高压旋喷钢管混凝土桩应用于深厚软土填石复杂地基的加固处理

排水固结法因其施工简便、造价低而被技术人员广泛应用于处理软土地基。为了达到更好的效果，在施工之前应先堆载适当的荷载对场地进行改造。在深厚软土地基加固时，需要在地基中插入竖向的排水设施，构成的管道排水体系能较好地把地基内部多余的水分排出。排水固结能避免地基的过大沉降，延长地基的使用年限。竖向排水设施通常为袋装砂井或塑料排水板等，并配合砂垫层，通过增加孔隙水的排出途径，使固结的时间大大缩短。在软土地基上分级堆加荷载，使软土逐渐固结。在减少地基沉降的同时增加地基土的抗剪强度，提高其承载力和稳定性，常用于解决深厚软土地基沉降问题。

排水固结法地基处理工艺主要包括堆载预压、真空预压、真空联合堆载预压等，适用于沿海地带填海造陆的淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏性土地基处理工程。其中真空预压或真空联合堆载预压处理效果更好，但当加固区临近既有建筑物或其他敏感点时应慎重研究，设置监测点，并采取必要的隔离措施，同时实际工程中排水体井阻和涂抹作用对固结速率有较显著的影响，排水体加固长度一般不超过25m。

1.袋装砂井

袋装砂井所用的装砂的袋子由长链聚合物如聚丙烯、聚乙烯等编制而成，将散体砂装入其中，细长袋子置于软土中。由于这种袋子具有耐腐蚀、取才广、价格低廉、对人体无害等特点而应用普遍。袋装砂井具有直径小的特点，一般采用7cm直径，大于0.5mm的颗粒含量占总量的一半以上。砂的用量较少，连续性好，施工简便，施工设备较轻，因为才料特性，在打设砂井时效率明显提高。与普通的粉喷桩、管桩、水泥搅拌桩相比，其造价低廉，施工简易，因而在工程界被广泛应用。

2.塑料排水板

塑料排水板通常由芯板和滤套组成。芯板抗拉强度大，有多孔管道，由聚乙烯或聚丙烯加工而成。由于地下土体具有腐蚀性，土体固结过程中存在变形，因此排水板要有足够的抗腐蚀性和柔性，且排水能力不低于30cm3/s。滤套由无纺织布制成，具有隔离土粒渗透的功能。塑料排水板的排水固结效果好，具有稳定的质量、高效率以及低价格等优点。3～4cm厚的塑料排水板与7cm的袋装砂井排水效果基本相同。对于地质特殊的如含水率较高的软土地区，铺预应力土工布效果很好。它能减少地基沉降，增强地基稳定性，为了提高地基的抗剪能力，还可以铺加土工格栅。

国内对于软土地基的处理方法有超载预压法、堆载预压法、排水板竖向排水法和深层搅拌法等。堆载预压法是一种比较经济有效的处理方法，这种方法主要在工程前期使用，避免工程出现沉降率无法达到标准的情况，但耗时长，对于工期紧迫的工程不宜使用。排水板竖向排水法可以加速软土地基排水以及提高地基承载力，它是运用人为手段在软土中制作一个渗水通道。深层搅拌法是使用专用机器在深度和范围较大的软土和水泥、石灰中充分搅和，最终形成高强度的桩体和软土复合地基。这种方法可以减少地基沉降及提高地基承载力，同时，可以使土的压缩性减小，水泥的固化时间变短，最终在短时间内有很好的地基加固效果；但是这种方法对资金的需求较高，比较适用于工期紧张或对沉降率要求高的工程。相关工作人员在软土地基方案的选择时，应依据地区水土、才料、地质和施工环境以及施工条件进行深入研究，根据相关技术与经济因素确定方案。

3.覆重式加固

覆重式加固是一种置换的方法，将边坡表层力学性质差的软土替换为内摩擦角和黏聚力都很大的硬土，一层硬壳置于软土地基表层，对减少地基的变形起到很好的保护作用。这种新型加固方法的示意如图1-2所示，浅灰色代表加固区域，深灰色区域是开挖掉的部分。

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图1-2　覆重式加固示意

4.真空预压法

真空预压法是在总压力不变的情况下，通过降低孔隙水的压力、增加有效应力的方法来加固软土地基。真空预压加固软土地基的原理如图1-3所示，在抽真空前，地基处于天然固结状态；抽真空后，膜外的大气压力大于膜内的压力，此压力差在工程上称作“真空度”。压力差值作用在垫层和排水通道上，从而产生渗流，孔隙水压力逐渐降低，而有效应力不断增大。在加固软土地基时，真空预压法与堆载预压法相比，除了侧向变形方向不同外，土体固结特性没有本质的差异，都符合负压下固结理论。

5.真空联合堆载预压

图1-3　真空预压加固软土地基的原理

1—总应力线；2—原来的水压线；3—降低后的水压线；4—不考虑排水内水头损失时的水压线

真空联合堆载预压是将真空预压与堆载预压两种处理方法联合使用，同时发挥各自的优势，加快软土地基的固结。真空联合堆载预压的有效应力是由其两种方法有效应力叠加而成的。真空联合堆载预压对软土地基加固主要体现在孔隙水压力差方面，孔隙水压力差是由真空预压和堆载预压共同作用于排水体而产生的。相对于单一的真空预压或堆载预压，真空联合堆载预压产生的孔隙水压力差的二者叠加大大加快了软土的固结过程。真空排水预压和堆载排水预压的加固原理相同，均属于排水固结的方法。这两种方法的叠加使用，使地基土体的附加应力大大提高，加载速率也有增加，工期缩短，加固深度增大，更好地减少深厚软土地基工后沉降。

根据地质和施工条件，排水固结法可选择的加固措施也有限。对于深厚、复杂软土地基，因为软弱土层的换填、排水固结、碾压等方式加固深度不足而无法使用，必须采取更好的方法才能满足设计要求，如复合地基或桩基等加固技术。