4.9.4.1 杭宁高速公路真空—堆载联合预压处理路堤软基工程
（1）概况。该工程为杭宁（杭州—南京）高速公路软土路段试验段工程。路堤下地基土层为一厚19～22m的淤泥质黏土层，具有含水量高，渗透性小，压缩性高，强度低的特点。
（2）路堤软基处理方案。设计采用塑料排水带真空—堆载联合预压处理方案，如图4.50所示。排水带布置为梅花形，间距1.2m，打入深度为19～22m。上面铺设厚度为0.4m的砂砾石垫层，并在四周挖密封沟至黏土层下50cm。在砂砾石垫层中水平铺设抽气、抽水系统（含滤管、真空管路和真空泵等）。然后覆盖一层土工布，再覆盖三层聚乙烯薄膜，并把边缘部分埋入密封沟内，用黏土回填、夯实，形成高出闭气膜上100cm的闭气“围墙”，并在其上加40～100cm深的水，构成真空堆载预压抽水、抽气系统。此外，还在预压地基中布置孔隙水压力、位移、变形等的观测设备。
（3）联合预压过程。对于真空—堆载联合预压，需要先进行真空预压，后进行堆载—真空联合预压。真空预压前，先进行真空试抽，确定真空系统运行正常后，开始正式抽气。2d之后，真空度达到80kPa，5d后达到85kPa，保持此值连续进行30d，然后排去薄膜上的覆水。铺上一层土工布后，按照一般路堤的填筑工艺，进行施工堆载，边填筑边抽真空，此时，进入堆载—真空联合预压阶段，一直填筑到路堤高6.7m。
（4）现场观测结果及分析。
1）孔隙水压力观测结果如图4.51所示。在单一真空预压阶段，抽真空的初期，膜下真空压力为85kPa，抽真空预压40d过程中，孔隙水压力逐渐降低，负孔压达到-25kPa和-35kPa。开始施加堆载预压后孔隙水压力逐渐上升，当路堤上荷载达到145kPa时，土层各深度内正负孔隙水压力基本为零。当堤坝进一步填筑，在真空和堆载联合作用下，土体产生正孔隙水压力，但增长减缓。当填筑至6.7m时，孔隙水压力增长为15～58kPa，此时孔隙水压力系数B大约为B=0.34＜0.6，说明地基比较安全。填筑至设计高度后，停止抽真空，地基中孔隙水压力在荷载作用下逐渐消散。
图4.50 真空—堆载联合预压布置
（a）平面图；（b）竖向图
2）地面沉降与分层沉降。真空—堆载联合预压过程中地面沉降和分层沉降与时间关系曲线见图4.51中沉降曲线图。在排水带打设深度范围内，联合预压荷载作用下浅层土（11m深以上）的沉降比深层土（11m深以下）的大，上部11m土层的变形量是下部11m土层的2倍。开始抽真空预压时段，最大地面沉降为50cm，进入真空—堆载联合预压（边抽气边填筑）至终止抽气前沉降达178cm，沉降速率平均为12mm/d。最后40d沉降速率为2.6～3.2mm。历时220d后地表累计沉降204.5cm。
3）土体侧向变形。在真空—堆载联合预压作用下，地基土体的侧向变形主要发生在地表下深15m范围内。在单一真空预压期内，土体的位移是向路堤中间方向收缩，最大的收缩变形约15cm；在真空—堆载联合预压作用期间，土体继续向路堤中心收缩，最大值约25cm，并向深3～10m深度位置处发展。当填筑荷载超过真空荷载后，路堤坡脚土体从地表到深层均产生向坡脚外发展的水平位移，平均挤出达8.3cm。
4）十字板强度检测。真空—堆载联合预压前后地基强度增长的变化见表4.16。
图4.51 真空—堆载联合预压试验段孔压，分层沉降与荷载变化曲线
表4.16 加固前后实测十字板强度的提高率 单位：%
可见，路堤中心预压后强度增长2～3倍以上，然而堤坝坡脚之下强度增长不大，甚至减小。
5）几点分析意见。
a.现场实测结果证明，无论从孔隙水压力的变化，沉降和分层沉降的发展，侧向位移的变化都可以看出：正压固结和负压固结都是有效堆，且效果可以叠加，同时证明，杭宁高速公路试验路段软基处理效果良好，是真空—堆载联合预压法一次成功的应用。
b.从实测资料可以看出，在相同荷载压力下，真空预压和堆载预压两者在预压过程中所产生的孔隙水压力、沉降和侧向位移是不一样的：真空预压产生负孔隙水压力（吸力），收缩产生沉降，侧向位移向路堤中心移动；堆载预压产生正孔隙水压力，压缩产生沉降，侧向位移向坡脚外发展。两种预压方法相互促进，其效果比两者单独使用的效果要好。
4.9.4.2 珠海机场应用土工网排水的结构设计（杨光煦，1998）
（1）概述。珠海国际机场位于珠海市三灶岛东侧，场址区主要是由易震动产生液化的粉细砂及压缩系数大的深厚淤泥质软土组成。在机场站坪地基处理工作中，将高强度土工网应用于堆载预压区的水平排水系统、粉细砂地基的围封、排水减压层、软土地基的隔离反滤层、海滨道路的护坡固基垫层、挡土墙填土，以及开挖坡面的防护及植物生长网，以克服恶劣自然环境和不良地基条件对建筑物的不利影响，取得较好的技术经济效果。
主要采用的土工材料系由湖北力特塑料制品有限公司生产的CE121、CE131及DN1等高强度塑料网，其工程特性见表4.17。
表4.17 高强度塑料网及无纺布、纺织布工程特性表
（2）水平土工网排水。深厚淤泥质软土区采用堆载预压排水固结处理，以确保地基工后剩余沉降量不大于5cm。垂直排水采用直径为300mm的砂井，孔距1.8m，梅花形布置。
水平排水方面，比较过塑料波纹滤水管及DN1塑料网排水带两个方案。塑料波纹滤水管内径为65mm，表面呈双螺旋形波纹。波纹谷处有小孔，每米管长的开孔面积为33cm2，外壁缠有双股丙纶丝覆盖进水孔眼，相当于直径400mm的无砂混凝土滤管的透水、排水能力。DNl塑料网出厂宽2.0m，由两昼相互平行的筋条组成，两层相互交错的筋条形成两套连续的、能提供高流体容量的导水槽。
由于国际机场对场道地基剩余沉降及不均匀沉降要求严格，必须达到均匀、稳定、密实要求，承受飞机动荷载又大，担心波纹滤水管损坏，造成孔洞隐患，采用了DNl塑料网排水带。
DNl塑料网排水带水平放在粗砂垫层中。底部铺一层编织布，以便过水时避免冲刷下部细粒土。中层为宽lm的DN1塑料排水网，顶部外包一层300g/cm2的无纺土工布，起透水、过滤作用（图4.52），共同组成水平排水带。在无纺土工布上，人工铺放厚度不小于10cm粗砂后，即可直接填筑石渣。每20m设置一条塑料网排水带，与排水盲沟搭接长度不小于30cm。由砂井排出的孔隙水经粗砂垫层进入塑料网排水带，引入盲沟，再汇集于集水井抽出（图4.53）。
图4.52 DN1塑料网排水带及盲沟（单位：cm）
1—砂垫层；2—无纺土工布；3—DN1塑料排水网；4—纺织土工布；
5—盲沟（内填粒径为3～5cm碎石）(www.xing528.com)
（3）土工网隔离反滤带。站坪四周受周围地下水位波动影响大，是地下水运动产生渗流梯度集中区。为防止渗流接触冲刷地基的粉细砂及软土，杜绝泛浆现象，沿站坪四周设置宽4.5 m的塑料网隔离反滤带。其由底层无纺土工布及面层CE131高强度塑料网组成，直接铺设在经人工平整、压实的粉细砂及软土地基上。利用无纺布起隔离、反滤作用；利用CE131高强度塑料网嵌固上部填筑石渣的基部，紧连在一起形成稳固结构，不仅具有较大刚度，而且还具有一定韧度，可以起到分散；强度高，网孔尺寸不大，还能防止上部填筑的石渣顶穿天滤作用，取消了砂及碎石垫层，简化了施工程序。
图4.53 水平排水系统布置（单位：m）
1—DN1塑料网排水管；2—盲沟；3—集水井
图4.54 挡土墙后的填土塑料网护坡层与排水层（单位：cm）
1—截水沟；2—CE121高强度塑料网；3—DN1塑料排水网；4—无纺土工布；5—挡土墙；6—排水管
（4）挡土墙填土护坡及排水。珠海机场变电站位于山脚。为确保变电站运行安全，沿山脚设置一道高5.5m浆砌块石挡土墙。墙后回填削坡土石料，最大高度达15m。为防止暴雨冲刷坡面及固定爆破开挖后形成的松动岩石，沿回填土坡面及松动岩石层表面铺设一层CE121高强度塑料网作为护坡层，形成1∶1.6的稳定坡面（图4.54）。铺在填土区的CE121网不仅能减少流土和风吹造成的冲蚀，而且有助于保土，促使植物生长；植物长出后，其根部与塑料网纠结在一起，形成一个稳固的绿化坡面。铺在松动岩石上的CEl21网，不仅能加固岩体，防止掉石，还可以使土聚集在岩缝中，促使植物生长，美化环境。
为固定CEl21网，顶部嵌入坡顶设置的浆砌块石截水沟内。沿坡面方向间距0.7m，水平方向间距0.5m，打入一根门形防滑钉。防滑钉用长1200mm、直径6～8mm的钢筋制成，钉脚长500m，横杆长200mm。
挡土墙背水坡采用斜面，以利铺放由DNl塑料排水网及无纺布组成的排水层。排水层靠填土面采用人工干砌石固定。排水层集中的地下水，由垂直方向每隔2m（水平间距3m）的竹排水管引出挡土墙。
高强度塑料网采用聚乙烯连续挤压成型，不发生网眼断裂，连续加工形成菱形或方形网孔，纵向、横向强度均匀，耐久性好，与土的联锁能力强。它既能单独用于护坡、护岸，也可与无纺布、编织布联合使用，作为排水层、反滤层及隔离层。
4.9.4.3 台北基隆河裁弯取直工程塑料排水带的应用
基于防洪安全需要，基隆河应予裁弯取直。因裁弯取直而废弃的旧河道，经适当回填和地层改良，可产生2.27km2的新生城市用地。旧河道地层为-30m厚的软土层，估计固结后的总沉降为60～130cm，固结时间约需20年。为了加速固结，经研究，决定采用塑料排水带并进行预压回填外，并配合铺设排水砂床、透水软管，设置集水井、排水沟等，布置简图如图4.55所示。
排水带的间距为1.25～2.0m之间，深度为30m。
在设计排水带时需考虑以下的因素：①周边的土将受到扰动，降低原土的透水性；②井阻效应；③土层沉降导致排水带产生微小褶曲会削弱纵向排水的功能；④排水带滤层的阻塞和遮蔽，会导致排水带功能的丧失，影响其使用期限。
为了施工顺利，进行了先期的现场试验，成果如图4.56示，从图4.56看出，反分析法确定的土性参数算出的沉降曲线与实测值很接近。
迄今，该项工程已顺利完成，且非常成功。
4.9.4.4 上海罗泾煤码头工程地基加固的研究
图4.56 试验段沉降量实测与分析结果比较（台湾基隆河）
该地基位于长江滩地，地面标高为-2～1m，上有吹填粉煤灰层，标高为4.74m，粉煤灰层厚4～5m，其下卧软土层为淤泥质土，厚达20m左右，承载力很低，不能满足要求。处理方法经过3个方案比较，即①塑料排水带加堆载预压；②塑料排水带加真空预压；③排水带动力固结钢渣挤实法，三者均可满足要求。方案③的具体做法是在湿的饱和粉煤灰层上铺填1～1.5m钢渣，深部打设排水带，然后进行强夯，边夯边添加钢渣，以挤压和置换软土。排水带的打入深度为16m左右。
罗泾堆场26万m2径排水带动力固结处理后已运用7年，情况正常。堆场的堆载高度已达6.5m，使用荷载已超过160kPa。
4.9.4.5 泰国曼谷黏土试验区
Bergado等人（1990）进行了曼谷黏土中应用排水带的研究。排水带的横断面为3mm×95mm，间距1.5m，试验区的面积为14.6m×16.6m，特制的顶杆内径为28mm×133mm，外径为45mm×150mm，它有涂抹作用较小。试验表明，在头430d，固结度达到90%，在排水带设计中假定
kh为原位土的水平渗透系数，ks为涂抹区的扰动沾土渗透系数。时间—沉降曲线预测值与实测值吻合良好。在预测值分析中考虑了垂直和水平的固结并计及了涂抹作用和井阻作用的影响，采用有限元法进行计算，如图4.57所示
(Akagi T,1994)。
图4.57 实测的和预测的沉降过程线（AIT校园）（Bergado，1993）
该人工岛建于18m深的海水中，海床的土为极软的黏土平均厚度为20m。在该软土中使用了近百万根的砂排水井和总长768.800m的塑料排水带。排水带的插入机器可以一次同时插入8根排水带。插入深度在两个区域A和B各为14.2m和21.1m，间距各为1.3m和1.7m，以正方形排列。图4.58示出了计算沉降值与实测值的情况，表明两者吻合得很好（Akagi T，1994）。计算中所用的参数Ch和Mv是根据实测值的反分析成果确定的。该计算曲线可以用来预测未来的沉降。
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