程，在加载过程中应进行竖向变形、边桩水平位移及孔隙水压力等项目的监测，且根据监测资料控制加载速率。对天然地基，最大竖向变形量每天不应超过10mm，边桩水平位移每天不应超过5mm，并应根据上述观察资料综合分析、判断地基的稳定性。”

在排水固结法加固软土地基的过程中，加强地基沉降、水平位移和孔隙水的日常监测，能有效控制地基的施压速率，防止地基加固过程中外部施压过快而导致地基变形过大，出现地基失稳情况。同时，确保地基加固过程中的排水系统不被破坏，从而保障地基加固的施工质量和加固效果。

依据施工项目的具体地质条件，施工单位可选取地基处理方法的交叉合并使

用。比如真空堆载预压法，可以更有效的达到施压的目的，满足设计需求，能够更加快速有效地使软土地基产生固结，从而使软土地基的承载力和强度得以提高。同时，不同预压法的交叉合并使用，能够避免在实际施工中单种预压方法无法达到设计要求的现象发生。施工单位需根据不同方法的特点与优點，合理选用方法应用于施工过程中，从而使各方法间的适用效益相互补充，从而推动软土地基加固工程进行，保障地基加固的质量，维护施工企业的利益与发展。

4 结束语

软土地基由于其组成土质的特性，为满足施工需要必须进行加固处理，针对软土地基的特性，排水固结法能够有效地排除地基结构中的孔隙水分与气体，使地基沉降加固，从而满足地上结构对软土地基强度的要求，使施工项目后续施工顺利进行。

参考文献

[1] 李伟.排水固结法处理软土地基的安全监测与分析[J].珠江现代建设，2009，（6）：21-27.

[2] JGJ79-2012.建筑地基处理技术规范[S].北京：国家标准，2012.

[3] 何维山，柯洪，赵永刚.排水固结法在台州软土地基处理中的应用[J].铁道建筑，2010，（5）：87-89.

[4] 温野.高速公路路基处理中排水固结法应用探讨[J].科技展望，2015，（18）：79-79.