某工程吹填土軟基處理地基承載力檢驗分析

摘 要:由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，在沿海地區(qū)，利用吹填土進(jìn)行建筑場地回填已在很多工程中應(yīng)用，然而地基處理方法所能達(dá)到的效果必須經(jīng)過可靠的檢驗，尤其是處理后的地基承載力對工程質(zhì)量有著顯著影響。某港口工程吹填及軟基處理后，為檢驗地基承載力，根據(jù)土工試驗結(jié)果分別采用土工試驗物理指標(biāo)兩種方法計算地基承載力特征值。

關(guān)鍵詞:吹填土 軟基處理 地基承載力

中圖分類號:TU4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0132-02

1 引言

某工程是以吹填為主要方式填高場地至規(guī)劃標(biāo)高，以滿足用地功能要求，使其納入城市開發(fā)建設(shè)之中。吹填及軟基處理工程采用“低位真空預(yù)壓軟土地基加固法”進(jìn)行吹填土的軟基處理，該技術(shù)采用吹填泥作為密封層，排水系統(tǒng)為水平管網(wǎng)與垂直塑料排水板組成立體排水結(jié)構(gòu)，加壓系統(tǒng)采用水氣分離的造壓方式，通過管道直接傳遞負(fù)壓，利用低位真空系統(tǒng)抽真空使得在泥封層下長期保持80～90kPa的真空負(fù)壓，在真空負(fù)壓引起的吸力和泥封層引起的附加預(yù)壓荷載的聯(lián)合作用下使軟土中的大部分孔隙水較快的通過塑料排水板、水平濾管網(wǎng)排出，從而使軟土發(fā)生壓縮固結(jié)，同時泥封層也逐漸完成自身的固結(jié)，達(dá)到加固地基和抬高地面的兩大目的。

2 場地工程地質(zhì)條件

2.1 吹填前場地淺部地層情況

根據(jù)勘察報告顯示，吹填前場地淺部地層結(jié)構(gòu)較為簡單，勘察范圍內(nèi)自上而下共分為4個工程地質(zhì)層、2個亞層，簡述如下:②粘土。灰黃色;軟塑～可塑狀，中～高壓縮性，含鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)、半碳化物。主要分布于道路堤岸地段，直接出露于地表，溝岔、養(yǎng)殖塘地段基本缺失，層厚1.10～2.40m，其承載力相對較高，為70～90kPa。③1含細(xì)砂淤泥。灰色、青灰色，流塑狀，中～高壓縮性，強(qiáng)度受淤泥控制;細(xì)細(xì)砂含量一般為10%～30%，呈薄層狀、團(tuán)塊狀分布，土質(zhì)很不均勻，局部細(xì)砂較富集，含量可達(dá)40%以上，夾少量貝殼碎片;全場均有分布，溝叉、養(yǎng)殖塘內(nèi)直接出露，層頂埋深0～2.40m，層厚3.70～11.50m，全場分布;該層土質(zhì)軟弱，其承載力在43kPa～50kPa。③2淤泥?；疑⑶嗷疑?，呈流塑，高壓縮性;局部含少量粉細(xì)砂，夾貝殼碎片。全場均有分布，層頂埋深4.90～13.20m，層厚8.50～20.40m，全場均有分布;該層土質(zhì)較軟弱，承載力在50～65kPa。④淤泥質(zhì)粘土?；疑魉堋浰軤?，高壓縮性。含少量貝殼碎屑、半炭化物和粉細(xì)砂，局部粉細(xì)砂含量稍高;層頂埋深23.00～30.00m，層厚2.10～13.90m，全場均有分布;該層土質(zhì)較軟弱，其承載力在60～80kPa。

2.2 吹填后測試深度范圍內(nèi)的工程地質(zhì)情況

本次測試深度6.00m，依據(jù)本次測試的鉆探取芯成果，在測試深度范圍內(nèi)，土層如下:①吹填土。為吹填土，灰色;含少量腐殖質(zhì)及粉砂，土試成果具淤泥質(zhì)土特性，由于受地表各因素影響，該層性質(zhì)在垂直方向均勻性很差，在水平方向上呈現(xiàn)層狀性狀;層厚1.10～2.80m，根據(jù)外業(yè)取芯情況，現(xiàn)將該層細(xì)分為以下兩個亞層。①1吹填土?；疑?，淺灰色;其厚度相當(dāng)于設(shè)計方案中的泥封層，受地表居多因素影響，土質(zhì)條件呈現(xiàn)硬殼層粘性土特性，龜裂嚴(yán)重，裂縫深度20～50cm，裂縫寬度一般在5～10cm，受雨水浸泡后強(qiáng)度有一定程度的軟化，層厚0.40～0.70m。①2吹填土。灰色，淺灰色;其厚度相當(dāng)于設(shè)計方案中的底泥層;受地表因素影響程度較小，土質(zhì)條件呈現(xiàn)淤泥、淤泥質(zhì)土特性特性，與其上亞層呈一定的過渡關(guān)系，層厚0.60～2.20m。②粘土。灰黃色;軟塑～可塑狀，中～高壓縮性，含鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)、半碳化物。主要分布于吹填前原始堤岸地段，層厚1.10～2.40m。③1含粉砂淤泥?；疑⑶嗷疑?，流塑狀，局部軟塑狀，高壓縮性，強(qiáng)度受淤泥控制;粉細(xì)砂含量一般為10～20%，呈薄層狀分布，土質(zhì)不均勻，局部砂較富集，含量可達(dá)40%以上，夾貝殼碎片;部分土樣土工試驗數(shù)據(jù)顯示為粘質(zhì)粉土;全場均有分布，揭露厚度2.80～4.50m。

3 地基處理方案說明

加固工程共分45個加固單元，加固單元面積一般不超過20000㎡，由于吹填淤泥的承載力極低，先鋪設(shè)一層200g/㎡的土工布，再在其上鋪設(shè)一層竹籬笆后進(jìn)行人工打插排水板，排水板采用SPB-A型，正三角形布設(shè)，陸域部分板間距1.25m，路基上部區(qū)域板間距0.9m，排水板平均插設(shè)深度1.78m;水平管網(wǎng)系統(tǒng)主要由水平干管和支管組成，干管為φ110的PVC排水管，通過膠管與集水井密封連接，支管為φ60的PVC紋盲管，垂直干管分布于干管兩側(cè)，支管與干管相嵌接，同時要求每個真空預(yù)壓分區(qū)內(nèi)鋪設(shè)的支管水平高差不大于10cm;真空集水井采用預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)，修建在每個加固單元寬邊的中部靠近圍堰位置，機(jī)泵采用5.5kW的往復(fù)式真空泵和2.2kW的油浸式潛水泵，每個真空集水井均配備2臺真空泵和1臺潛水泵。地基處理后，工程竣工驗收時地基承載力特征值要求0.00～1.50m深度內(nèi)fak≥50kPa。

4 地基承載力檢驗工作

4.1 檢驗方案

4.1.1 土工試驗。對0.00～1.50m采用現(xiàn)場取土樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗，取土點(diǎn)按75m×75m的網(wǎng)格布置，本次共布置取土孔45只，每個取土點(diǎn)采取原狀土樣3組，取土深度分別為0.30m、0.90m、1.50m，同時應(yīng)保證樣品在垂直方向的連續(xù)性；要求進(jìn)行天然含水量、密度、比重、界限含水量、壓縮、直剪固快試驗。

4.1.2 載荷試驗。采用淺層平板載荷試驗確定地基承載力，載荷試驗鋼質(zhì)載荷板置于地表，載荷板面積0.5㎡，按規(guī)范要求，試驗前將龜裂縫中填滿中砂，并采用中砂找平，砂墊層厚度在10～20mm，砂墊層每邊超出載荷板寬度10～20cm，共布置平板載荷試驗受檢點(diǎn)13個，編號為ZH1～ZH13。

4.2 計算方法

通過土工試驗結(jié)果分別采用土工試驗物理指標(biāo)按《港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JTJ240-97)查表和按《工程地質(zhì)手冊》(第四版)臨塑狀態(tài)計算公式計算地基承載力特征值。

4.2.1 根據(jù)含水量、塑性指數(shù)查表得到地基承載力。根據(jù)含水量及塑性指數(shù)查《港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(JGJ240-97)表C.0.7.1得到淤泥、淤泥質(zhì)粘土地基容許承載力，規(guī)范表格如表1。[1]

4.2.2 按臨塑壓力值計算地基承載力。根據(jù)《工程地質(zhì)手冊》(第四版)，假設(shè)基礎(chǔ)受中心荷載，將地基土剛開始出現(xiàn)剪切破壞時的臨界壓力，作為地基承載力值，按下列公式計算:[2]

fcr==Mdγmd+ Mcck

式中:fcr—— 臨塑壓力(kPa);

γm—— 基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取有效重度(kN/m3);

d—— 基礎(chǔ)埋置深度;

ck—— 基礎(chǔ)下一倍基礎(chǔ)寬度范圍內(nèi)的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa);

φk—— 基礎(chǔ)下一倍基礎(chǔ)寬度范圍內(nèi)的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值(°);

Md、Mc—— 承載力系數(shù)，可根據(jù)φk值分別按下式計算;

Md=Mc=

4.3 試驗結(jié)果

4.3.1 土工試驗統(tǒng)計結(jié)果。單孔按不同方法得到的承載力值及代表值見表2，單孔地基承載力代表值各區(qū)段統(tǒng)計表見表3:

4.3.2 載荷試驗統(tǒng)計結(jié)果。根據(jù)淺層平板載荷試驗確定13個受檢點(diǎn)地基土承載力特征值fa，如表4。

從上表結(jié)果判斷，在13個受檢點(diǎn)中，地基承載力特征值最大值75kPa，最小值55kPa，平均值68.5kPa，極差為20kPa，極差小于平均值的30%，取平均值68.5kPa作為淺部0.00～1.50m地基承載力特征值。

5 結(jié)論

計算結(jié)果顯示采用《港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范》按土樣的含水量內(nèi)插確定地基土承載力普遍較采用《工程地質(zhì)手冊》中臨塑壓力公式計算的承載力數(shù)值大，且上部地基土在水平、垂直方向上均勻性均較差，表現(xiàn)在上部0.40～0.70m土質(zhì)較好但龜裂嚴(yán)重，空隙率大，下部至吹填前地面土質(zhì)呈淤泥性狀，軟弱，含水量較高，壓縮性高，在表部受荷作用下，其短期變形及長期變形均將較大。

承載力數(shù)據(jù)顯示，場地土經(jīng)塑料排水板真空預(yù)壓處理后，至本次檢驗時，檢驗范圍內(nèi)各土層物理力學(xué)性質(zhì)和承載力均有了不同程度提高。但其本質(zhì)上尚為軟土，其承載能力有限、壓縮性大，尚有部分地段地基承載力小于要求的承載力值，必要時，可采取深翻或加入固化劑等地基處理措施，改善其地基承載力。

參考文獻(xiàn)

[1] JTJ240-97．港口工程地質(zhì)勘察規(guī)范[s]．北京:人民交通出版社．1997．P63