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      淺層平板載荷試驗(yàn)在河湖疏浚土處理工程中的應(yīng)用

      2018-10-08 03:59:04沈文強(qiáng)湯德意
      浙江水利科技 2018年5期
      關(guān)鍵詞:淺層特征值平板

      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。

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