朱鳳禮+呂海生

（1沈陽(yáng)市大東區(qū)市政工程養(yǎng)護(hù)管理所 遼寧 沈陽(yáng) 110000； 2身份證號(hào)碼：150404198606086918 遼寧 沈陽(yáng) 110000）

摘 要： 在實(shí)際工程中，對(duì)塑料排水板的加固效果影響最大的兩個(gè)因素就是塑料排水的間距和深度。本文利用PLAXIS軟件對(duì)同一種地質(zhì)條件和相同施工工藝下的塑料排水板進(jìn)行數(shù)值分析。

關(guān)鍵詞： 塑料排水板間距深度

在軟土地基中打入豎向排水體能夠大大縮短土中孔隙水的排水路徑，如果結(jié)合堆載或者真空預(yù)壓，就可以在較短時(shí)間內(nèi)提高地基的剛度和強(qiáng)度。在過(guò)去的十幾年間，塑料排水板作為一種經(jīng)濟(jì)的豎向排水材料，在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。但是采用現(xiàn)行理論計(jì)算 的結(jié)果往往與實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果有很大差異，因此，有必要對(duì)塑料排水板設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分析探討，為設(shè)計(jì)人員提供參考。

1影響塑料排水板加固效果因素

隨著塑料排水板在軟土地基中的廣泛應(yīng)用，就其加固效果影響因素的研究也越來(lái)越深入。就國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的研究來(lái)看主要包含了以下幾個(gè)方面。

（1）塑料排水板的等效直徑計(jì)算

塑料排水板的作用和設(shè)計(jì)計(jì)算方法與砂井排水法相同.設(shè)計(jì)時(shí)可把塑料排水板換算成相當(dāng)直徑的砂井。等效直徑是塑料排水板設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，僅取決于塑料排水板的表面積和形狀，而與通水能力和材料無(wú)關(guān)。國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)此均進(jìn)行了大量的研究，所得的換算系數(shù)各不相同。

（2）塑料排水板的井阻作用

井阻作用的大小取決于塑料排水板的通水能力，而塑料排水板的通水能力在很大程度上取決于排水板的截面類(lèi)型以及排水板濾膜的性能。它主要表現(xiàn)在塑料排水板截面類(lèi)型的影響和濾膜的影響。

（3）塑料排水板的涂抹作用

插板機(jī)將塑料排水板插入土中時(shí)，插板機(jī)心軸對(duì)排水板周?chē)耐廉a(chǎn)生擾動(dòng)，這一擾動(dòng)區(qū)域稱(chēng)為涂抹區(qū)。涂抹區(qū)土體由于受到擾動(dòng)，滲透系數(shù)大大降低，影響了排水板的功能。有3個(gè)表征涂抹作用的參數(shù)：涂抹區(qū)直徑、涂抹區(qū)的水平向滲透系數(shù)和豎向滲透系數(shù)。涂抹區(qū)范圍和滲透系數(shù)隨插板機(jī)的進(jìn)程、心軸的形狀和尺寸以及土體結(jié)構(gòu)的變化而變化。其中菱形的心軸產(chǎn)生的涂抹作用最??；靜壓方式的比振動(dòng)方式的涂抹作用小；軟粘土中的涂抹作用比堅(jiān)硬土層中大一些。

（4）砂墊層的作用

一般認(rèn)為砂墊層沒(méi)有水力阻力。如果砂墊層厚度超過(guò)0. 5m或者選用的砂級(jí)配良好，這種假設(shè)對(duì)結(jié)果不產(chǎn)生影響。Chai等通過(guò)對(duì)路堤的反分析指出，如果砂墊層中砂的滲透系 數(shù)小于，就會(huì)對(duì)排水板處理軟土地基的性能產(chǎn)生不利影響。在實(shí)際工程中，對(duì)于特定的地質(zhì)條件和相同的施工工藝而言塑料排水板間距、處理深度、對(duì)其加固效果的影響較大。

2數(shù)值計(jì)算與分析

本文以泉州市海峽體育中心軟弱淤泥加固實(shí)例，研究中應(yīng)用PLAXIS軟件對(duì)豎向排水板不同間距條件下的加固效果進(jìn)行數(shù)值模擬，其中位移邊界條件取為：（l）左右兩邊均為不透水邊界，且只有垂直沉降，無(wú)水平位移；（2）頂面為自由邊界；（3）底面為固定邊界。

在本購(gòu)模型的選擇上，選用Mohr - Coulomb模型（彈塑性模型）進(jìn)行模擬分析。Mohr -Coulomb模型所需要的五個(gè)參數(shù)分別為：楊氏模量E，泊松比，內(nèi)摩擦角，內(nèi)聚力c和剪脹角。

（1）排水板間距對(duì)加固效果的影響：

有限元分析過(guò)程中考慮以下四種排水板布置方式：（1）不打設(shè)排水板（2）排水板打設(shè)深度lO.Om，間距2.Om（3）排水板打設(shè)深度lO.Om，間距1.5m（4）排水板打設(shè)深度10. Om，間距1m。有限元網(wǎng)格單元采用15節(jié)點(diǎn)三角形單元，該單元提供4階位移插值，數(shù)值積分采用12個(gè)高斯點(diǎn)（應(yīng)力點(diǎn)）。有限元網(wǎng)格剖分，網(wǎng)格靠近荷載區(qū)域劃分較密，往遠(yuǎn)處逐漸稀疏。

排水板間距2.Om、1.5m，有限元模擬網(wǎng)格剖分在實(shí)際工程中我們常常利用減小排水板的間距來(lái)縮短工期，較少加固時(shí)間。但是一味的減小塑料排水板的間距也不一定能達(dá)到我們所需要的結(jié)果，而且也對(duì)施工不利。在文中的工程中當(dāng)間距小于0. 8m時(shí)實(shí)測(cè)的曲線與理論計(jì)算曲線出現(xiàn)了比較大的差距，說(shuō)明此時(shí)在縮小排水板間距對(duì)加固時(shí)間的縮短效果較明顯。因此在工程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的排水板間距。間距太小，施工時(shí)排水板周?chē)耐馏w受到擾動(dòng)，地基土的強(qiáng)度和固結(jié)系數(shù)都有一定程度的降低，會(huì)引起總沉降的增加。間距選取過(guò)大，則起不到縮短固結(jié)時(shí)間的效果。

（2）考慮塑料排水板深度對(duì)加固效果的影響

塑料排水板屬于深層排水處理措施，其打設(shè)深度直接影響著土體的加固效果。一般應(yīng)達(dá)到處理軟土層的底層，即貫穿整個(gè)軟土層。若軟土層較厚（如超過(guò)建筑物底寬的2倍時(shí)），排水通道的打設(shè)深度為1/2建筑物底寬，但排水板必須穿過(guò)土體穩(wěn)定性計(jì)算的弧形滑動(dòng)面至少2m。在實(shí)際工程中可以看出，在固結(jié)度較小時(shí)，不同深度對(duì)固結(jié)度影響很小，但是在處理區(qū)固結(jié)完成以后，較小處理深度的固結(jié)度提高十分緩慢。加大處理深度對(duì)土體固結(jié)均有比較明顯的加速作用。在工程實(shí)踐中，在施工能力許可的情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮加大處理深度，這比較小排水體間距的排水效果好。但是這并不意味著排水板的深度可以任意選取。其深度的選擇和土層分布、地基中附加應(yīng)力的大小等因素有關(guān)。當(dāng)軟粘土層較淺時(shí)，應(yīng)打穿軟土層。當(dāng)粘土層較厚使，可以先確定某一排水板的深度、直徑和間距。通過(guò)對(duì)沉降和固結(jié)度的計(jì)算，判斷預(yù)壓期滿(mǎn)后的剩余沉降量是否能滿(mǎn)足建筑的要求，若不能，則重新假定，直到滿(mǎn)足位置。本文同樣采用PLAXIS有限元軟件針對(duì)不同排水板打人深度進(jìn)行了工程分析。分析過(guò)程中考慮以下兩種排水板打入深度：（1）排水板打設(shè)深度lO.Om，間距2.Om（2）排水板打設(shè)深度10. 0，m，間距2.Om。

3結(jié)論

（1）采用現(xiàn)有的理論解進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，往往和實(shí)測(cè)情況有很大差異，這主要是因?yàn)樵囼?yàn)室內(nèi)條件和現(xiàn)場(chǎng)條件不一致導(dǎo)致的，解決方法是在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)盡可能考慮到期料排水板計(jì)算中要注意的幾個(gè)問(wèn)題。

（2）在固結(jié)度較小時(shí)，改變塑料排水板的間距對(duì)固結(jié)度影響較大，間距小，固結(jié)快。對(duì)與特定的處理深度，當(dāng)處理區(qū)固結(jié)完成后，固結(jié)度的提高與間距無(wú)關(guān)，且固結(jié)過(guò)程相當(dāng)緩慢。

（3）在固結(jié)度較小時(shí)，不同處理深度對(duì)排水效果影響不大，在處理區(qū)固結(jié)完成后，處理深度對(duì)固結(jié)度影響很大，增大處理深度比減小間距加速固結(jié)的效果好得多。因此，在施工能力允許的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮加大處理深度。

（4）在實(shí)際的工程中，塑料排水板的間距與深度的選取要考慮工期、施工能力及非理想性等因素，綜合考慮才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目的。