堆載預(yù)壓法在軟土地基處理中的應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)

任宗朋

（廣州市建筑材料工業(yè)研究所有限公司）

0 引言

軟土地基是沿海地區(qū)建設(shè)中常遇到的問(wèn)題，由于其土壤強(qiáng)度低、壓縮量高、含水量高且透氣性差，因此承載力比較弱，土壤質(zhì)地較為松軟，地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，如果施工中處理不當(dāng)，極易造成重大安全事故。堆載預(yù)壓法作為軟土地基處理中常用的方法，在軟基處理工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 工程概況

粵澳合作中醫(yī)藥科技產(chǎn)業(yè)園位于珠海市，地處珠江三角洲中南部，珠江口西岸。在大地構(gòu)造上屬于中國(guó)東部新華夏系第二隆起帶與南嶺緯向構(gòu)造帶的復(fù)合部位，也是華夏地向斜的東南延伸部分。場(chǎng)地附近范圍內(nèi)分布主要有北西向西江斷裂（F1）、北東向馬騮洲斷裂（F10）和三灶、橫琴斷裂（F11）。結(jié)合本次勘察結(jié)果，擬建場(chǎng)區(qū)地層以海相沉積為主，淤泥及淤泥質(zhì)土層厚度較大，基巖大都隱伏于第四系沉積層之下。本工程通過(guò)堆載預(yù)壓法對(duì)地基進(jìn)行處理，同時(shí)對(duì)地表及地基內(nèi)部的沉降、孔隙水壓力、分層沉降等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，研究土體的壓縮過(guò)程，以判斷地基固結(jié)時(shí)間，為判斷地基的沉降與差異沉降提供依據(jù)；為業(yè)主提供及時(shí)、可靠的信息用以評(píng)定施工期間的安全性及軟基處理效果，并對(duì)可能發(fā)生危及公共安全的隱患或事故提供及時(shí)準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，以便及時(shí)采取有效措施，避免事故發(fā)生。

2 軟基監(jiān)測(cè)的卸載要求及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

本次評(píng)估范圍為D6 區(qū)，總面積為5 900.4m2。

表1 D6 區(qū)測(cè)點(diǎn)數(shù)量

設(shè)計(jì)文件對(duì)地基處理區(qū)域卸載的條件要求：

⑴D6 區(qū)滿載預(yù)壓時(shí)間達(dá)到150 天；

⑵D6 區(qū)20 年內(nèi)工后沉降量≤30cm；

⑶D6 區(qū)排水板加固深度范圍內(nèi)軟土層平均固結(jié)度≥90%。

監(jiān)測(cè)周期：從2014 年10 月27 日砂墊層驗(yàn)收，2015年01 月20 日加載完成，截至2015 年08 月27 日恒載預(yù)壓時(shí)間已達(dá)到219 天。具體地表沉降、孔隙水壓力、分層沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表2～表4、圖1～圖3 所示。

3 地基處理效果——固結(jié)度及工后沉降的評(píng)估

3.1 最終沉降的預(yù)測(cè)

為了檢驗(yàn)軟基預(yù)壓、加固的效果能否滿足允許工后沉降的要求，利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)沉降的資料，推算最終沉降值。采用三點(diǎn)法推算土層的最終沉降量，三點(diǎn)法計(jì)算公式如下：

表2 D6 區(qū)地表沉降數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖1 地表沉降D- 6 區(qū)各觀測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量- 荷載- 時(shí)間關(guān)系曲線圖

表3 孔壓觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表4 分層沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖2 D- 6 區(qū)各觀測(cè)點(diǎn)孔隙水壓力- 荷載- 時(shí)間關(guān)系曲線圖

圖3 圖2 D- 6 區(qū)各觀測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量- 時(shí)間關(guān)系曲線圖

式中，

S∞——根據(jù)實(shí)測(cè)沉降推算的最終沉降量；

S1、S2、S3——滿載后，實(shí)測(cè)沉降曲線中對(duì)應(yīng)于t1、t2、t3時(shí)刻的沉降量，并滿足t2－t1=t3－t2；

Ut——t 時(shí)刻的固結(jié)度（%）；

St——t 時(shí)刻的沉降量；

Sr——?dú)堄喑两盗俊?/p>

三點(diǎn)法推算最終沉降量的取值、設(shè)計(jì)值如表5 所示。

表5 三點(diǎn)法推算最終沉降量取值

3.2 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)如表6 所示，用三點(diǎn)法推算D6 區(qū)的最終沉降量小于設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)值，產(chǎn)生的該項(xiàng)誤差的主要原因是打孔代表性及施工期間沉降數(shù)據(jù)缺失等因素。

表6 沉降實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值比較

截至2015 年08 月27 日地基土層的平均固結(jié)度為95%，殘余沉降量平均值為71.30mm。

4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析

4.1 地表沉降觀測(cè)

從地表沉降曲線圖的地表沉降觀測(cè)過(guò)程線來(lái)看D6區(qū)在開始的1～2 個(gè)月左右沉降速率較小，開始加載后沉降速率逐漸增至最大，加載完成后沉降速率漸緩漸趨收斂。

D6 區(qū)地表各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的差異沉降較大，產(chǎn)生這種差異的原因主要是各監(jiān)測(cè)點(diǎn)所處位置的地下軟土層的厚度有差異，其次D6-2 在堆載區(qū)的邊緣放坡以及施工堆載進(jìn)度等也有一定影響。

4.2 孔隙水壓力觀測(cè)

由孔隙水壓力曲線圖可以看出，各分區(qū)孔隙水壓力在加載期間增長(zhǎng)較快，隨著土體排水固結(jié)，孔隙水壓力逐漸減小。大部分區(qū)域測(cè)孔的上部測(cè)點(diǎn)孔隙水壓力已經(jīng)消散。受土層滲透特性及排水板位置等因素影響，部分孔壓測(cè)值呈不規(guī)律性，部分孔壓尚未消散。

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，個(gè)別的孔位孔壓存在異常，深部孔位孔壓值消散情況不理想。未消散的原因可能有：

⑴排水板插打深度較深，由于井阻、涂抹等效應(yīng)以及土體壓縮后排水板本身可能存在的彎折現(xiàn)象，深層土的真空負(fù)壓損耗較大。

⑵該場(chǎng)地壓縮量較大，淤泥層較深，且采用了真空聯(lián)合堆載方式進(jìn)行加載，孔壓正負(fù)變換對(duì)儀器要求較高，場(chǎng)地中水分由于濱海的緣故，含鹽量較大，也較易造成儀器的損耗。

⑶本工程壓縮層較厚、壓縮量較大以及淤泥質(zhì)土的滲透性較差，會(huì)存在排水板排水困難的情況，個(gè)別地層可能存在孔壓消散不理想的情況。

4.3 分層沉降觀測(cè)

從分層沉降曲線圖可以看出測(cè)點(diǎn)FD6-1～FD6-10分層沉降觀測(cè)過(guò)程線看，各測(cè)點(diǎn)沉降量各不相同，沿打孔深度自上而下依次減小。開始監(jiān)測(cè)時(shí)沉降速率較緩，加載期間沉降速率逐漸增至最大，加載完成后沉降速率逐漸變緩漸趨于收斂。

分析分層沉降數(shù)據(jù)，分層沉降首個(gè)磁環(huán)沉降量為1 352.4mm，地表沉降均值為1 551.32mm，差異值為198.92mm，產(chǎn)生差異的原因主要是受插板期間土層沉降及磁環(huán)至沉降板之間土層沉降的影響，因此地表沉降與首個(gè)磁環(huán)沉降量基本相符。

4.4 小結(jié)

截至2015 年08 月27 日地基土層的平均固結(jié)度為95%，殘余沉降量平均值為71.30mm，設(shè)計(jì)指標(biāo)要求平均固結(jié)度≥90%，20 年內(nèi)工后沉降≤30cm，滿載預(yù)壓期為219 天，已滿足設(shè)計(jì)要求（150 天），鑒于本區(qū)域特殊情況，故監(jiān)測(cè)沉降量偏小及部分孔壓未完全消散，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位慎重考慮卸載時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

地基在預(yù)壓荷載作用下排水固結(jié)，地基產(chǎn)生變形，地基強(qiáng)度得以提高，卸去預(yù)壓荷載后再建造建（構(gòu)）筑物，不僅地基承載力提高，而且使得施工后沉降小。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)要求的滿載預(yù)壓時(shí)間、20 年內(nèi)工后沉降量、排水板加固深度范圍內(nèi)軟土層平均固結(jié)度等要求的驗(yàn)算，以及對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常的分析，綜合評(píng)定地基處理效果。