淺層平板載荷試驗(yàn)在河湖疏浚土處理工程中的應(yīng)用

沈文強(qiáng)，湯德意，沈 杰

（1.浙江省嘉善縣太浦河管理所，浙江 嘉善 314100；2.浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020；3.杭州市地鐵集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310003）

1 問(wèn)題的提出

近幾年，為改善水環(huán)境、提高防洪排澇能力，浙江省實(shí)施大量的河湖疏浚工程。河湖疏浚期間會(huì)產(chǎn)生大量的高含水率軟黏土，因此需要對(duì)疏浚底泥進(jìn)行快速妥善處理。淤泥快速處置是一種可以將高含水率淤泥在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行泥水分離的技術(shù)[1]，真空預(yù)壓法造價(jià)較低、設(shè)備簡(jiǎn)單，是常用的淤泥處置方法之一。但是抽真空過(guò)程中一些細(xì)小顆粒在負(fù)壓作用下可能會(huì)發(fā)生徑向移動(dòng)導(dǎo)致排水板周圍局部淤堵，從而影響真空預(yù)壓的處理效果[2-4]，因此需要通過(guò)檢測(cè)來(lái)判斷疏浚土經(jīng)真空預(yù)壓處理后的地基承載力是否滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。地基承載力檢測(cè)的方法一般包括室內(nèi)土工試驗(yàn)、十字板強(qiáng)度測(cè)試、淺層平板載荷試驗(yàn)等[5]。室內(nèi)土工試驗(yàn)法需要大量的土力學(xué)參數(shù)且計(jì)算公式復(fù)雜，結(jié)果易受土力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)的影響；十字板強(qiáng)度測(cè)試法則適用于易受擾動(dòng)的軟黏土；而淺層平板載荷試驗(yàn)法操作簡(jiǎn)易便捷，數(shù)據(jù)基本可靠，較適用于河湖疏浚土地基處理等后期開(kāi)發(fā)要求不高的地基承載力檢測(cè)。

2 工程概況

某湖漾清淤排泥場(chǎng)淤泥固化工程2#排泥場(chǎng)共劃分為9個(gè)區(qū)塊，吹填區(qū)總面積11.34萬(wàn)m2，吹填土平均厚度4.15 m，吹填土主要物理力學(xué)指標(biāo)及顆粒組成見(jiàn)表1。地基處理采用無(wú)砂墊層真空預(yù)壓法，加固范圍為吹填土表面至原涂面以下0.50 m，軟基處理卸載5 d后采用淺層平板載荷試驗(yàn)進(jìn)行地基承載力檢測(cè)。

表1 吹填土物理力學(xué)指標(biāo)及顆粒組成表

3 檢測(cè)要求

3.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

真空預(yù)壓處理范圍內(nèi)表層地基承載力特征值不小于50.0 kPa，且同時(shí)滿足以下要求：

（1）統(tǒng)計(jì)值不小于設(shè)計(jì)要求；

（2）合格率不少于統(tǒng)計(jì)值的70.0%；

（3）保證率不小于設(shè)計(jì)要求的70.0%數(shù)量且不少于統(tǒng)計(jì)值的95.0%；

（4）統(tǒng)計(jì)值、合格率、保證率中任意一項(xiàng)不滿足要求為不合格。

3.2 淺層平板載荷試驗(yàn)

淺層平板載荷試驗(yàn)法是將一定尺寸和幾何形狀（圓形或方形）的剛性承壓板安放在待檢測(cè)的地基持力層上，逐級(jí)增加荷載，并測(cè)得每一級(jí)荷載下的穩(wěn)定沉降，直至達(dá)到地基破壞標(biāo)準(zhǔn)為止，由此可得到荷載（Q）與沉降（S）的曲線[6]。該工程中采用正方形承壓板，面積0.5 m2，且由水箱、鋼梁平臺(tái)等組成壓重平臺(tái)反力裝置，通過(guò)放在試點(diǎn)與反力裝置間的1只300 kN的油壓千斤頂對(duì)檢測(cè)地基加載，千斤頂?shù)膲毫τ蓧毫鞲衅骺刂?。地基沉降變形測(cè)量系統(tǒng)由基準(zhǔn)梁、百分表、磁性表座等組成。基準(zhǔn)梁支點(diǎn)埋設(shè)在加載影響區(qū)之外，在基準(zhǔn)梁上安放磁性表座，在承壓板上對(duì)稱安裝3 ～ 4只量程為50.00 mm百分表，觀測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中的地基下沉變形量。

淺層平板載荷試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)下面情況之一，試驗(yàn)可終止。①當(dāng)承壓板四周的土明顯側(cè)向擠出時(shí)； ②本級(jí)載荷的沉降量急劇增大，大于上一級(jí)載荷沉降量的5倍，即Q — S曲線出現(xiàn)明顯的陡降段；③當(dāng)某級(jí)載荷24 h都不滿足穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)；④當(dāng)總沉降量與承壓板直徑(或邊長(zhǎng))之比s/b＞0.060時(shí)。平板載荷試驗(yàn)工藝見(jiàn)圖1。

圖1 平板載荷試驗(yàn)工藝圖

根據(jù)淺層平板載荷試驗(yàn)規(guī)范及檢測(cè)要求，地基承載力的確定方法如下：

（1）當(dāng)Q — S曲線呈緩和曲線或近似直線變化時(shí)，地基承載力取s/b = 0.015的對(duì)應(yīng)荷載和最大加載量的1/2對(duì)應(yīng)的荷載中的小值；

（2）當(dāng)Q — S曲線出現(xiàn)明顯的陡降點(diǎn)時(shí)，取陡降點(diǎn)的前一級(jí)荷載作為極限承載力，地基承載力特征值為極限承載力的1/2。

排泥場(chǎng)內(nèi)共布置檢測(cè)點(diǎn)9個(gè)（ZB2 - 1 ～ ZB2 - 9），檢測(cè)點(diǎn)平面布置見(jiàn)圖2，各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)在試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)得的荷載（Q）與沉降（S）曲線見(jiàn)圖3。由圖3可知，ZB2 - 1和ZB2 - 2的Q — S曲線呈緩和曲線變化，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的陡降段，地基承載力取s/b = 0.015的對(duì)應(yīng)荷載和最大加載量的1/2對(duì)應(yīng)的荷載兩者中的小值；ZB2 - 3 ～ ZB2 - 7和ZB2 - 9的Q — S曲線近似呈直線變化，也沒(méi)有出現(xiàn)明顯的陡降段，地基承載力取s/b = 0.015的對(duì)應(yīng)荷載和最大加載量的1/2對(duì)應(yīng)的荷載兩者中的小值；而ZB2 - 8試驗(yàn)點(diǎn)在荷載為44 kN時(shí)，沉降突然增加，沉降持續(xù)增加且不能穩(wěn)定，地基已經(jīng)發(fā)生破壞，Q — S曲線有明顯的陡降點(diǎn)，取前一級(jí)荷載作為極限承載力，地基極限承載力為76.0 kPa，地基承載力特征值為38.0 kPa，相應(yīng)沉降量7.69 mm。

圖2 2#排泥場(chǎng)分區(qū)及載荷板試驗(yàn)點(diǎn)布置圖

9個(gè)檢測(cè)點(diǎn)（ZB2 - 1 ～ ZB2 - 9）的淺層平板載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，表2中9點(diǎn)淺層平板載荷試驗(yàn)，其中7點(diǎn)合格，2點(diǎn)不合格；不小于設(shè)計(jì)承載力特征值50.0 kPa的比例為77.8%，滿足地基承載力特征值不小于統(tǒng)計(jì)值70.0%的合格率要求；不小于設(shè)計(jì)承載力特征值50.0 kPa的70.0%（即35.0 kPa）的比例為100.0%，滿足地基承載力特征值不小于設(shè)計(jì)要求的70.0%的數(shù)量且不少于統(tǒng)計(jì)值的95.0%保證率要求，符合地基承載力設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 Q — S曲線

表2 淺層平板載荷試驗(yàn)成果表

4 結(jié) 論

（1）通過(guò)對(duì)某湖漾清淤淤泥固化工程2#排泥場(chǎng)的吹填淤泥經(jīng)真空預(yù)壓處理后的地基承載力檢測(cè)結(jié)果，其地基承載力特征值滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

（2）地基承載力特征值的計(jì)算有多種方法，本文主要介紹通過(guò)淺層平板載荷試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算與評(píng)價(jià)地基承載力，該方法無(wú)須復(fù)雜的計(jì)算，且通俗易懂、操作簡(jiǎn)單，對(duì)于類似工程的地基承載力指標(biāo)檢測(cè)具有較好的可行性和適用性。