真空預(yù)壓處理珠三角大面積軟土的監(jiān)測(cè)及效果分析

吳加武

摘 要：以東莞某港口工程大面積灘涂軟土軟基處理為實(shí)例，基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)數(shù)據(jù)，總結(jié)了真空預(yù)壓的變形和孔壓變化規(guī)律，分析了加固效果，為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：真空預(yù)壓；珠三角；港口工程；監(jiān)測(cè)；加固效果

中圖分類號(hào)：TV22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2018）6-0046-02

1 引言

珠江三角洲軟土屬第四紀(jì)沉積物，主要是在珠江口受內(nèi)海岸浪流及潮汐水動(dòng)力作用逐漸沖積或洪積而成。土層多為含水量高的淤泥、淤泥質(zhì)粘土、泥炭、粉土及粉細(xì)砂等。具有孔隙率大、承載力低、受荷后變形大、時(shí)間效應(yīng)明顯等特性。目前，真空預(yù)壓作為一種常規(guī)地基處理工藝已得到了廣泛的應(yīng)用。本文介紹真空預(yù)壓在珠江三角洲大面積灘涂地區(qū)軟基處理中的應(yīng)用，分析總結(jié)了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)數(shù)據(jù)，為該技術(shù)在該地區(qū)的應(yīng)用提供參考。

2 工程概況

2.1 地質(zhì)條件

工程區(qū)域土層由第四紀(jì)淤積和沖積土、表層吹填的粉質(zhì)粘土和吹填的淤泥質(zhì)土構(gòu)成，具有沉積歷史短、壓縮性高、不均勻、欠固結(jié)的特點(diǎn)。根據(jù)真空預(yù)壓前鉆孔資料，主要軟土層分布如下：①表層吹填土：主要由粉質(zhì)粘土組成，局部混有角礫，該土層由航道開(kāi)挖吹填形成，厚度2.2～7.4m。②1淤泥：飽和，流塑，局部混少量粉砂。區(qū)域內(nèi)普遍分布，層厚1.1～13.40m，平均層厚6.24m； ②2淤泥混砂：飽和，流～軟塑，含少量腐植物，局部夾粉細(xì)砂或薄層中砂。區(qū)域內(nèi)普遍揭示，層厚0.7～8.20m，平均層厚3.16m；③1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：飽和，軟塑，局部夾薄層黑色腐殖質(zhì)，層厚1.40～7.80m，平均層厚為3.11m。

2.2 地基處理方案

東莞某港口工程，后方陸域真空預(yù)壓總面積約33.45萬(wàn)m2，分為11個(gè)區(qū)塊，每個(gè)區(qū)塊面積3～4萬(wàn)m2。場(chǎng)地吹填疏浚土（主要為港池、航道疏浚全風(fēng)化巖）至標(biāo)高4.5m，晾曬瀝干后，鋪設(shè)中粗砂墊層60cm厚，打設(shè)塑料排水板，正方形布置，間距1.2m。打設(shè)黏土密封墻，埋設(shè)真空濾管，鋪設(shè)密封膜，設(shè)置抽真空設(shè)備。抽真空，膜下真空度達(dá)到80kPa。要求固結(jié)度不小于90%，卸載后進(jìn)行振動(dòng)碾壓，交工標(biāo)高+3.77m。

3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

本工程共分為11個(gè)真空預(yù)壓區(qū)，選擇2個(gè)代表性區(qū)域進(jìn)行分析。

3.1 表層沉降

通過(guò)實(shí)測(cè)資料分析和固結(jié)度計(jì)算，經(jīng)過(guò)90～100天的真空預(yù)壓處理，加固區(qū)土體固結(jié)明顯，各區(qū)均達(dá)到固結(jié)度不小于90%的預(yù)期效果。曲線總體趨勢(shì)為由陡變緩，最后趨向水平，符合固結(jié)變形一般規(guī)律。

上圖沉降零點(diǎn)為抽真空起始時(shí)間點(diǎn)，在插板至開(kāi)始抽真空期間，軟土層沉降量不可忽視，達(dá)到了總沉降量的20%～30%。

3.2 分層沉降

由圖3、圖4可見(jiàn)，不同深度段土體沉降規(guī)律與表層沉降變化規(guī)律一致，且各深度段曲線變化趨勢(shì)也大致相同。

由圖5、圖6可見(jiàn)，曲線下部較陡，上部較緩。這說(shuō)明下臥淤泥質(zhì)黏土壓縮性較小，沉降比例較上部淤泥層小，且由于真空度沿深度的衰減，導(dǎo)致預(yù)壓荷載減小所致。

A1區(qū)分層沉降標(biāo)分層沉降總和為1028mm，鄰近的A1-6和A1-7表層沉降標(biāo)平均沉降為813mm。B1區(qū)分層沉降標(biāo)分層沉降總和為1096mm，鄰近的B1-8表層沉降標(biāo)919mm。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示分層沉降總和均大于表層沉降量，分析原因主要有：①監(jiān)測(cè)位置不同，對(duì)應(yīng)土體沉降量不同；②分層沉降標(biāo)需鉆孔埋設(shè)儀器，鉆孔對(duì)周邊土體擾動(dòng)較大，導(dǎo)致分層沉降標(biāo)位置沉降量偏大。

3.3 孔隙水壓力

由圖7、圖8可見(jiàn)，真空預(yù)壓不同于堆載預(yù)壓，隨著抽真空的進(jìn)行，孔隙水壓力逐漸降低，表層孔壓出現(xiàn)負(fù)值，土體中孔隙水則在負(fù)壓的作用下，通過(guò)豎向排水通道排出，土體逐漸固結(jié)。抽真空約1周左右，曲線趨向于水平，表明真空度已達(dá)到恒定狀態(tài)，且膜下真空度達(dá)80kPa以上，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期效果。

從不同深度孔隙水壓力推算真空度，測(cè)點(diǎn)1～測(cè)點(diǎn)6埋深高程分別為+4.3m，+2.1m，-0.4m，-2.9m，-5.4m，-8.4m，A1區(qū)真空度分別為80kpa，79kpa，68kpa，65kpa，63kpa，50kpa，B1區(qū)真空度分別為85kpa，72kpa，78kpa，78kpa，70kpa，70kpa。這說(shuō)明地基中真空度總體上沿深度方向呈衰減趨勢(shì)。且可判斷，本工程真空預(yù)壓有效加固深度可達(dá)到13m以上。

3.4 地下水位

由圖9、圖10可見(jiàn)，隨著抽真空的進(jìn)行，地下水位緩慢下降，平均降深約1m，隨著地下水不斷排出，土體自重增加，預(yù)壓荷載增大，有利于消除工后沉降。地下水位變化趨勢(shì)與孔壓曲線基本一致，兩者具有密切相關(guān)性。

4 加固效果分析

4.1 加固前后土體物理力學(xué)指標(biāo)對(duì)比

淤泥、淤泥質(zhì)土加固前后的主要物理力學(xué)指標(biāo)對(duì)比表如下：

由上表可見(jiàn)，加固后土體含水量和孔隙比均有一定程度的降低。真空預(yù)壓后，土體粘聚力有所下降，摩擦角有較大增長(zhǎng)?？傮w上土體抗剪強(qiáng)度有較大提高。

4.2 加固前后土體十字板指標(biāo)對(duì)比

加固前后土體十字板強(qiáng)度沿深度變化曲線見(jiàn)下圖：

由上圖可見(jiàn)，真空預(yù)壓后，土體強(qiáng)度均有較大增長(zhǎng)。由于上部主要為全風(fēng)化泥質(zhì)巖吹填土，呈松散飽和狀態(tài)，加固前強(qiáng)度很低，但加固后強(qiáng)度增加較快。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)于珠江三角洲灘涂軟土，抽真空約1周可使膜下真空度達(dá)80～85kpa，抽真空90～100d后固結(jié)度可達(dá)90%，真空預(yù)壓有效加固深度可達(dá)到13m以上；

（2）插板期間軟土層沉降量不可忽視，約占總沉降量的20%～30%；

（3）隨著抽真空的進(jìn)行，各深度位置孔隙水壓力逐漸降低，表層孔壓出現(xiàn)負(fù)值；地基中真空度沿深度方向呈衰減趨勢(shì)；

（4）預(yù)壓后土體含水量和孔隙比均有一定程度的降低。土體粘聚力有所下降，摩擦角有較大增長(zhǎng)，總體上土體抗剪強(qiáng)度有所增長(zhǎng)。

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