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堆载预压法

土木工程学术语

堆载预压法是指在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之缩小，地基发生固结变形。同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土强度逐渐增长，达到预定标准后再卸载，使地基土压实、沉降、固结的方法。

基本介绍
地基在预压荷载作用下排水固结，地基产生变形，地基强度得以提高，卸去预压荷载后再建造建（构）筑物，不仅地基承载力提高，而且施工后沉降小。
我国软土地区分布较广。其特点为: 含水量大、强度低、压缩性大, 难以满足工程建设的需要。但随着国民经济的发展, 许多工程项目不得不在软土地基上施工。因此, 必须对其进行加固处理, 否则将引起大沉降甚至引起破坏。
在工程实践中, 传统且行之有效的软土地基加固方法是堆载预压法等。但由于堆载材料有时来源不足、运输紧张、周转困难等原因, 直接影响施工进度, 造成施工周期长、工程开销大。为此, 国内外采用真空预压法, 解决了堆载材料不足及施工周期长的问题, 但随着加固要求的提高, 真空预压法也不能满足工程实践的需求。因此, 就产生了真空联合堆载预压处理软土地基的新方法。
堆载预压法是由天津港湾工程研究所在国家“六五”攻关期间开发成功, 并于1985 年通过国家鉴定的软土地基加固法。已在国内港口工程、工业与民用建筑、机场跑道建设等地基处理工程中大量推广使用, 取得了良好的加固效果与客观的经济效益, 并积累了大量的实践经验。目前该方法经十余年的工程应用已趋成熟。
原理
堆载预压法的目的是使地基在预压荷载作用下基本完成固结, 然后卸去预压荷载再建造建筑物, 以消除基础的部分固结沉降。具体做法是: 在地基土中打入砂井, 利用其作为排水通道, 缩短孔隙水排出的途径。同时在砂井顶部铺设砂垫层, 砂垫层上部加载, 以增加土中的附加应力。地基土在附加应力的作用下产生超静水压力, 并将水排出土体。使地基土提前固结, 以增加地基土的强度。在堆载作用下, 土的加固过程就是孔隙水压力消散和有效应力增加的过程。用填土等外加荷载对地基进行预压, 是通过增加总应力R, 并使孔隙水压力μ消散来增加有效应力R′的方法。
选择依据
堆载预压法一般根据预压目的选择加压方法：如果预压是为了减小建筑物的沉降，则应采用预先堆载加压，使地基沉降产生在建造建筑物之前；若预压的目的主要是增加地基强度，则可用自重重加压，即放慢施工速度或增加土的排水速率，使地基强度增长与建筑物自重的增加相适应。
预压的荷裁一般应等于设计的荷载，为了缩短工朗，也可大于设计荷载，此时称为超载预压，必需注意，任何时候预压都不得使地基土发生破坏。
特点
1、优点
（1）使用材料、器具简单；
（2）施工操作方便。
2、 缺点
（1）但堆载预压需要一定的时间，适合工期要求不紧的项目；
（2）对于深厚的饱和软土，排水固结所需要的时间很长，同时需要大量的堆载材料，在使用上会受限。
工艺流程
1、堆载预压施工工艺流程见图1。
2、操作要点
（1）施工准备
①预压土：堆载预压的土方选用附近取土场和路堑挖方弃土，预压填料不得使用淤泥土或垃圾土。
②土工膜：土工膜采用100g/㎡规格，各项指标试验检查合格后方可使用。
（2）铺设土工膜
铺设土工膜的目的是为了利于预压均匀、土方卸除，防止污染路基。
①准备一定数量的编织袋，并装好1/3袋的砂，以用来压土工膜。
②填筑预压土前，在预压范围铺设土工膜，每隔3～5m设置砂袋压住，防止风吹动土工膜，土工膜铺设搭接长度不少于0.3m，横向预留包裹预压体部分。
③第一层预压土采用小型机具摊铺压实，防止破坏土工膜。
（3）预压土填筑
①预压土填筑的填筑断面应根据设计要求进行填筑。
②填料摊铺时先用推土机初平，然后人工配合平地机精平，保证每一填层的平整度，摊平过程中用铁锹检查松铺厚度。
③堆载预压荷载分级逐渐加载，确保每级荷载下地基的稳定性。填筑完成后采用压路机压实，行与行之间轮迹重叠0.4m，相邻两区段纵向重叠2m，以保证无漏压、无死角，确保碾压的均匀性，压实系数不小于0.89。
④待预压荷载填筑完成后，将土工膜回折于预压土顶面每侧宽度不小于3m，并用土压好，防止预压土流失，污染坡面。
⑤堆载施工允许偏差见下表。
（4）沉降观测桩设置
①在预压土填筑过程中应加强路基变形与沉降观测，确保路基填筑过程中的稳定。
②每个观测断面，在路肩两侧各设置一处观测桩，观测桩露出地表，路基两侧坡脚外1m各埋设水平位移观测桩一处，其埋设应牢固可靠，当变形过大时，应暂停加载，待变形稳定后，再继续加载。
③在堆载预压过程中，应及时接长观测点。
（5）沉降观测分析
①观测点埋设要求
1）路堤
沿线路方向间隔50m布设一个观测断面，地基条件复杂、地形起伏较大时，25m布设一个断面。堆载预压地段每个路堤观测断面应布设一组组合式沉降板，即在线路中心布设一组，路基两侧路肩布设变形观测桩，路基两侧坡脚外1m各埋设水平位移桩一处。
2）路桥过渡段
在路肩两侧各设置一处观测桩，观测桩露出地表，路基两侧坡脚外1m处各埋设水平位移观测桩一处，其埋设应牢固可靠。
每个路桥过渡段设置3个观测断面，分别设置于与桥台连接处、距离桥台5～10m、20～30m处。
每个路基观测断面应布设一组组合式沉降板（线路中心线处）。
②观测频次及要求
1）成立专门的观测小组，按照定人、定仪器、定测法的原则管理，测量精度达到二级水准测量标准，并定时复核工作基点。
2）预压土填筑期间每天观测一次，一周后按正常的预压观测频次进行；当路堤中心地面沉降每昼夜大于1cm,、坡脚水平位移每昼夜大于0.5cm或沉降量突变时，应停止加载，分析原因，采取加固措施，并加密观测两次。
3）预压土填筑至设计高程后，前三个月内一周观测一次，三个月后二周观测一次，沉降和位移同步观测，观测期为6个月。
（6）预压土卸载
1 预压达到六个月时，由建设单位组织，根据沉降观测数据进行工后沉降分析，结果满足设计要求后，业主、设计、监理、施工单位共同确认后方可卸载。
2 卸载时分层进行卸载，卸载过程中不得损坏和污染已施工完成的路基。
质量控制
1、易出现的质量问题
（1）防排水设施不全，排水不畅，预压土易被雨水浸泡。
（2）观测不及时，数据不准确。
2、保证措施
（1）在填筑预压土之前，在基床底层顶面铺设土工膜，隔离路基防止预压土污染路基，预压土顶面必须反包，确保路基边坡不被污染。
（2）施工过程中，做好临时防排水设施，防止雨水浸泡预压土，顶部设置2%排水坡。
（3）做好工后沉降桩的保护，确保路基工后沉降观测的及时和数据准确，为预压土卸载提供合理的依据。
（4）充分保证预压时间，在沉降观测数据合格，通过沉降观测结果评估后，方可卸载。
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