某碼頭堆場軟基真空堆載聯(lián)合預壓設計及加固效果分析

摘 要：結(jié)合某碼頭堆場軟基真空堆載聯(lián)合預壓處理工程，根據(jù)軟基處理設計方案，從監(jiān)測與檢測兩方面分析了地基加固效果，根據(jù)監(jiān)測檢測數(shù)據(jù)對設計方案進行評估。結(jié)果表明：真空堆載聯(lián)合預壓法能有效縮短工期，軟土地基各項指標得到明顯改善，承載力滿足設計要求，處理效果較好。

關(guān)鍵詞：堆場；真空聯(lián)合堆載預壓；設計；效果評價

1 軟基處理設計

1.1 工程地質(zhì)條件

項目碼頭堆場場地圍海造陸形成，下部分布較為深厚的欠固結(jié)淤泥及淤泥質(zhì)土軟土，上部覆蓋層為花崗巖風化土，堆場地基土質(zhì)分層情況如表1所示。

1.2 軟基處理設計方案

主要設計參數(shù)如下：（1）處理范圍：堆場區(qū)域范圍外延5米。（2）排水系統(tǒng)：豎向排水系統(tǒng)：插設塑料排水板，穿過淤泥質(zhì)土層進入粉質(zhì)黏土層，排水板間距1.2m，梅花形布置；水平向排水系統(tǒng)：上覆土層上鋪設1.2m厚砂墊層，與豎向排水板形成密閉的排水系統(tǒng)。（3）堆載高度：堆載分兩次進行，第一次堆載高度1.0m，第二次堆載高度0.8m。第一級堆載在真空度穩(wěn)定到80kPa后施加，每次堆載要分層填筑。（4）密封：密封膜采用3布2膜，即底層為長絲無紡土工布，頂層要采用編織土工布，中層要選擇短絲無紡土工布，每2層土工布中間為PE密封膜。

2 現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

2.1 沉降觀測

整個堆場區(qū)域共布置沉降觀測點36個。實測數(shù)據(jù)表明：堆載過程中，沉降量逐漸增大，堆載完成后沉降速率逐漸減小，逐步趨于穩(wěn)定，開始抽真空后，沉降量又開始增加，在真空穩(wěn)定前后，沉降速率出現(xiàn)拐點大，但沉降量繼續(xù)增加，加固后期沉降速率明顯減小并趨于穩(wěn)定。不同位置的監(jiān)測點沉降量不同，地表沉降反映了軟土在真空堆載聯(lián)合預壓下發(fā)生固結(jié)壓縮，隨著含水量降低，軟土有效應力增加，軟基強度開始增加。本項目部分典型沉降點沉降量情況詳見表2。

2.2 孔隙水壓力

在堆場區(qū)域布置了6組孔隙水壓力監(jiān)測點，觀測堆載及抽真空過程中，軟基中孔隙水壓力的變化。依據(jù)現(xiàn)場孔壓監(jiān)測數(shù)據(jù)：軟基中的超靜孔隙水壓力單純的抽真空階段，其超靜孔隙水壓力沿負向逐漸增大，恒壓前后，孔隙水壓力變化速率出現(xiàn)拐點，開始逐步消散，隨時間推移逐漸趨于穩(wěn)定；開始堆載預壓后，堆載引起的正超靜孔隙水壓力逐步增大，逐步抵消由于抽真空引起的負超靜孔隙水壓力，隨著堆載進行，孔壓逐步向正向增大，隨著堆載完成及時間的延續(xù)，孔壓速率出現(xiàn)拐點，并開始逐步消散減小，孔隙水壓力的減小意味著土體有效應力的增加，軟基承載力的逐步提高。

2.3 深層水平位移

在堆場邊界區(qū)域布置了6組深層水平位移監(jiān)測點，觀測抽真空及堆載過程中，軟基土層深層側(cè)向擠出情況。據(jù)現(xiàn)場深孔位移監(jiān)測數(shù)據(jù)：在抽真空過程中，地基土層發(fā)生向內(nèi)部的水平位移，隨著水的排出，土體發(fā)生收縮，引起向內(nèi)位移；隨著堆載逐步增加，向內(nèi)發(fā)展的水平位移開始減小，堆載完成后，深孔位移曲線逐步粘合。說明深層地基土體在抽真空及堆載過程中，沒有發(fā)生明顯的側(cè)向位移、土體擠出現(xiàn)象。

3 軟基處理效果分析

3.1 靜力觸探試驗

根據(jù)加固前后靜力觸探試驗數(shù)據(jù)，經(jīng)真空堆載預壓處理后，軟土地基中的淤泥及淤泥質(zhì)土層的加固效果明顯，比貫入阻力都有一定程度的增長。淤泥及淤泥質(zhì)土層的PS值增加幅度平均在58%以上，上覆回填土的PS值增加幅度平均在31%以上，各土層強度均有有一定程度的提高。

3.2 十字板剪切試驗

根據(jù)加固前后十字板剪切試驗數(shù)據(jù)，經(jīng)真空堆載預壓處理后，軟土地基中的淤泥及淤泥質(zhì)土層不同深度土體十字板剪切強度都有一定程度的增長，Cu值增長幅度在60%至105%之間，軟土地基強度得到增長，地基加固效果得到體現(xiàn)。

3.3 加固前后軟土物理力學指標對比

通過真空堆載預壓前后鉆孔取土室內(nèi)土工試驗，分析軟土物理力學性質(zhì)指標的變化，如表3所示。淤泥及淤泥質(zhì)土處理前后土性參數(shù)得到顯著改善，處理效果明顯。

4 結(jié)束語

（1）根據(jù)現(xiàn)場實測監(jiān)測數(shù)據(jù)，碼頭堆場區(qū)域計算平均固結(jié)度均大于90%，預測工后殘余沉降量小于15cm，孔隙水壓力逐步消散，處理區(qū)域深部土體側(cè)向擠出現(xiàn)象不明顯。表明在真空堆載預壓下，軟土地基固結(jié)壓縮，孔隙水壓力逐步消散，有效應力增加，軟土地基強度得到提高。（2）根據(jù)碼頭堆場軟土地基真空堆載預壓處理前后，靜力觸探試驗、十字板剪切試驗，淤泥及淤泥質(zhì)土層的PS值增加幅度平均在58%以上，上覆回填土的PS值增加幅度平均在31%以上，淤泥及淤泥質(zhì)土層的Cu值增長幅度在60%至105%之間，表明經(jīng)處理后，土體強度明顯增長。（3）軟土地基處理前后淤泥及淤泥質(zhì)軟土含水率下降了36.6%，孔隙比下降了30.4%，干密度增加了30.8%，壓縮系數(shù)降低了42.9%，表明經(jīng)真空堆載預壓處理后，軟土地基各項物理力學性質(zhì)指標均得到了顯著改善，體現(xiàn)了地基加固效果。（4）綜合各項監(jiān)測、檢測數(shù)據(jù)分析表明，采用真空堆載聯(lián)合預壓法處理碼頭堆場軟土地基，承載力等各項指標能夠滿足設計要求，軟基處理效果良好。

參考文獻

[1]閆澍旺，朱平，劉潤.真空預壓法加固軟土地基的效果觀測分析[J].水利學報，2004（3）：87-92.

[2]馬云勇，張波，汪輝.真空預壓加固軟基先導段現(xiàn)場試驗研究[J].山西建筑，2008，34（31）：108-109.

[3]吳躍東，趙維炳.真空-堆載聯(lián)合預壓加固高速公路軟基的研究[J].河海大學學報，1999（6）：77-81.