维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年增刊 西部探矿工程 ＷＥＳＴ—ＣＨＩＮＡ ＥＸＰＬ０ＲＡＴ１０Ｎ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ２００６ 文章编号：１００４－－５７１６（２００６）增刊一Ｏ４３６一Ｏ３ 中图分类号：ＴＵ４７２．３十３文献标识码：Ｂ 堆载预压设计 黄成国 （顺德水利水电勘测设计院有限公 ，广东顺德５２８３００） 摘要：阐述了堆载预压法的基本原理、分级加载设计方案，为堆裁预压法处理地基提供参考。 关键词：堆载预压；固结；方案设计 堆载预压是工程上广泛使用、行之有效的方法。堆载一 般用填土、砂土等散粒材料，油罐常用充水对地基进行预压。 对路堤、土坝、贮油罐等荷载比较大的建筑物，荷载往往需要 载计划。已知固结度，就可推算加荷预压期间地基的沉降量，以 便确定预压的期限。 ｆ 排水系 竖向排水 。带 Ｌ水平排水层一砂垫层 排水固结 ｒ普通砂井 分级逐渐施加。待前期荷载下地基土强度提高，然后加下一 级荷载。因此需对地基土因固结而提高的强度进行估算、并 对各级荷载下地基的稳定性进行分析。同时，对堆载预压工 程，对预压荷载和建筑物荷载下的沉降量进行估算，以便能控 制建筑物使用期间的沉降和不均匀沉降。通常分为堆载预压 和超载预压两种情况。 １堆载预压原理 ｒ堆载法 加压系统｛ 下水位法 Ｌ联合法 圈１排水固结系统 堆载预压包括两个方面，一是排水系统；二是加压系统，两者 缺一不可。堆载预压原理就是软土中水在外部荷载的挤压作用 下，通过排水系统排出达到软土加固的目的。 ２地基瞬时加荷条件下地基固结度计算 （１）竖井完全打穿受压土层：固结度普遍表达式（曾国熙， １９５９）： 固结度的计算是竖井地基设计中一个很重要的内容。因为 知道各级荷载下不同时间的固结度，就可推算地基土强度的增 Ｕ一１一 一肛 （１） 长，从而可进行各级荷载下地基的稳定性分析，并确定相应的加 式中：ａ、卜参数视排水条件而异，见表１。 表１ 参数ｎ、ｐ 注：Ｃｖ、垂直向固结系数，ｃｍ ／ｓ￣Ｃｈ、径向固结系数，ｃｍＺ／ｓ￣ｔ、固结时间，ｓ；Ｈ、软土层厚度，单面排水时，双面排水Ｈ为土层厚度的一半（ｍ）；ｎ、井径比， ｎ—ｄｅ／ｄ ，ｄ～ｄｅ分别为竖井实际直径和影响直径。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６正 黄成国：堆载预压设计 增刊 ４３７ Ｆ（ｎ）一禹ｌｎ（ｎ卜 ￣．１ｎｎ一｛；Ｎ ＋Ｆｒ 一 （ 一１）１ｎｓ＋ Ｋｈ ． Ｈ）。称为竖井非理想系数其中Ｆｒ 反 ，映井阻影响，Ｋ 、Ｋ。、Ｋ 分别为原状土、涂抹区土和竖井渗透系 数，井径比Ｓ＝ｄ。／ｄ ，其中ｄ 为涂抹区直径；Ｆｓ反映了涂抹扰动 影响，Ｆｓ一（ 一１）ｉｎＳ。 塥 挺 （２）竖井未打穿受压土层之平均固结度的计算：从加速土层 的固结来看，竖井如能打穿整个受压土层当然是有利的，但如土 层很厚，要打穿整个压缩土层实际上是有困难的，而且对有的工 程也不一定需要。 整个压缩土层的平均固结度按下式计算： Ｕ：ＱＵ ＋（１一Ｑ）Ｕ （２） 式中： ——竖井部分土层的平均固结度，按表１中计算； ： ——竖井以下部分土层的平均固结度，按单向固结理论 计算。 Ｑ 丽ｌｌｉ （３） 式中：Ｈ ——竖井部分土层厚度； Ｈｚ——竖井以下压缩层范围内土层厚度。 由于打设竖井，竖井地面以下土层的排水条件将得到改善， 在计算 。 时，取竖向排水距离为： Ｈ 一（１～ａＱ）Ｈ （４） 式 ：１．√ ；Ｆ’Ｆｎ＋ ＋Ｆｒ『 一般Ｏ＜ａ＜ｌ，（１一Ｑ）Ｈ＜Ｈ ＜Ｈ，竖井以下的排水面介于 竖井地面与顶面之间。 ３逐级加荷条件下地基固结度计算 上述固结度计算均是在假设荷载瞬时施加的，但是实际工 程中往往是分级施加的，因此修正上述公式得到逐级加荷条件 下固结度计算公式更有意义。 ３．１改进的太沙基法 该修正方法的基本假定是：每一级荷载增量所引起的固结 过程是单独进行的，和上一级或下一级荷载增量引起的固结无 关；每级荷载是在加载起止时间的中点一次瞬时加足的；在每级 荷载△Ｐ ，加载起止时间ｔＩＩ一 和ｔＩＩ以内任意时间ｔ时的固结状态 与ｔ时相应的荷载增量瞬间作用下经过时间（ｔ－－ｔ 一 ）／２的固结 状态相同，时间ｔ大于ｔ 时的固结状态与荷载△Ｐｎ在加荷期间 （ｔｎ—ｔ 一 ）的中点瞬时施加的情况一样；某一时间ｔ时总平均固 结度等于该时各级荷载作用下固结度叠加，图２是一个两级加载 计划图。 当 ＜ｔ ｔ一半） ］ … ＜ｔ＜ｔｚ ｔ一 ） Ｊ 当ｔ ＜ｔ＜ｔ。 ：Ｕ （ｔ一 ）・ ＡＰ＇＋ （ｔ一 ）・ １ 当ｔ１＜ｔ＜ｔｚ ｔ一半） ‘＋ ｔ一半） Ｊ （６） ｔｊ ｔ ｔ 时问ｔ 图２两级加载计划图 多级等速加载的通式为： 一 ｔ一 ）‘ （７） １ 式中： ——多级等速加载，ｔ时刻修正后的平均固结度； 瞬时加载条件的平均固结度； ｔ ～ 、ｔｎ——每级等速加载的起、止时间，当计算某级荷载加 载期间ｔ时的固结度时，ｔＩＩ改为ｔ； － △Ｐｎ——第ｎ级荷载增量，当计算某级荷载加载期间ｔ时的 固结度时，则用该时刻相对应的荷载增量； ∑△Ｐ——各级荷载的累加值。 ３．２改进的高木俊介法 日本高木俊介（１９５５）提出，对于任意变速加荷情况，对一次 瞬间加荷的固结理论作了变速加荷的修正。高木俊介的公式仅 考虑砂井的径向排水固结，忽略了竖向排水固结。曾国熙（１９７５） 对高木俊介法进行了改进，引入ａ、ｐ两个参数。该法的优点是无 须先计算瞬间加载条件下的地基固结度，再根据逐渐加载条件 进行修正。其计算通式为： ＿ｆ：；姜 ［（Ｔｍ—Ｔｍ一 ）一号ｅ－Ｉｎ＇．（ｅｇｒ￣～ ｎ一 ）］（８） 式中：ｑｎ——第ｎ级荷载的加载速率； ａ、卜参数、按表１确定，对于竖井未打穿受压土层的情 况，可按式（２）计算。 ４方案设计 根据图２所示预压加固地基加载理论设计原理，参考以往工 程实例的经验确定加荷计划。 具体设计步骤： （１）采用地基天然抗剪强度计算第一级允许施加的荷载Ｐ１。 ①由Ｓｋｅｍｐｔｏｎ的极限承载力公式得： Ｐ１： ５ｃｕ（１＋ｏ．２ Ｂ）（Ｉ＋０２ Ｄ）＋ＴＤ （９） ．式中：Ｋ一１．１～１．５； Ｃｕ＿一不排水剪切强度； Ａ、Ｂ、 基础长度、宽度和埋深 ７＿～～基础下土的重度。 ②饱和软粘土中： （下转第４３９页） 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６笠 增刊 李华：公路工程大体积混凝土裂缝产生的原因及防治措施 ４３９ 加剂可以起到以下作用： （１）水灰比是影响混凝土收缩的重要因素，使用减水防裂剂 混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以 达到两个方面的效果：一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的 可使混凝土用水量减少２５ ； 侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面使水泥水化作用顺利进 行，以期达到设计的强度和抗裂能力。１适宜的温湿度条件是相互 （２）水泥用量也是影响混凝土收缩的重要因素，掺加减水防 裂剂的混凝土在保持混凝土强度的条件下可减少１５ 的水泥用 量，其体积用增加骨料用量来补充； （３）减水防裂剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水，减 少沉缩变形； 关联的。混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分 析，新浇？昆凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有 余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的 水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝 （４）提高水泥浆与骨料的粘结力，提高混凝土抗裂性能； （５）混凝土在收缩时受到约束产生拉应力，当拉应力大于混 凝土抗拉强度时裂缝就会产生。减水防裂剂可有效的提高混凝 土抗拉强度，大幅提高混凝土的抗裂性能； （６）掺加外加剂可使混凝土密实性好，可有效地提高混凝土 的抗碳化性，减少碳化收缩； （７）掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，在有效防止水泥 迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩 增加； 土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视 起来。 ３结束语 对大体积水泥混凝土施工裂缝产生的原因与防治对策作了 初步探讨。为了有效控制和防止水泥砼施工裂缝的产生，我们应 严格按设计图纸及施工规范要求施工，在施工技术上，从选料、配 合比设计、施工方法、测温养护采取一系列综合措施，并根据不同 的施工季节，采取不同的技术措施，精心组织协调，就能够大大减 少或消除混凝土的裂缝，从而保证大体积混凝土的质量。 参考文献： （８）掺外加剂混凝土和易性好，表面易抹平，形成微膜，减少 水分蒸发，减少干燥收缩。 许多外加剂都有缓凝、增加和易性、改善塑性的功能，在工程 ［１］ 刘晓燕，等．实用混凝土技术［Ｍ］．北京：中国建材出版社，１９９３． ［２］罗世友．大体积混凝土产生裂缝的主要原因及防止措施［Ｊ］．西部探 矿工程，２００４，（３）． 实践中应多进行这方面的实验对比和研究，比单纯的靠改善外 部条件，可能会更加简捷经济。 ２．４加强水泥混凝土的早期养护 ［３］赵彦波．浅谈混凝土的施工温度与裂缝口］．江苏交通工程，２００３，（５）． （上接４３７页） 法计算： Ｃｕ１一￣（Ｃｕ＋ＡＣｕ ） （１２） （１２ａ） （１２ｂ） ＡＣｕ 一△ｄ１ＵＫ Ｋ—ｓｉｎ ｃｏｓ ／（１＋ｓｉｎ ） 式中：Ｔｒ＿～强度折减系数，一般为０．８～Ｏ．９； ＡＣｕ ——地基固结增长的理论强度； △ ——荷载引起的地基中某一点的最大主应力增量； Ｕ——地基中某点的固结度，可用平均固结度代替； ——有效内摩擦角。 （３）计算第一级荷载作用下达到所定固结度需要的时间，按 下式计算： Ｐ２—５．５２Ｃｕ１／Ｋ （１３） 按上述方法即可求出以后各级荷载及停歇时间，进而确定初 步加荷计划。一般假定地基固结度为７Ｏ ，在海堤和填海的软 基处理设计中定为每级固结度达８Ｏ ，最后一级达９Ｏ 。 图３方粟设计原理图 参考文献： Ｐ１一 ＋ＴＤ （１Ｏ） ［１］经绯，刘松玉Ｉ召Ｂ光辉．软土路基上路堤沉降变形特征分析［Ｊ］．岩土 工程学报，２００１，２３（６）：７２８～７３０． ③对长条形填土，可根据Ｆｅｌｌｅｎｉｕｓ公式估算，即： Ｐ１—５．５２Ｃｕ／Ｋ （１１） ［２］折学森．软土地基沉降计算［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９９８． ［３］叶书麟，韩杰，叶官宝．地基处理与托换技术（第２版）［Ｍ］．北京：中 国建筑工业出版社，１９９７． 式中：Ｋ一安全系数，一般采用１．１～１．５。 （２）计算第一级荷载下地基强度增长值，一般采用有效应力