CN109098164A - 一种围堤式堆载预压法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种围堤式堆载预压法，包括以下步骤：A、围绕预压场地的周边堆载形成堆载体，堆载体的部分主体落在预压场地的周边内侧，堆载体的部分主体落在预压场地的周边外侧，在堆载体的重力作用下，预压场地发生第一次沉降；B、在第一次沉降收敛后，将预压场地周边外侧的部分堆载体移除并填入至空载区，堆载体形成一个整块的填筑块，在空载区内堆载体的重力作用下，预压场地发生第二次沉降，第一次沉降所对应的第一沉降曲线与第二次沉降所对应的第二沉降曲线叠加为总沉降曲线；C、在第二次沉降收敛后，移除填筑块超出设计场平标高的部分。采用本发明使得场地的沉降更加均匀，减少工后使用阶段的不均匀沉降，大大改善了场地的使用情况。

Description

一种围堤式堆载预压法

技术领域

本发明涉及堆载预压方法技术领域，特别涉及一种围堤式堆载预压法。

背景技术

目前，在堆载预压或真空联合堆载预压中，均是对拟处理区域范围进行满樘逐级堆载。根据监测结果，这种堆载存在两个明显的现象：

1)在处理区域内沉降呈较明显的“锅底”状。如图1，某堆载预压项目实测沉降曲线，即中心位置沉降量最大，向外沉降量逐渐减小，边界位置沉降量最小。当然，堆载预压区外还有一定范围的沉降，总体的沉降曲线形状如图2所示的沉降槽。

2)地表下若干米土层有明显的水平向挤出位移，在深厚软土地区尤其显著。由此将导致如下问题：1、场地不同平面位置的固结度有差异，在后期使用中在同样的荷载水平下工后沉降将不同，从而形成不均匀沉降；2、卸载后，随着周边土体的水平向回缩，场地地表的回弹变形偏大，固结沉降量小于计算值；3、场地土体预压处理后，处理边界外的土体性质仍然很差，相当于场地土体的侧向约束很弱，在场地后期使用中，不利于场地土体承受荷载以及稳定，且会有较大的水平持续挤出效应，沉降更难收敛。

为解决上述问题，简单扩大堆载范围，是容易想到的方法，可以提高拟处理区域外围土体的工程性质，也可以一定程度缓和“锅底”效应与水平挤出效应。但是，一方面，扩大堆载范围意味着堆载填料要较大幅度增加，包括填料购买、运输、处理的费用随之增加；另一方面，范围增大后“锅底”效应的沉降差变化率变化不明显，工后不均匀沉降的问题仍较突出。

其次，还可以考虑模拟曲面法，也就是说，模仿均匀堆载“锅底”曲面形状确定各处的堆载高度，甚至包括拟处理区域外一定范围的堆载。这从理论上是比较理想的一种堆载方式，可以最大程度地消除处理区域的不均匀沉降和水平挤出效应。但是，这给施工带来了相当大的挑战，其要用笨重的机械将松散的填土堆成一个坡角连续变化的曲面！事实上，在倾倒堆填过程中，填土一般会根据其成分在坡面上形成不同的自然坡角，因此，要形成与自然坡角有差异的角度，就要对粗放堆填后的填方从顶部进行平整。但是，平整成平面是容易的，用推土设备推过去就行了；而平整成曲面却相当困难，可实施性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种围堤式堆载预压法，采用该堆载预压法可有效改善“锅底”效应和水平挤出效应，提高了堆载预压的效果，同时该堆载预压法的实施简单。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种围堤式堆载预压法，包括以下步骤：

A、围绕预压场地的周边堆载形成截面为梯形的堆载体，所述堆载体的部分主体落在预压场地的周边内侧，所述堆载体的部分主体落在预压场地的周边外侧，堆载体在预压场地的中央位置环绕形成空载区，在堆载体的重力作用下，预压场地在堆载体的正下方发生第一次沉降，第一次沉降收敛且对应形成第一沉降曲线；

B、第一次沉降收敛后，将落在预压场地周边外侧的部分堆载体移除并填入至空载区，堆载体形成一个整块的且截面为梯形的填筑块，所述填筑块的顶部平面的周边位于预压场地周边的正上方，在原空载区内的堆载体重力作用下，预压场地发生第二次沉降，第二次沉降收敛且对应形成第二沉降曲线，第二沉降曲线与第一沉降曲线叠加形成总沉降曲线；

C、第二次沉降收敛后，移除超出设计场平标高部分的填筑块，空出预压场地。

进一步地，步骤B中，当被移除的部分堆载体不够填满空载区时，可提前在空载区的中央位置堆载形成一个土台，使得被移除的部分堆载体可填满空载区，所述土台的高度小于或等于堆载体的高度。

进一步地，步骤A中，将所述预压场地划分为多个依次相邻排布的矩形片区，围绕每个矩形片区的周边堆载形成截面为梯形的堆载体。

进一步地，步骤A中，将所述预压场地划分为多个内至外包络布置的环状片区，围绕每个环状片区的周边堆载形成截面为梯形的堆载体。

进一步地，由内至外依次完成每个环状片区的填筑块的堆载。

进一步地，步骤A中，当所述预压场地为道路类线状场地时，堆载体包括分别堆载在道路类线状场地两侧的左堆载体和右堆载体，道路类线状场地的中间形成一条空载地带，在左堆载体和右堆载体的重力作用下，道路类线状场地的两侧发生第一次沉降并分别形成位于左堆载体和右堆载体正下方的第一沉降曲线；第一次沉降收敛后，移除左堆载体落在道路类线状场地的周边外侧的部分堆载体以及移除右堆载体落在道路类线状场地的周边外侧的部分堆载体并填入至空载地带，堆载体形成一个整块的且截面为梯形的填筑块，在原空载地带内的堆载体重力作用下，道路类线状场地中部发生第二次沉降，形成位于原空载地带正下方的第二沉降曲线，第二沉降曲线与第一沉降曲线叠加形成总沉降曲线。

进一步地，定义堆载体斜边的倾斜角为a，所述a等于堆载体自然堆积所形成的自然堆填坡角，填筑块两斜边的倾斜角与堆载体斜边的倾斜角相等。

有益效果：采用本围堤式堆载预压法，在费用基本不增加或增加不多的情况下，达到几个较好的效果：1)场地在堆载处理后的沉降更加均匀，减少工后使用阶段的不均匀沉降，大大改善了场地的使用情况；2)减少周边土体的水平挤出变形，卸载后场地沉降的回弹减小；3)场地周边一定范围内的土体也得到处理，对场地周边路堤的稳定性有利。如此以来，处理后的场地地基工程性质更加良好，有利于后期的使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为堆载预压形成“锅底”状的沉降曲线示意图；

图2为包括堆载预压区外周一定范围内的沉降曲线示意图；

图3为单排与双排堆载预压的沉降曲线对比示意图；

图4为采用围堤式堆载预压法与单排堆载预压的沉降曲线对比示意图；

图5为在块状场地上执行完步骤A后的俯视平面图；

图6为图5的B-B剖面示意图；

图7为在块状场地上执行完步骤B后的俯视平面图；

图8为图7的B-B剖面示意图；

图9为在道路类线状场地执行完步骤A后的剖面示意图；

图10为在道路类线状场地执行完步骤B后的剖面示意图。

具体实施方式

图1和图2反应了背景技术中所提到的问题，图3和图4体现了本发明技术方案与单排堆载预压的沉降曲线对比示意图。图3中虚线代表的是单排堆载预压沉降曲线，实线代表的是双排堆载预压沉降曲线图；图4中虚线代表的是单排堆载预压沉降曲线，实线代表的是双排堆载回填预压沉降曲线图。

为了实现预压场地的堆载预压，首先确定堆载材料的来源，通过测试获取其重度、自然堆填坡角等岩土参数，同时，通过精准的计算，确定堆载的设计高度，完成堆载方案的确定。具体地，堆载材料可以是沙子，也可以是泥土，本发明实施例中选用泥土为例进行阐述说明。

本发明一种围堤式堆载预压法，包括以下步骤：

A、围绕预压场地的周边堆载形成截面为梯形的堆载体1，堆载体1的部分主体落在预压场地的周边内侧，堆载体1的部分主体落在预压场地的周边外侧，堆载体1的顶部被推平，并且，堆载体1两侧的斜边由堆载体1本身自然形成，定义堆载体1两侧斜边的倾斜角为a，该a等于堆载体1自然堆积所形成的自然堆填坡角。如图5和图6所示，堆载体1在预压场地的中央位置环绕形成空载区2，在堆载体1的重力作用下，预压场地发生第一次沉降，第一次沉降对应形成位于堆载体1正下方的第一沉降曲线；第一沉降曲线在竖向平面内反映了沉降量的大小，堆载体1的中间部分沉降量较大，堆载体1两侧的沉降量逐渐减小，形成常见的锅底状。其沉降量的均匀度很低。

B、第一次沉降收敛后，将落在预压场地周边外侧的部分堆载体1移除并填入至空载区2，如图7和图8所示，堆载体1形成一个整块的且截面为梯形的填筑块3，部分堆载体1的体积大小以形成的填筑块3顶部平面的周边为基准，最终以形成的填筑块3的顶部平面的周边位于预压场地周边的正上方为准。并且，填筑块3两斜边的倾斜角与堆载体1斜边的倾斜角相等，且均等于自然堆填坡角。在空载区2内的堆载体1重力作用下，预压场地发生第二次沉降，第二次沉降对应形成位于空载区2正下方的第二沉降曲线，第二沉降曲线的两端与第一沉降曲线的端部部分叠加，形成首尾相连的呈波浪状的总沉降曲线。相较于一次性整体堆载预压，本发明通过分阶段的两次预压所形成的连续波浪状，其沉降量的均匀度大大高于一次性整体堆载预压所形成的一个锅底状的沉降曲线。

C、第二次沉降收敛后，移除填筑块3中超过设计场平标高的那一部分，空出预压场地，以便实现预压场地的利用。

采用本围堤式堆载预压法，在费用基本不增加或增加不多的情况下，达到几个较好的效果：1)场地在堆载处理后的沉降更加均匀，减少工后使用阶段的不均匀沉降，大大改善了场地的使用情况；2)减少周边土体的水平挤出变形，卸载后场地沉降的回弹减小；3)场地周边一定范围内的土体也得到处理，对场地周边路堤的稳定性有利。如此以来，处理后的场地地基工程性质更加良好，有利于后期的使用。

作为优选，步骤B中，当被移除的部分堆载体1不够填满空载区2时，可提前在空载区2的中央位置堆载形成一个土台，使得被移除的部分堆载体1可填满空载区2，土台的高度小于或基本等于堆载体1的高度。土台的堆载高度基本与堆载体1持平，土台的具体尺寸可根据被移除的部分堆载体1的体积与空载区2的体积来确定，最终以填平形成与堆载体1的高度相一致的填筑块3为准。该情形适用于场地大小还不能构成分块处理，通过预堆载的土台形成空缺体积的弥补。

作为优选，步骤A中，将预压场地划分为多个依次相邻排布的矩形片区，围绕每个矩形片区的周边堆载形成截面为梯形的堆载体1。当预压场地的尺寸较大时，将预压场地划分为多个依次相邻排布的矩形片区，并在每个矩形片区内执行步骤A和步骤B，直至完成整个预压场地的堆载预压。

作为优选，步骤A中，将预压场地划分为多个内至外包络布置的环状片区，围绕每个环状片区的周边堆载形成截面为梯形的堆载体1。当预压场地的尺寸较大时，也可以将预压场地划分为多个内至外包络布置的环状片区，采取该种形式的划分，需要遵循由内至外依次完成每个环状片区的填筑块3的堆载，直至完成整个预压场地的堆载预压。

通过实现预压场地的划分，大大增加了本发明方法的适用性，即不断的小区域地执行本发明方法的步骤A和步骤B，几乎可实现任意预压场地尺寸的堆载预压。

当预压场地为道路类线状场地时，由于道路类线状场地的长度尺寸远大于宽度尺寸，步骤A中，堆载体1只需包括分别堆载在道路类线状场地两侧的左堆载体4和右堆载体5，左堆载体4和右堆载体5在端部不需要连接形成闭环环状，大大简便了操作。

道路类线状场地的中间形成一条空载地带6，在左堆载体4和右堆载体5的重力作用下，道路类线状场地的两侧发生第一次沉降并分别形成位于左堆载体4和右堆载体5正下方的第一沉降曲线；在第一次沉降收敛后，移除左堆载体4落在道路类线状场地的周边外侧的部分堆载体1以及移除右堆载体5落在道路类线状场地的周边外侧的部分堆载体1并填入至空载地带6，堆载体1形成一个整块的且截面为梯形的填筑块3，填筑块3的顶部平面的两条周边分别位于道路类线状场地的两条周边的正上方，在原空载地带6内的堆载体1重力作用下，道路类线状场地发生第二次沉降并形成位于空载地带6正下方的第二沉降曲线，第二沉降曲线的两端与左右两侧的第一沉降曲线部分叠加，形成首尾相连的波浪状总沉降曲线。相较于一次性整体堆载预压，本发明通过分阶段的两次预压所形成的连续呈波浪状的沉降曲线，其沉降量的均匀度大大高于一次性整体堆载预压所形成的一个锅底状的沉降曲线。

下面以道路类线状场地为例并结合图9和图10来阐述本发明方法的优点：

假设道路宽度40m，拟堆载高度5m，填土自然堆填坡角26.5°。那么，按一般堆载设计方式，堆载断面为梯形，容易算得断面面积约为150㎡。现沿道路中线扣除一个断面为倒三角形的填土带，其断面面积可算得为50㎡；将其平均置换到断面两侧，则容易算得每侧外扩了约5m。显然，如果直接两侧外扩5m填方，将增加大约1/3的填料。按上述思路，堆填方案实际调整为：对道路中线两侧的路面分别堆填，各自堆填宽度25m，堆高5m。这样，堆填的方量没有任何增加，但达到了几方面的效果：

1)堆载区域内的沉降曲线相当于由一截40m宽的“锅底”型曲线变成两段分别25m宽的曲线的叠加，也相当于一段50m宽的“锅底”型曲线中部消除掉一个20m宽的“锅底”型曲线。双排堆载叠加后的沉降曲线如图3所示。

显然，相对于原来的单排堆载预压沉降更加均匀了。在图4的理论曲线中，拟处理的40m范围内，单排堆载预压方案的最小、最大沉降之比约为0.4；而双排堆载预压方案的最小、最大沉降之比为0.7，显然均匀了。

当堆载到一定时间，再将外围的土填回中部后，中部将叠加上一个更小的沉降槽，最终沉降如图4所示，沉降将更加均匀。

2)由于沉降均匀，相应地即可减少土体的侧向挤出效应。

3)拟处理范围外的土体预压沉降量显著增加，也就是说，该范围土体处理效果有较大提高，将有利于场地边缘的稳定。

在其它堆载宽度和高度下的设计方法类似，设计时可做以上的试算，尽量减小拟处理范围的最小、最大沉降之比。

对于块状场地，原理与以上类似，但场地面积、形状、周边条件、堆载高度等将使设计计算更为复杂。一般上，对于边长不超过40m的场地，可类似前述线状场地的例子，根据土体自然坡角，将中心区倒锥形的填料均匀堆填到外围，范围沿周边向外扩约5m堆填一圈土堤，堆填到设计高度，按四周土堤内侧堤脚基本相互重叠设计堤宽；对于边长60～90m的场地，可在场地中心另外堆填一个土台，高度和周围土堤相等或略低，其周边坡脚与周围土堤内侧堤脚基本相互重叠；对于更大的场地，可以采用多重堤围或者分片设堤围，并局部堆填土台的方式进行堆载体1的平面分布。对于线状场地，则只要向两侧各外扩约5m堆填并行的双排堆载土堤，按内侧堤脚基本相互重叠设计堤宽即可。

堆载预压沉降达到设计要求后，外围扩填区的堆填土体需挖除，填到各围堤内的坡间，分层夯实填平。由于周边外扩场地有沉降，因此，部分扩填区的堆填土体成为周边地基的一部分，不能再挖出使用，因此，在填方平衡计算时应算上这部分土体；也就是说，实际外扩的范围可略少一点。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种围堤式堆载预压法，其特征在于，包括以下步骤：

A、围绕预压场地的周边堆载形成截面为梯形的堆载体，所述堆载体的部分主体落在预压场地的周边内侧，所述堆载体的部分主体落在预压场地的周边外侧，堆载体在预压场地的中央位置环绕形成空载区，在堆载体的重力作用下，预压场地在堆载体的正下方发生第一次沉降，第一次沉降收敛且对应形成第一沉降曲线；

B、第一次沉降收敛后，将落在预压场地周边外侧的部分堆载体移除并填入至空载区，堆载体形成一个整块的且截面为梯形的填筑块，所述填筑块的顶部平面的周边位于预压场地周边的正上方，在原空载区内的堆载体重力作用下，预压场地发生第二次沉降，第二次沉降收敛且对应形成第二沉降曲线，第二沉降曲线与第一沉降曲线叠加形成总沉降曲线；

C、第二次沉降收敛后，移除超出设计场平标高部分的填筑块，空出预压场地。

2.根据权利要求1所述的围堤式堆载预压法，其特征在于，步骤B中，当被移除的部分堆载体不够填满空载区时，可提前在空载区的中央位置堆载形成一个土台，使得被移除的部分堆载体可填满空载区，所述土台的高度小于或等于堆载体的高度。

3.根据权利要求2所述的围堤式堆载预压法，其特征在于，步骤A中，将所述预压场地划分为多个依次相邻排布的矩形片区，围绕每个矩形片区的周边堆载形成截面为梯形的堆载体。

4.根据权利要求2所述的围堤式堆载预压法，其特征在于，步骤A中，将所述预压场地划分为多个内至外包络布置的环状片区，围绕每个环状片区的周边堆载形成截面为梯形的堆载体。

5.根据权利要求4所述的围堤式堆载预压法，其特征在于，由内至外依次完成每个环状片区的填筑块的堆载。

6.根据权利要求1所述的围堤式堆载预压法，其特征在于，步骤A中，当所述预压场地为道路类线状场地时，堆载体包括分别堆载在道路类线状场地两侧的左堆载体和右堆载体，道路类线状场地的中间形成一条空载地带，在左堆载体和右堆载体的重力作用下，道路类线状场地的两侧发生第一次沉降并分别形成位于左堆载体和右堆载体正下方的第一沉降曲线；第一次沉降收敛后，移除左堆载体落在道路类线状场地的周边外侧的部分堆载体以及移除右堆载体落在道路类线状场地的周边外侧的部分堆载体并填入至空载地带，堆载体形成一个整块的且截面为梯形的填筑块，在原空载地带内的堆载体重力作用下，道路类线状场地中部发生第二次沉降，形成位于原空载地带正下方的第二沉降曲线，第二沉降曲线与第一沉降曲线叠加形成总沉降曲线。

7.根据权利要求1所述的围堤式堆载预压法，其特征在于，定义堆载体斜边的倾斜角为a，所述a等于堆载体自然堆积所形成的自然堆填坡角，填筑块两斜边的倾斜角与堆载体斜边的倾斜角相等。