堆載預(yù)壓與塑料排水板聯(lián)合處理軟基效果的檢測研究

楊鳳偉，王劍鋒

（安徽省交通勘察設(shè)計院有限公司，安徽 合肥 230011）

堆載預(yù)壓與塑料排水板聯(lián)合處理軟基效果的檢測研究

楊鳳偉，王劍鋒

（安徽省交通勘察設(shè)計院有限公司，安徽 合肥 230011）

為檢測軟土地基堆載預(yù)壓與塑料排水板聯(lián)合處理的效果，采用現(xiàn)場取土室內(nèi)進行物理力學性質(zhì)指標測試、十字板剪切試驗、靜載試驗和沉降量觀測4種手段進行了綜合檢測，通過對檢測結(jié)果進行分析研究，主要得到了以下結(jié)論：①土體經(jīng)堆載預(yù)壓與塑料排水板聯(lián)合處理后，土體物理力學性質(zhì)得到了改善；②不排水十字板剪切強度有所提高，4.0～5.0m深度以淺處提高的幅度較大，約提高33%～62%，5.0m以下提高的幅度相對較?。虎厶幚砗蟮鼗休d力特征值達到200kPa以上，大于設(shè)計要求的180kPa；④不同監(jiān)測點處工后沉降滿足的時間位于270～360d之間，另外沉降量隨著填土高度的增大而增大。

堆載預(yù)壓；速率排水板；軟基

1 概述

我國內(nèi)陸湖泊地區(qū)和東南沿海一帶往往分布有大面積的軟土，這些軟土地基一般具有壓縮性高、強度低和滲透性差的問題，在其上修建工程設(shè)施面臨著地基承載力低、沉降量大和不均勻沉降明顯等問題。因此一般需要對地基進行處理，在地基處理方法中，堆載預(yù)壓和打設(shè)塑料排水板都是施工簡便、價格較低的方法，在諸多工程中得到了廣泛應(yīng)用[1-4]。然而地基處理屬于地下隱性工程，處理效果受諸多因素影響，采用現(xiàn)場檢測是最可靠最常用的手段。本文結(jié)合某軟土地基采用堆載預(yù)壓與塑料排水板聯(lián)合處理的工程案例，探討常用的處理效果檢測方法，為同類工程提供依據(jù)。

2 工程概況

某工程屬于軟基填土工程，填土面積較大，長×寬=3.8km×0.5km。填土區(qū)域內(nèi)西南向?qū)儆诔遍g帶海灘，水深較淺，基本位于0.2～4.4m之間，東北方向地勢稍高，平均地面高程為0.90～3.04m。根據(jù)巖土工程勘察報告，該場地地層從上而下依次為：①淤泥及夾砂層，灰褐色～灰黑色，流塑～軟塑，飽和，局部含有砂土透鏡體和貝殼，厚度為3.2～12.6m，平均為7.9m。②粉質(zhì)粘土，黃褐色～紅褐色，可塑，潮濕～飽和，干強度較高，無搖振反應(yīng)，主要礦物為石英、長石和粘土顆粒，厚度為5.4m～12.7m。③強風化花崗巖，含有較多的未風化石英顆粒，強度較高，深度未揭露。本場地對工程影響最大的地層是第一層的淤泥，經(jīng)室內(nèi)土工試驗測試，其主要物理力學性質(zhì)指標如下：重度為15.2～16.4kN/m3、含水量為41.2%～67.3%，孔隙比為1.10～1.52，塑性指數(shù)為18.5%～24.2，液性指數(shù)為1.02～1.37，有機質(zhì)含量為3.2%～8.7%，直接剪切試驗（快剪）測得粘聚力為5.6～14.3kPa，內(nèi)摩擦角為2.5°～12.6°，滲透系數(shù)為2.5×10-7cm/s～8.1×10-8cm/s。

為了縮短工程建設(shè)周期，提高地基承載力，經(jīng)多方論證該工程采用堆載預(yù)壓與打設(shè)塑料排水板聯(lián)合處理的方法，堆載采用填土形式，根據(jù)工程的設(shè)計標高，填土高度控制在2.5～8.1m之間，在180d內(nèi)填設(shè)完畢。塑料排水板采用梅花型布設(shè)，打設(shè)至軟土層底端。該工程要求處理后的地基承載力特征值達到180kPa，工后沉降量要求小于20mm。

3 檢測方法與結(jié)果

該工程地層條件變異性較大，為了掌握軟基的強度增長規(guī)律、地基承載力提高情況，把握軟基的沉降規(guī)律和工后沉降量，采用四種方法對其進行綜合檢測，包括現(xiàn)場取土運回實驗室進行常規(guī)物理力學性質(zhì)測試、現(xiàn)場采用十字板剪切儀測試不排水抗剪強度指標、采用靜載試驗測試地基承載力、采用沉降觀測裝置監(jiān)測沉降量、并采用預(yù)測方法對最終沉降量進行預(yù)測。

3.1 取土室內(nèi)土工試驗

為了掌握該軟基處理前后的土體強度等變化情況，在施工前和填土預(yù)壓3個月后在同一地點采用鉆機取土樣，現(xiàn)場共取了4個鉆孔的土樣，每個鉆孔分別取1.0m、2.0m和3.0m三個深度的土樣，運回實驗室測試其主要的物理力學參數(shù)，結(jié)果匯總于表1中?？梢钥闯觯馏w經(jīng)堆載預(yù)壓與塑料排水板聯(lián)合處理后，不同深度處的重度、含水量、粘聚力和內(nèi)摩擦角均發(fā)生了變化，其中淤泥重度提高了5.7%～9.6%，砂土重度提高了1.7%～2.2%，淤泥含水量降低了5.0%～18.3%，砂土含水量降低了0.9%～9.4%，淤泥粘聚力提高了8.8%～55.9%，淤泥內(nèi)摩擦角提高了8.5%～22.5%，砂土內(nèi)摩擦角提高了4.7%～8.2%。土體物理力學性質(zhì)的變化表明經(jīng)處理后該軟基工程性質(zhì)得到了改善。

處理前后土體物理力學性質(zhì)指標的變化 表1

圖1 場地軟基在填土前后的十字板不排水抗剪強度變化情況（（a）為孔1測試結(jié)果，（b）為孔2測試結(jié)果）

3.2 十字板剪切試驗

在填土之前與填土結(jié)束后3個月時，采用現(xiàn)場十字板剪切儀測試土體不排水抗剪強度變化情況，其中十字板頭尺寸為5.0cm×10.0cm。填土前后的測試結(jié)果見圖1所示。可以看出，場地軟基在堆載預(yù)壓和塑料排水板聯(lián)合處理后，不排水十字板剪切強度有所提高。其中，4.0～5.0m深度以淺處提高的幅度較大，約提高33%～62%，5.0m以下提高的幅度相對較小。這是因為上部填土引起的軟基沉降量主要發(fā)生在淺層，深度較大時，壓縮沉降量相對較小。另一方面，淺層土體排水容易，固結(jié)程度比深層的要高，強度提高得較快。

3.3 靜載試驗

為了檢測該軟基處理后的地基承載力提高情況，現(xiàn)場采用靜載試驗裝置對地基承載力進行了試驗，荷載板采用圓形形式，根據(jù)試驗要求，對于軟土地基荷載板面積不應(yīng)小于0.5m2，故該工程選用的荷載板直徑為1.0m，面積為0.785m2。試驗前，先在場地上挖出一個試坑，試坑為圓形，深度為0.5m，直徑為1.8m。試驗采用快速加載的方法進行。試驗加載采用油壓千斤頂?shù)男问?，反力系統(tǒng)采用重物形式。試驗結(jié)果如圖2所示。

從Q～S曲線上可以看出，并無明顯陡降點，這也符合軟基的加載沉降特征，對于地基承載力特征值，可取S/b=0.01～0.015對應(yīng)的荷載，其中，S為沉降量，b為荷載板直徑。為安全起見，本工程取S/b=0.01對應(yīng)的荷載作為地基承載力特征值。對于S1和S2測試點，地基承載力特征值分別為217kPa和212kPa，大于設(shè)計要求的180kPa，故經(jīng)處理后地基承載力能夠滿足設(shè)計要求。

圖2 軟基經(jīng)處理后的靜載試驗結(jié)果

沉降量監(jiān)測及工后沉降量確定時間 表2

3.4 沉降監(jiān)測與工后沉降預(yù)測

由于該地基軟土層較厚，在上部荷載下沉降量較大，且持續(xù)時間較長。為了把握該軟基的沉降規(guī)律，確定工后沉降量及上部工程設(shè)施的施工時間，本工程采用沉降盤的方法對總沉降量進行了監(jiān)測。在沉降盤中間打設(shè)一根鋼制標桿，為了保障標桿不會發(fā)生沉降，標桿底部位于下部的強風化花崗巖內(nèi)部1.0m深度處。在填土施工期間，每天監(jiān)測一次，填土結(jié)束后，每7～10d監(jiān)測一次。該場地共布設(shè)了7個沉降監(jiān)測點。對于最終沉降量，采用常用的雙曲線模型進行預(yù)測，該模型可以表示為：

式中：α為雙曲線模型的擬合參數(shù)；t為監(jiān)測時間（d）；St為t時刻對應(yīng)的沉降量（mm）；S∞為預(yù)測所求的最終沉降量（mm），由最小二乘法回歸得到。

不同時間的沉降量監(jiān)測結(jié)果、最終沉降量計算結(jié)果及工后沉降滿足時間匯總于表2中，其中實測時間為沉降實測的時間，推測時間為根據(jù)雙曲線模型推測今后不同時間時的沉降量，由于本工程要求工后沉降量小于20mm，根據(jù)最終沉降量減去不同時間對應(yīng)的沉降量，得到工后沉降，進一步確定工后沉降滿足時所需的時間?？梢钥闯?，本工程不同監(jiān)測點處工后沉降滿足的時間位于270～360d之間，為偏于安全，取360d。另一方面，沉降量隨著填土高度的增大而增大。

4 結(jié)論

某軟土地基采用堆載預(yù)壓與塑料排水板聯(lián)合方法進行了處理，為檢驗處理效果，采用現(xiàn)場取土室內(nèi)進行物理力學性質(zhì)指標測試、十字板剪切試驗、靜載試驗和沉降量觀測四種手段進行了綜合檢測，通過對檢測結(jié)果進行分析研究，主要得到了以下結(jié)論。

①土體經(jīng)堆載預(yù)壓與塑料排水板聯(lián)合處理后，土體物理力學性質(zhì)得到了改善，其中淤泥重度提高了5.7%～9.6%，砂土重度提高了1.7%～2.2%，淤泥含水量降低了5.0%～18.3%，砂土含水量降低了0.9%～9.4%，淤泥粘聚力提高了8.8%～55.9%，淤泥內(nèi)摩擦角提高了8.5%～22.5%，砂土內(nèi)摩擦角提高了4.7%～8.2%。

②經(jīng)處理后，不排水十字板剪切強度有所提高，4.0～5.0m深度以淺處提高的幅度較大，約提高33%～62%，5.0m以下提高的幅度相對較小。

③經(jīng)處理后，地基承載力特征值達到200kPa以上，大于設(shè)計要求的180kPa，故處理后地基承載力能夠滿足設(shè)計要求。

④沉降監(jiān)測結(jié)果表明不同監(jiān)測點處工后沉降滿足的時間位于270～360d之間，為偏于安全，取360d，另外沉降量隨著填土高度的增大而增大。

[1]朱向榮，李振，王金昌.舟山國家石油儲備基地堆載預(yù)壓加固效果分析[J].巖土力學，2008，29(4)：881-886.

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[4]郭慶海，周順華，王炳龍.塑料排水板超載預(yù)壓處理高速公路軟基的試驗[J].同濟大學學報(自然科學版)，2006，34(3)：340-344.

TU472

A

1007-7359（2016）06-0088-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.06.034

楊鳳偉（1978-），男，吉林農(nóng)安人，畢業(yè)于長安大學，學士；高級工程師，主要從事交通工程的勘察與設(shè)計工作。