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      堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)地基處理應(yīng)用與效果檢測

      2016-08-23 03:01:39陳路
      地球 2016年7期
      關(guān)鍵詞:十字淺層淤泥

      ■陳路

      (安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局324地質(zhì)隊安徽池州247000)

      堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)地基處理應(yīng)用與效果檢測

      ■陳路

      (安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局324地質(zhì)隊安徽池州247000)

      結(jié)合上海某灘涂圈圍二期工程介紹了堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)加固軟土地基的特點,根據(jù)監(jiān)測資料和原位測試對加固效果進(jìn)行分析和檢驗,為類似工程軟基處理的推廣應(yīng)用提供參考。

      堆載預(yù)壓 排水固結(jié) 地基處理 十字板檢測 監(jiān)測

      1 引言

      在圍海造地工程中,由于灘涂形成的土體強(qiáng)度比較低,往往需進(jìn)行地基處理后才能滿足設(shè)計使用要求。堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)方法是一種經(jīng)濟(jì)實用的軟基處理方法,根據(jù)太沙基的有效應(yīng)力原理,堆載預(yù)壓時,地基土由于荷載作用而產(chǎn)生的附加應(yīng)力開始由孔隙水壓力所承擔(dān),而有效應(yīng)力不變,隨著時間的推遲,孔壓逐漸消散并全部轉(zhuǎn)變?yōu)橛行?yīng)力,土體強(qiáng)度得以提高,與此同時,排水固結(jié)的效果好壞決定了土體強(qiáng)度增長的速率。

      2 工程概況

      上海某灘涂圈圍二期大堤工程,大堤長3.463km,側(cè)堤長0.505km,圈圍造地面積約為159.7萬平方米。大堤結(jié)構(gòu)為斜坡式土石壩復(fù)式斷面,堤身采用內(nèi)、外充泥管袋棱體,堤芯為吹填土,吹填高度約6m。

      根據(jù)勘察報告,堆載受力范圍內(nèi)的土層自上而下可分為:

      第①-2層淤泥,該層厚度約為1.7~6.0m,呈飽和流塑狀態(tài),夾少量團(tuán)塊狀粉性土,土質(zhì)非常軟弱;

      第①-3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土,層厚變化較大(約0.5~7.2m),局部區(qū)域缺失,土質(zhì)軟弱且不均勻;

      第②3層砂質(zhì)粉土夾粉砂,平均厚約10.17m,灰色、飽和、松散~稍密、中等壓縮性;

      第④層淤泥質(zhì)粘土,平均厚約4.78m,灰色、飽和~很濕、流塑~軟塑、高壓縮性;

      第⑤層粉質(zhì)粘土,平均厚約3.59m,灰色、飽和~很濕、流塑~軟塑、高壓縮性;

      第⑥層粉質(zhì)粘土,平均厚約3.38m,暗綠~草黃色、濕~很濕。

      淺層淤泥的力學(xué)參數(shù)見表1,從中可知淺層土,尤其是第①-2層淤泥強(qiáng)度極低,極限承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于6m吹高的土體荷載,現(xiàn)場情況連人行走都比較困難。

      表1 淺層淤泥土體力學(xué)參數(shù)

      3 地基處理方案

      根據(jù)本工程的地基土特性,綜合考慮工期、造價等因素,最終采用堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)在工程實施的同時進(jìn)行地基處理。

      其中排水固結(jié)采用打設(shè)塑料排水板實現(xiàn)。排水板是工廠批量生產(chǎn)的,質(zhì)量容易控制,成本較低;斷面小,對地基擾動小;打設(shè)機(jī)械輕,可用于較軟的地基。在塑料排水板施工完成后,利用堤身土方施工進(jìn)行分級加載,無需卸載。采用該方法既能保證處理效果和施工進(jìn)度,又比較經(jīng)濟(jì)。塑料排水板設(shè)計平面為1.2×1.2m正方形布置,長度控制在進(jìn)入②3層1.0m。

      4 加固效果分析

      4.1現(xiàn)場監(jiān)測分析

      為確保工程安全,同時檢測地基處理效果,在施工過程中進(jìn)行了大量監(jiān)測,監(jiān)測內(nèi)容包括原地表沉降、分層沉降、測斜以及孔壓。

      圖1 各監(jiān)測斷面的沉降曲線

      表面沉降隨時間的變化規(guī)律是控制施工進(jìn)度和安排后期施工的最重要指標(biāo),也是理論研究結(jié)果是否正確的最直接檢驗標(biāo)準(zhǔn)和加固效果最直接的反映。圖1為各監(jiān)測斷面的沉降曲線,至竣工時堤頂?shù)某两翟?00~1300mm之間,加載結(jié)束時的土體固結(jié)度占到竣工時的60%左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般淤泥層的固結(jié)速度,同時可以看到沉降曲線在加載結(jié)束后的收斂速度較快,說明排水固結(jié)的效果非常明顯。

      表2 土體分層沉降監(jiān)測結(jié)果

      從表2土體分層沉降結(jié)果中可以看到,①-2層和①-3層累加的分層沉降量占到了總沉降量的90%左右,說明淤泥層為地基沉降的主要壓縮層,且承擔(dān)了大部分荷載。①-2層發(fā)生的沉降占到了總沉降的60%~80%,①-3層沉降量約為①-2層的1/3,土體的分層沉降監(jiān)測成果符合土體強(qiáng)度規(guī)律。第⑤層和第⑥層的累加沉降量不到總沉降量的10%,因此由于大堤加載產(chǎn)生的沉降深度至第④層,影響深度在20m以內(nèi)。

      4.2原位測試檢測

      十字板試驗在兩個監(jiān)測主控斷面進(jìn)行,每個斷面測試三個孔,分別位于外平臺、堤頂和內(nèi)平臺,共進(jìn)行了四次試驗,(見表3)每次試驗的時間見下表。

      表3 十字板試驗日期與對應(yīng)工況

      第四次試驗由于外平臺處結(jié)構(gòu)已完工。

      從四次十字板試驗數(shù)據(jù)對比曲線以及每層土的強(qiáng)度增長曲線可以發(fā)現(xiàn),隨著上部沖泥管袋堆高施工和土體固結(jié),①2層淤泥和①3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粘質(zhì)粉土的強(qiáng)度產(chǎn)生了明顯增長。

      竣工驗收時①2層淤泥的強(qiáng)度增長了300%~500%,①3層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的強(qiáng)度增長了100%,淺層土的強(qiáng)度增長非常顯著。

      從表4及圖2、3中可以看到,淺層淤泥的強(qiáng)度從平均9kPa增長至約50kPa,根據(jù)經(jīng)驗公式σo=5.14 Cu/m+γ h

      堆載6m的最大荷載約110kPa,安全系數(shù)達(dá)到2.0以上,堆載預(yù)壓符合原設(shè)計要求。

      5 總結(jié)

      通過對堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)地基處理工程的現(xiàn)場監(jiān)測和原位測試資料分析比較,可以得到以下結(jié)論:

      表4 十字板抗剪強(qiáng)度測試結(jié)果

      (1)采用堆載預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)進(jìn)行地基處理適用于淤泥層較厚的工程,通過施工過程中的動態(tài)監(jiān)測,確保了工程安全,達(dá)到了預(yù)期效果。

      (2)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明土體固結(jié)速度較快,且土體壓縮主要在淺層軟土中,通過地基處理大大減少了后期沉降,確保了工程的順利竣工驗收。

      (3)通過十字板檢測可以看到,淤泥層土體強(qiáng)度增長明顯,因此堆載預(yù)壓對軟土層的強(qiáng)度提高效果明顯,同時結(jié)合排水固結(jié)能加快堆載工期,符合建設(shè)單位的工期要求。

      [1]地基處理手冊

      [2]中華人民共和國國際標(biāo)準(zhǔn).建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 (GB50007-2011)

      X52[文獻(xiàn)碼]B

      1000-405X(2016)-7-472-2

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