原位測(cè)試評(píng)價(jià)分析某軟基處理工程效果

張升鋒

(福建省建筑科學(xué)研究院 福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福建福州 350025)

原位測(cè)試評(píng)價(jià)分析某軟基處理工程效果

張升鋒

(福建省建筑科學(xué)研究院 福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福建福州 350025)

利用平板載荷試驗(yàn)、雙橋靜力觸探試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等原位測(cè)試結(jié)果，結(jié)合監(jiān)測(cè)資料，對(duì)采用“排水板+高真空擊密法”的某軟基處理工程效果進(jìn)行分析研究。研究結(jié)果表明，該軟基處理工程效果明顯，土體強(qiáng)度得到顯著提高。

原位測(cè)試；排水板+高真空擊密法；軟基處理效果

0 引言

原位測(cè)試技術(shù)是在巖土體原有的位置上，保持巖土體的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)下，測(cè)定巖土體物理力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而評(píng)價(jià)被測(cè)試對(duì)象的性能和狀態(tài)[1]。原位測(cè)試技術(shù)以其對(duì)巖土體的“不破壞、不擾動(dòng)或少擾動(dòng)”特點(diǎn)，在工程建設(shè)領(lǐng)域，尤其是在軟基處理中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。事實(shí)證明，利用原位測(cè)試結(jié)果對(duì)常規(guī)真空預(yù)壓法、堆載預(yù)壓法和真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法軟基處理工程的效果分析是可行的[2-5]，然而，利用原位測(cè)試結(jié)果對(duì)采用“排水板+高真空擊密法”軟基處理工程的效果分析卻鮮見(jiàn)研究。本文利用多種原位測(cè)試結(jié)果，結(jié)合監(jiān)測(cè)資料，對(duì)采用“排水板+高真空擊密法”的某軟基處理工程效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，以期為類(lèi)似軟基處理工程提供借鑒。

1 工程及地質(zhì)概況

某工程場(chǎng)地位于福建省平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)金井灣片區(qū)，場(chǎng)地地貌單元主要為海岸平原。場(chǎng)地高程為4.00m～6.30m，平均高程為5.35m，由于場(chǎng)地高程低于設(shè)計(jì)高程1m～2m，現(xiàn)場(chǎng)采用海砂吹填至設(shè)計(jì)高程，面積約6.9萬(wàn)m2。

勘察資料顯示，工程區(qū)域巖土層從上到下依次為：

①-1素填土：灰黃～灰白色，松散～稍密，稍濕。主要填料為中細(xì)粒石英砂，上部主要由海砂吹填形成，中下部為中細(xì)粒石英砂與淤泥混合，局部見(jiàn)透鏡體，含貝殼類(lèi)碎屑，部分為含少量碎石粘性土，屬新近回填。回填未經(jīng)壓實(shí)處理，密實(shí)度較差，均勻性一般，厚1.50m～9.30m。

①-2塊石：灰白色，松散～稍密，稍濕。主要填料為中風(fēng)化花崗巖塊，棱角狀，空隙填充中細(xì)砂或淤泥。屬近期回填，出露地表，個(gè)別因自重沉入淤泥層內(nèi)，厚0.40m～2.50m。該層屬松散堆填，密實(shí)度、均勻性均較差。

②淤泥：深灰～灰黑色，流塑，飽和。干強(qiáng)度中等，韌性高，無(wú)搖振反應(yīng)，有光澤，以粉粘粒為主，含少量有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)、貝殼類(lèi)碎屑，具腥臭味，粘性好，在局部地段其孔隙比較小，相變?yōu)橛倌噘|(zhì)土，屬高壓縮性土層。厚度為1.20m～24.00m。

③粉質(zhì)粘土：灰黃～灰褐色，軟塑～可塑，飽和。干強(qiáng)度中等，韌性中等，無(wú)搖振反應(yīng)，稍有光澤，以粘粉粒為主，局部含少量中細(xì)砂。本層在整個(gè)工程區(qū)域均有分布。

2 軟基處理方法

考慮到場(chǎng)區(qū)軟土層厚度較大且分布不均、含水量大、壓縮性高，在上部新填土和外部荷載作用下易引起較大的地面沉降，且由于場(chǎng)地內(nèi)軟土層厚度差異大，地面差異沉降明顯，現(xiàn)采用“排水板+高真空擊密法”進(jìn)行地基預(yù)處理，以便后續(xù)單位進(jìn)場(chǎng)施工。

“排水板+高真空擊密法”通過(guò)數(shù)遍的高真空排水和數(shù)遍的變能量擊密，達(dá)到降低土體含水量，提高土體密實(shí)度和地基承載力的目的，能有效減少地基的施工后沉降與差異沉降，是一種新型快速真空動(dòng)力排水固結(jié)方法[6-8]。其主要工序?yàn)椋洪_(kāi)挖排水溝→施工放樣定位→插設(shè)塑料排水板→打設(shè)密封墻→真空管安裝→管路、泵的連接和密封→第一遍高真空排水→第一遍擊密→第二遍高真空排水→第二遍擊密→滿夯或振動(dòng)碾壓→平整場(chǎng)地→交工驗(yàn)收。

該工程地基預(yù)處理結(jié)束后需滿足：①地基土表層承載力從原始70kPa提高到120kPa；②基本消除①-1層素填土液化問(wèn)題；③完成現(xiàn)填土荷載作用下的大部分沉降，場(chǎng)地地表沉降進(jìn)入收斂階段。

3 軟基處理效果分析

該工程主要采用平板載荷試驗(yàn)、雙橋靜力觸探試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等原位測(cè)試方法對(duì)軟基處理效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。各試驗(yàn)點(diǎn)平面分布如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)點(diǎn)平面分布圖

3.1平板載荷試驗(yàn)

在軟基處理前布置1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)、軟基處理后布置30個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，分別測(cè)定表層填土加固前、后的地基承載力。試驗(yàn)所用荷載板尺寸為1m×1m，面積為1m2。試驗(yàn)加荷方式為慢速維持荷載法，最大荷載加至240kN。試驗(yàn)結(jié)果表明，軟基處理前表層填土地基承載力特征值為75kPa；軟基處理后表層填土地基承載力特征值均不小于120kPa。典型試驗(yàn)荷載-沉降(Q-s)曲線如圖2所示。

圖2 平板載荷試驗(yàn)典型Q-s曲線圖

3.2雙橋靜力觸探試驗(yàn)

在軟基處理前、后分別布置13個(gè)雙橋靜力觸探試驗(yàn)點(diǎn)，測(cè)定土體的錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力。試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表明，軟基處理后，①-1層素填土的錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力均有大幅度增長(zhǎng)，增幅達(dá)362%～406%；②層淤泥的錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力亦有明顯增長(zhǎng)，增幅達(dá)53%～59%。加固前、后土層靜力觸探數(shù)據(jù)對(duì)比如表1所示。

表1 加固前、后土層靜力觸探數(shù)據(jù)對(duì)比表

3.3十字板剪切試驗(yàn)

在軟基處理前、后分別布置13個(gè)十字板剪切試驗(yàn)點(diǎn)，測(cè)定淤泥層的不排水抗剪強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表明，軟基處理前，淤泥的原狀土不排水抗剪強(qiáng)度為15.7kPa，靈敏度為2.4，屬中等靈敏土。軟基處理后，淤泥的原狀土不排水抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)明顯，為25.2kPa，增幅達(dá)60%。淤泥層原狀土不排水抗剪強(qiáng)度增幅與錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力增幅基本一致，均達(dá)50%以上。

3.4標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

在軟基處理前、后分別對(duì)13個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。加固前、后標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)對(duì)比如表2所示。試驗(yàn)結(jié)果表明，軟基處理后，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)錘擊數(shù)平均值由8.0擊提高到16.2擊，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值由7.7擊提高到15.3擊，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)修正錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值由7.1擊提高到14.5擊。在高真空擊密后，①-1層素填土的密實(shí)程度由松散提高到中密。

表2 加固前、后標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)對(duì)比表

通過(guò)計(jì)算，地表以下20m范圍內(nèi)飽和砂土在抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g的情況下，所有標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)軟基處理前全部都產(chǎn)生液化，其液化指數(shù)在1.89～14.92之間，液化等級(jí)為輕微～中等，平均液化指數(shù)為9.4，綜合評(píng)定為中等液化。軟基處理后均不發(fā)生液化。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果

由于場(chǎng)地高真空擊密施工過(guò)程中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)無(wú)法有效保護(hù)和觀測(cè)。在高真空擊密施工結(jié)束后，對(duì)場(chǎng)地地表進(jìn)行沉降觀測(cè)。觀測(cè)結(jié)果表明，從2013年1月21日至2013年6月20日，最大沉降量為184.25mm，沉降速率為1.23mm/d；最小沉降量為127.09mm，沉降速率為0.85mm/d；平均沉降量為159.22mm，平均沉降速率為1.06mm/d。從2013年5月21日至2013年6月20日的平均沉降速率為0.66mm/d。高真空擊密施工結(jié)束后，地表平均沉降速率逐漸減小。高真空擊密施工結(jié)束5個(gè)月后，場(chǎng)地地表沉降進(jìn)入收斂階段。地表平均沉降速率變化如圖3所示。

圖3 地表平均沉降速率變化圖

5 結(jié)論

(1)軟基處理后表層填土地基承載力特征值由75kPa提高到120kPa以上。

(2)軟基處理后①-1層素填土的錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力和標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)均有明顯提高。密實(shí)程度由松散提高到中密，且其液化全部消除。

(3)軟基處理后淤泥的錐尖阻力、側(cè)壁摩阻力和不排水抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)明顯。淤泥層原狀土不排水抗剪強(qiáng)度增幅與錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力增幅基本一致，均達(dá)50%以上。

(4)多種原位測(cè)試結(jié)果及監(jiān)測(cè)資料表明，該軟基預(yù)處理工程采用“排水板+高真空擊密法”效果明顯，該方法可為類(lèi)似軟基處理工程提供借鑒。

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EvaluationofaSoftFoundationTreatmentProjectbyIn-situTest

ZHANGShengfeng

(Fujian Academy of Building Research,Fujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology,Fuzhou 350025)

The effect of the soft foundation treatment project of "drainage plate + high vacuum densification method" was investigated by the in-situ test results,such as plate loading test,cone penetration test,vane shear test,standard penetration test,and monitoring data.The results of the study show that the effect of the soft foundation treatment is obvious and the soil strength is improved significantly.

In-situ test; Drainage plate + high vacuum densification method; Soft foundation treatment effect

TU4

A

1004-6135(2017)10-0054-03

張升鋒(1979.5- )，男，高級(jí)工程師。

E-mail:931675097@qq.com

2017-02-14