處于飽和狀態(tài)下的軟弱地基最為經(jīng)濟的處治方式為排水固結(jié)。其雖然較深層軟弱地基處治使用的復(fù)合地基,或淺層軟層軟弱地基處治使用的地基換填,所需要的工期要長,但卻是軟弱地基處治中最為經(jīng)濟的一類處治工藝。 眾所周知,土體是具有多相性,即土體是由固、液、氣三相構(gòu)成的。處于飽和狀態(tài)的土體含水率很高,造成土體的有效應(yīng)力相對較小。而如果能在土體中合理的施加附加應(yīng)力,即確保軟弱地基不發(fā)生剪切破壞,即不發(fā)生失穩(wěn)的前提下提供額附加外應(yīng)力,就可使軟弱地基中的自由水隨著土體孔隙率的降低而被擠壓排出,從而減小了土顆粒之間的距離,甚至形成土顆粒接觸,大大提高土體的密實度,繼而提高土體的有效應(yīng)力強度。這就是軟弱地基的排水固結(jié)機理,宏觀上表現(xiàn)為可控的地基沉降。 由此看出,如果軟弱地基有砂層分布,就可大大減小軟弱地基排水固結(jié)時地下水的排泄距離。因此,軟弱地基中的砂層對加快排水固結(jié)具有非常好的作用。 工程實踐中,為了加快軟弱地基中的地下水排水距離,加快軟弱地基固結(jié),往往需在軟弱地基中依據(jù)一定的規(guī)格布置塑料排水板、袋裝砂井等排水措施。尤其是軟弱地基有砂層分布時,這些排水措施的設(shè)置將極大地加快軟弱地基的排水固結(jié)。 圖1 塑料排水板施作 在軟弱地基排水工藝中,真空預(yù)壓由于不會產(chǎn)生剪切破壞,因此在工程中與塑料排水板或袋裝砂井工藝配合后,具有較為廣泛的應(yīng)用。但需要注意的是,真實預(yù)壓主要作用是負(fù)壓形成的“吸水”作用,這明顯不同于其他加載作用形成的“排水”固結(jié)機理。因此,真空預(yù)壓工藝應(yīng)用往往需與軟弱地基邊界的隔水工藝相配合。如軟弱地基中存在透水性砂層,需采用攪拌樁對擬處治的軟弱地基在周邊進行隔水帷幕的施作,從而避免在真空預(yù)壓“吸水”時造成周邊坡軟弱地基中的地下水通過砂層源源不斷的流入正在處治的軟弱地基,導(dǎo)致軟弱地基處治效果不佳,甚至很差。出現(xiàn)“排水不少,固結(jié)(沉降)很小”的尷尬局面。 ![]() 圖2 真空預(yù)壓施作 因此,軟弱地基的排水固結(jié)工藝確定時,一定要查清地層結(jié)構(gòu),這也是軟弱地基處治的前置條件。 軟弱地基處治工程施作中常常存在超載、等載和欠載預(yù)壓三類模式。這三類模式的定義取決于處治后軟弱地基上部額外荷載的量值。小于這個荷載的就是欠載,超過這個荷載的就是超載,和這個荷載相同的就是等載。但不管哪種模式,軟弱地基都受到額外的附加應(yīng)力,都會發(fā)生排水固結(jié),只是在不同荷載作用下發(fā)生排水固結(jié)的速度有所差異。并不是欠載預(yù)壓就沒有附加應(yīng)力,這個概念一定要明確。 也就是說,軟弱地基發(fā)生排水固結(jié),一定要有附加應(yīng)力的額外施加。換句話說,在軟弱地基段開挖后,有的人擔(dān)心會發(fā)生軟弱地基沉降的想法不對的。這在很多軟弱地基工程中常常能見到開挖好幾米,在外界荷載小于挖除軟弱地基重量的條件下,卻還在擔(dān)心軟弱地基的沉降量不能滿足工程要求的想法是錯誤的。 總之,從事巖土工程,“概念一定要準(zhǔn)確,經(jīng)驗一定要豐富?!弊鳛閹r土工程師,多年以后,或許用于巖土工程理論研究的導(dǎo)數(shù)、微積分公式早已忘卻,但用于巖土工程實踐的基本概念一定不能忘卻。只有基本概念準(zhǔn)確,才能更好地指導(dǎo)工程實踐。也只有正確概念指導(dǎo)下的工程經(jīng)驗累積、總結(jié),才能更好地從事巖土工程。這是我們每一個巖土工程實踐者所要銘記于心的。 |
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