堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)地基處理應(yīng)用與效果檢測

■陳路

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局324地質(zhì)隊安徽池州247000）

堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)地基處理應(yīng)用與效果檢測

■陳路

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局324地質(zhì)隊安徽池州247000）

結(jié)合上海某灘涂圈圍二期工程介紹了堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)加固軟土地基的特點，根據(jù)監(jiān)測資料和原位測試對加固效果進(jìn)行分析和檢驗，為類似工程軟基處理的推廣應(yīng)用提供參考。

堆載預(yù)壓 排水固結(jié) 地基處理 十字板檢測 監(jiān)測

1　引言

在圍海造地工程中，由于灘涂形成的土體強(qiáng)度比較低，往往需進(jìn)行地基處理后才能滿足設(shè)計使用要求。堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)方法是一種經(jīng)濟(jì)實用的軟基處理方法，根據(jù)太沙基的有效應(yīng)力原理，堆載預(yù)壓時，地基土由于荷載作用而產(chǎn)生的附加應(yīng)力開始由孔隙水壓力所承擔(dān)，而有效應(yīng)力不變，隨著時間的推遲，孔壓逐漸消散并全部轉(zhuǎn)變?yōu)橛行?yīng)力，土體強(qiáng)度得以提高，與此同時，排水固結(jié)的效果好壞決定了土體強(qiáng)度增長的速率。

2　工程概況

上海某灘涂圈圍二期大堤工程，大堤長3.463km，側(cè)堤長0.505km，圈圍造地面積約為159.7萬平方米。大堤結(jié)構(gòu)為斜坡式土石壩復(fù)式斷面，堤身采用內(nèi)、外充泥管袋棱體，堤芯為吹填土，吹填高度約6m。

根據(jù)勘察報告，堆載受力范圍內(nèi)的土層自上而下可分為：

第①-2層淤泥，該層厚度約為1.7～6.0m，呈飽和流塑狀態(tài)，夾少量團(tuán)塊狀粉性土，土質(zhì)非常軟弱；

第①-3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土，層厚變化較大（約0.5～7.2m），局部區(qū)域缺失，土質(zhì)軟弱且不均勻；

第②3層砂質(zhì)粉土夾粉砂，平均厚約10.17m，灰色、飽和、松散～稍密、中等壓縮性；

第④層淤泥質(zhì)粘土，平均厚約4.78m，灰色、飽和～很濕、流塑～軟塑、高壓縮性；

第⑤層粉質(zhì)粘土，平均厚約3.59m，灰色、飽和～很濕、流塑～軟塑、高壓縮性；

第⑥層粉質(zhì)粘土，平均厚約3.38m，暗綠～草黃色、濕～很濕。

淺層淤泥的力學(xué)參數(shù)見表1，從中可知淺層土，尤其是第①-2層淤泥強(qiáng)度極低，極限承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于6m吹高的土體荷載，現(xiàn)場情況連人行走都比較困難。

表1　淺層淤泥土體力學(xué)參數(shù)

3　地基處理方案

根據(jù)本工程的地基土特性，綜合考慮工期、造價等因素，最終采用堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)在工程實施的同時進(jìn)行地基處理。

其中排水固結(jié)采用打設(shè)塑料排水板實現(xiàn)。排水板是工廠批量生產(chǎn)的，質(zhì)量容易控制，成本較低；斷面小，對地基擾動小；打設(shè)機(jī)械輕，可用于較軟的地基。在塑料排水板施工完成后，利用堤身土方施工進(jìn)行分級加載，無需卸載。采用該方法既能保證處理效果和施工進(jìn)度，又比較經(jīng)濟(jì)。塑料排水板設(shè)計平面為1.2×1.2m正方形布置，長度控制在進(jìn)入②3層1.0m。

4　加固效果分析

4.1現(xiàn)場監(jiān)測分析

為確保工程安全，同時檢測地基處理效果，在施工過程中進(jìn)行了大量監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容包括原地表沉降、分層沉降、測斜以及孔壓。

圖1　各監(jiān)測斷面的沉降曲線

表面沉降隨時間的變化規(guī)律是控制施工進(jìn)度和安排后期施工的最重要指標(biāo)，也是理論研究結(jié)果是否正確的最直接檢驗標(biāo)準(zhǔn)和加固效果最直接的反映。圖1為各監(jiān)測斷面的沉降曲線，至竣工時堤頂?shù)某两翟?00～1300mm之間，加載結(jié)束時的土體固結(jié)度占到竣工時的60%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般淤泥層的固結(jié)速度，同時可以看到沉降曲線在加載結(jié)束后的收斂速度較快，說明排水固結(jié)的效果非常明顯。

表2　土體分層沉降監(jiān)測結(jié)果

從表2土體分層沉降結(jié)果中可以看到，①-2層和①-3層累加的分層沉降量占到了總沉降量的90%左右，說明淤泥層為地基沉降的主要壓縮層，且承擔(dān)了大部分荷載。①-2層發(fā)生的沉降占到了總沉降的60%～80%，①-3層沉降量約為①-2層的1/3，土體的分層沉降監(jiān)測成果符合土體強(qiáng)度規(guī)律。第⑤層和第⑥層的累加沉降量不到總沉降量的10%，因此由于大堤加載產(chǎn)生的沉降深度至第④層，影響深度在20m以內(nèi)。

4.2原位測試檢測

十字板試驗在兩個監(jiān)測主控斷面進(jìn)行，每個斷面測試三個孔，分別位于外平臺、堤頂和內(nèi)平臺，共進(jìn)行了四次試驗，（見表3）每次試驗的時間見下表。

表3　十字板試驗日期與對應(yīng)工況

第四次試驗由于外平臺處結(jié)構(gòu)已完工。

從四次十字板試驗數(shù)據(jù)對比曲線以及每層土的強(qiáng)度增長曲線可以發(fā)現(xiàn)，隨著上部沖泥管袋堆高施工和土體固結(jié)，①2層淤泥和①3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土的強(qiáng)度產(chǎn)生了明顯增長。

竣工驗收時①2層淤泥的強(qiáng)度增長了300%～500%，①3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的強(qiáng)度增長了100%，淺層土的強(qiáng)度增長非常顯著。

從表4及圖2、3中可以看到，淺層淤泥的強(qiáng)度從平均9kPa增長至約50kPa，根據(jù)經(jīng)驗公式σo=5.14 Cu/m+γ h

堆載6m的最大荷載約110kPa，安全系數(shù)達(dá)到2.0以上，堆載預(yù)壓符合原設(shè)計要求。

5　總結(jié)

通過對堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)地基處理工程的現(xiàn)場監(jiān)測和原位測試資料分析比較，可以得到以下結(jié)論：

表4　十字板抗剪強(qiáng)度測試結(jié)果

（1）采用堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)進(jìn)行地基處理適用于淤泥層較厚的工程，通過施工過程中的動態(tài)監(jiān)測，確保了工程安全，達(dá)到了預(yù)期效果。

（2）監(jiān)測數(shù)據(jù)表明土體固結(jié)速度較快，且土體壓縮主要在淺層軟土中，通過地基處理大大減少了后期沉降，確保了工程的順利竣工驗收。

（3）通過十字板檢測可以看到，淤泥層土體強(qiáng)度增長明顯，因此堆載預(yù)壓對軟土層的強(qiáng)度提高效果明顯，同時結(jié)合排水固結(jié)能加快堆載工期，符合建設(shè)單位的工期要求。

[1]地基處理手冊

[2]中華人民共和國國際標(biāo)準(zhǔn).建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 (GB50007-2011)

X52[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-472-2