超载预压的最佳超载比与卸载时机研究陈盛权

超载预压的最佳超载比与卸载时机研究陈盛权

陈盛权

陈盛权

中国市政工程中南设计研究有限公司515000

摘要:在软土地基上建设高速公路工程中，超载预压是常用的一种施工技术。超载预压的效果可以从超载卸除后地基在建筑物荷载作用下的后续变形的大小得到反映,后续变形小,则处理效果好.对某种确定的地基土来说,后续变形的大小与超载比和超载作用的时间(一般从固结度的角度考虑)有直接的关系,就目前超载预压的设计理论来看,选择合适的超载比和超载作用时间(或者是超载卸除前地基的固结度)仍然是值得探讨的问题。基于此，本研究通过室内模拟实验,对超载预压法的超载比和荷载作用时间进行了探讨分析。

关键词:公路；超载预压;超载比

1、超载预压的一般原理

超载预压法是在拟建的结构物施工以前就对软基施加超载进行预压,使结构物在使用期间发生的沉降绝大部分在预压期间完成,并使软基土的抗剪强度得到提高。为了加快排水过程,超载预压一般可以结合砂井,塑料排水板等排水体一起使用。这样可以缩短预压时间,提高固结度的增长速率。荷载部分一般采用填土、蓄水池充水和真空预压等方法实现。对抗剪强度低的软弱土可采用分级加载的方式进行,逐步提高地基土的抗剪强度,防止超载作用下地基土的失稳。用预压排水固结法处理软弱地基时,为了缩短预压时间,往往采用超载预压。

2、关于卸载控制的一些理论

（1）超载作用下土层的平均固结度达到下式时卸载。

式中,Sf意义同式(1);Ssc为拟建结构物使用期间之次固结变形;Smf+s为永久荷载及超载共同使用下之最终主固结变形。

用式(3)进行卸载控制,应考虑当受压土层达到式(3)要求的平均固结度时,在使用荷载下地基仍有可能产生主固结变形,其原因是由于土的性质和排水条件不同,某一时间,受压土层内超静孔隙水压力可能还没有足够的消散,在永久荷载下,它将继续产生主固结变形[2];应用式(3)可能会产生这样的情况,对于次固结变形较大的土,如超载不太大,就可能出现Sf+Ssc>Smf+s的现象,这时Uav>100%,这显然不可能。

3、超载预压法的室内实验研究

作者通过室内实验,对软黏土的超载预压进行室内实验研究,得出了最佳超载作用时间top与超载比的关系曲线(见图1),拟合曲线如下式：

其中,c,d,β均为待定常数。将表3数据按式(3)进行回归处理,得β=4.5,c=3.38min,d=0.15min,相关系数r=0.9963。表3表明,随着超载比的增大,top迅速下降,并逐渐趋于某一渐进值。这个结论对工程有一定的参考价值。

6结语

1)超载预压的效果反映在卸载后沉降的大小,亦即后续变形的大小,而后续变形的大小对一定的软基来说与超载及超载作用下地基所达到的平均固结度有关。

2)从本文的试验结果看,超载比较小时,随着超载比增加,最佳超载作用时间急剧下降;当超载比增加到一定程度后,超载比对最佳作用时间的影响将大大减弱,最佳超载作用时间随着超载比的增加将趋于某一定值。因此在岩土工程上,超载比不宜过大,过大效果并不显著,造成浪费。

参考文献:

[1]BrandEW,BrennerRP.软粘土工程学[M].叶书鳞,宰金璋,译.北京:中国铁道出版社,1991:343-352.

[2]张光永,王靖涛,徐辉.超载预压法的超载比及卸载控制研究[J].华中科技大学学报(城市科学版),2003(4):15-16.