分級(jí)堆載預(yù)壓在新近吹填土地基處理中的應(yīng)用

孟 慶 玲

(寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司建筑工程事業(yè)部，上海 201900)

分級(jí)堆載預(yù)壓在新近吹填土地基處理中的應(yīng)用

孟 慶 玲

(寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司建筑工程事業(yè)部，上海 201900)

以某新近吹填場(chǎng)地的工程為例，介紹了塑料排水板結(jié)合分級(jí)堆載預(yù)壓法在灘涂區(qū)域新近吹填土中的應(yīng)用，工程以場(chǎng)地穩(wěn)定作為主控因素進(jìn)行分級(jí)堆載，并進(jìn)行沉降和位移、孔隙水壓力、地下水位監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，塑料排水板堆載預(yù)壓法是一種行之有效的處理方法。

塑料排水板，堆載預(yù)壓，沉降，位移，孔隙水

塑料排水板堆載預(yù)壓加固吹填土地基的原理是排水固結(jié)法。通過(guò)堆載加壓和豎向排水通道的共同作用使得飽和軟土固結(jié)，消除大部分沉降，提高密實(shí)度和強(qiáng)度[1]。對(duì)此方法的應(yīng)用已進(jìn)行了大量的研究[2，3]。

本工程場(chǎng)地為新近吹填場(chǎng)地，如采用一次性堆載，可能會(huì)造成場(chǎng)地的失穩(wěn)問(wèn)題，故擬采用分級(jí)堆載結(jié)合塑料排水板的方式。

1 工程地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

擬建場(chǎng)地處長(zhǎng)江三角洲濱海平原，地貌屬于長(zhǎng)江河漫灘～河床地貌。場(chǎng)地現(xiàn)地勢(shì)平坦，以勘探孔孔口高程(寶鋼高程)計(jì)，地面高程變化在4.74 m～7.16 m之間。其中待處理區(qū)域原為長(zhǎng)江灘涂，經(jīng)人工回填成為陸域，表層為新近雜填土，其下為新近吹填砂。

1.2 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地主要分布情況如下：①1-1雜填土：屬新近填土，主要由粘性土、碎石、建筑垃圾、礦渣等組成，土質(zhì)不均勻。平均厚度約為6.5 m。結(jié)構(gòu)較松散，均勻性差，承載能力較差，未經(jīng)處理，不宜直接使用。①3吹填土：主要成分為長(zhǎng)江沖填砂，夾雜少量粘性土，平均厚度2.50 m，最厚4.10 m，結(jié)構(gòu)松散，為近年新近填積。該層砂土屬均勻性較差和強(qiáng)度較低的地基土；未經(jīng)處理，不宜直接使用。該層砂土存在液化現(xiàn)象。③3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(平均厚度約4.5 m)、④淤泥質(zhì)粘土(平均厚度約8.7 m)：該兩層土均具有高含水量、高靈敏度、大孔隙比、高壓縮性、低強(qiáng)度特性，是上海地區(qū)典型的飽和軟弱地基土。也是場(chǎng)地內(nèi)工程性能最差的土層，并具有觸變和蠕動(dòng)等不良特性。⑤1-1粘土:平均厚度約4.1 m，其物理、力學(xué)性質(zhì)稍好，屬高壓縮性、強(qiáng)度一般的地基土。⑤1-2粉質(zhì)粘土：平均厚度約9.2 m，其物理、力學(xué)性質(zhì)稍好，屬中等偏高壓縮性、強(qiáng)度一般的地基土。⑤3粉質(zhì)粘土：其物理、力學(xué)性質(zhì)一般，屬中等壓縮性、強(qiáng)度一般的地基土。未鉆透。①1-1層，①3層，③3層，④層是A區(qū)重點(diǎn)地基處理的軟弱土層。

1.3 地基處理方案

本工程場(chǎng)地存在軟弱土層—新近填土層①1-1層，①3層，③3層，④層，總厚度達(dá)22.70 m。為保證地基穩(wěn)定性，減少基礎(chǔ)和道路的沉降和不均勻沉降，對(duì)該場(chǎng)地采用塑料排水板和堆載預(yù)壓聯(lián)合進(jìn)行地基處理。由于存在深厚的吹填砂層(平均厚度2.50 m)，不再在地表鋪設(shè)砂墊層，而直接利用吹填砂層進(jìn)行水平排水通道。塑料排水板采用正方形平面布置。排水板的長(zhǎng)度約為24 m，間距為1.3 m，堆載預(yù)壓的填土分兩級(jí)，分層填土，第一級(jí)填土高度為2.5 m，填土的邊坡坡率為1∶1.5，第二級(jí)填土高度為1.0 m～1.5 m，邊坡坡率為1∶1.5，填土表面并修成大約1.0%的橫坡以防積水，并對(duì)填土表面碾壓不少于兩遍，以滿足填土表面的壓實(shí)度不小于0.9。填土的坡面應(yīng)捶面防護(hù)，以防坍塌。

分級(jí)堆載穩(wěn)定性分析：天然地基一次性堆料至設(shè)計(jì)高度的情況下，其地基穩(wěn)定安全系數(shù)為0.728，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。本工程再采用第一次堆載2.5 m，兩個(gè)月后堆載1.5 m的方法分二級(jí)堆料至設(shè)計(jì)高度的情況下，各級(jí)堆載的地基穩(wěn)定安全系數(shù)為1.267，1.35，故本場(chǎng)地適宜采用分級(jí)堆載的方式進(jìn)行處理。

2 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)成果分析

為確保堆載預(yù)壓時(shí)，地基不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞，同時(shí)正確評(píng)估地基的固結(jié)情況，評(píng)價(jià)地基處理效果，預(yù)測(cè)工后的沉降，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)，指導(dǎo)信息化施工，制定了施工監(jiān)測(cè)方案。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：孔隙水壓力監(jiān)測(cè)、地表沉降、邊樁位移、分層沉降、深層土體位移、地下水位、超孔隙水壓力監(jiān)測(cè)。其中沉降觀測(cè)點(diǎn)6個(gè)，側(cè)向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)5個(gè)，地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)3個(gè)。

2.1 原地表沉降分析

地表沉降與時(shí)間關(guān)系曲線如圖2所示。6個(gè)地表沉降點(diǎn)的平均累計(jì)沉降量為-678.57 mm。前期2011年11月16日～2011年12月26日沉降速率約為7.31 mm/d，后期2012年3月1日～2012年3月25日平均沉降速率約為1.39 mm/d；2012年1月4日第16次監(jiān)測(cè)時(shí)，地表沉降及水位變化不大，趨于穩(wěn)定。

塑料排水板施工及前期土方堆載期間，地表沉降變化明顯，后期預(yù)壓階段沉降趨于穩(wěn)定。

2.2 邊樁位移分析

場(chǎng)地邊樁水平位移隨時(shí)間變化曲線如圖3所示，邊樁位移在土方堆載前埋設(shè)好，邊樁點(diǎn)位于堆載土方放坡的坡腳位置。截至2012年3月25日，共監(jiān)測(cè)30次。累計(jì)最大位移發(fā)生在BZ2點(diǎn)，為166 mm，累計(jì)最小位移發(fā)生在BZ1點(diǎn)，為159 mm；3個(gè)邊樁位移的平均值為162.0 mm。邊樁位移變化速率穩(wěn)定，前期土方堆載期間變化速率較大，后期趨于穩(wěn)定。

2.3 分層沉降分析

場(chǎng)地分層沉降隨時(shí)間變化曲線如圖4所示，分層沉降管與水位管同時(shí)鉆孔埋設(shè)，截至2012年3月25日，共監(jiān)測(cè)30次。由分層沉降曲線可以看出，3個(gè)分層沉降孔的測(cè)點(diǎn)沉降量比較理想，最上面10 m處沉降環(huán)累計(jì)沉降量最大；3個(gè)分層沉降管中，F(xiàn)C3累計(jì)沉降量最大，為-525 mm，最小的為FC2，為-508 mm，與地表沉降對(duì)比印證，相差不大，說(shuō)明測(cè)量數(shù)據(jù)有效。前期土方堆載施工期間變化較大，后期堆載完成后預(yù)壓階段變化趨勢(shì)穩(wěn)定，變化量不大，目前沉降量已趨于穩(wěn)定，沉降速率達(dá)到卸載標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 地下水位變化分析

場(chǎng)地地下水位隨時(shí)間變化曲線如圖5所示，水位管的埋設(shè)在堆載前進(jìn)行，土方開(kāi)始堆載時(shí)水位有緩慢上升，堆載完成后水位開(kāi)始下降，后期堆載期間受降雨及長(zhǎng)江汛期影響，水位有上下浮動(dòng)。截至2012年3月25日，累計(jì)下降量最大值發(fā)生在SW2，為-76 mm，最小值發(fā)生在SW3，為-29 mm。

2.5 超孔隙水壓力分析

場(chǎng)地超孔隙水壓力隨時(shí)間變化曲線如圖6所示，超孔隙水壓力的監(jiān)測(cè)在土方開(kāi)始堆載前埋設(shè)完畢，并取得初值，截至2012年3月25日，共監(jiān)測(cè)30次。從三個(gè)孔隙水壓力孔的監(jiān)測(cè)曲線上來(lái)看，第一個(gè)孔隙水壓力的值有較大浮動(dòng)，毫無(wú)規(guī)律可循，可能在施工過(guò)程中失效。第二個(gè)土層的孔隙水壓力變化比較快；超孔隙水壓力在土方堆載施工期間上升最明顯，預(yù)壓開(kāi)始后也快速的消散；最上面土層的孔隙水壓力變化不大，上升和消散都比較緩慢。根據(jù)工程進(jìn)展和天氣變化，也可以看出，降雨對(duì)超孔隙水壓力的影響也比較明顯。從KX2，KX3的超孔隙水壓力曲線來(lái)看，堆載預(yù)壓后期，水壓力趨于穩(wěn)定。

2.6 固結(jié)度計(jì)算

本文采用公式S=∑Si=(e1i-e2i)/(1+e1i)Hi進(jìn)行總沉降量計(jì)算。根據(jù)預(yù)壓前后地質(zhì)勘察資料計(jì)算得到加固區(qū)理論總沉降量為789mm。累計(jì)沉降量最大值發(fā)生在DB5點(diǎn)，為-726.3mm；最小值發(fā)生在DB4點(diǎn)，為-647.7mm，固結(jié)度分別為82.1%，92.1%。經(jīng)過(guò)129d的沉降固結(jié)，平均固結(jié)度超過(guò)85%，處理效果明顯。根據(jù)地勘資料顯示，處理后的地基承載力達(dá)到100kPa。故該區(qū)域主廠房?jī)?nèi)荷載較小的設(shè)備基礎(chǔ)、小房基礎(chǔ)和地坪可直接落于處理后地基上。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析監(jiān)測(cè)成果，得出以下結(jié)論：1)證明對(duì)新近吹填土或深厚軟弱淤泥土地基采用塑料排水板聯(lián)合堆載預(yù)壓法進(jìn)行預(yù)處理，行之有效。2)塑料排水板堆載預(yù)壓處理方法可以大幅提高軟土沉降速率，縮短工期，降低成本。3)采用塑料排水板施工效率高、管理方便、費(fèi)用較低、經(jīng)濟(jì)性好、施工方便、質(zhì)量易于控制。4)該方法適合于大面積深厚軟弱土地基的加固處理，特別適合沿海地區(qū)的軟土地基加固。

[1] 龔曉南.地基處理手冊(cè)[M].第3版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[2] 郭佑雄，汪肇京，邱良芬，等.塑料排水板堆載法在圍海造陸工程中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004,23(6):1025-1031.

[3] 姜 弘，沈水龍，鈄逢光，等.塑料排水板處理軟土地基的分析[J].巖土力學(xué)，2004,25(S2):437- 440.

Monitoring on hydraulic foudation treated by preloading method with plastic drainage plate

Meng Qingling

(ArchitecturalEngineeringDepartment,BaosteelEngineering&TechnologyGroupCo.,Ltd,Shanghai201900,China)

Introducting the application of plastic drainage plate combined with stratified preloading method in beach area, take the recently hydraulic fill project for example. Putting on stratified load and taking stability as the main factor in this project, monitoring the settlement,displacement, pore water pressure, ground water. The results show that plastic drainage plate surcharge preloading method is an effective treatment method.

plastic drainage plate, preloading, settlement, displacement, pore water

1009-6825(2015)07- 0056- 03

2014-12-22

孟慶玲(1981- )，女，碩士，工程師

TU472

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