某工程吹填土軟基處理地基承載力檢驗分析

摘 要:由于經濟發展的需要，在沿海地區，利用吹填土進行建筑場地回填已在很多工程中應用，然而地基處理方法所能達到的效果必須經過可靠的檢驗，尤其是處理后的地基承載力對工程質量有著顯著影響。某港口工程吹填及軟基處理后，為檢驗地基承載力，根據土工試驗結果分別采用土工試驗物理指標兩種方法計算地基承載力特征值。

關鍵詞:吹填土 軟基處理 地基承載力

中圖分類號:TU4文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0132-02

1 引言

某工程是以吹填為主要方式填高場地至規劃標高，以滿足用地功能要求，使其納入城市開發建設之中。吹填及軟基處理工程采用“低位真空預壓軟土地基加固法”進行吹填土的軟基處理，該技術采用吹填泥作為密封層，排水系統為水平管網與垂直塑料排水板組成立體排水結構，加壓系統采用水氣分離的造壓方式，通過管道直接傳遞負壓，利用低位真空系統抽真空使得在泥封層下長期保持80～90kPa的真空負壓，在真空負壓引起的吸力和泥封層引起的附加預壓荷載的聯合作用下使軟土中的大部分孔隙水較快的通過塑料排水板、水平濾管網排出，從而使軟土發生壓縮固結，同時泥封層也逐漸完成自身的固結，達到加固地基和抬高地面的兩大目的。

2 場地工程地質條件

2.1 吹填前場地淺部地層情況

根據勘察報告顯示，吹填前場地淺部地層結構較為簡單，勘察范圍內自上而下共分為4個工程地質層、2個亞層，簡述如下:②粘土。灰黃色;軟塑～可塑狀，中～高壓縮性，含鐵錳質斑點、半碳化物。主要分布于道路堤岸地段，直接出露于地表，溝岔、養殖塘地段基本缺失，層厚1.10～2.40m，其承載力相對較高，為70～90kPa。③1含細砂淤泥。灰色、青灰色，流塑狀，中～高壓縮性，強度受淤泥控制;細細砂含量一般為10%～30%，呈薄層狀、團塊狀分布，土質很不均勻，局部細砂較富集，含量可達40%以上，夾少量貝殼碎片;全場均有分布，溝叉、養殖塘內直接出露，層頂埋深0～2.40m，層厚3.70～11.50m，全場分布;該層土質軟弱，其承載力在43kPa～50kPa。③2淤泥。灰色、青灰色，呈流塑，高壓縮性;局部含少量粉細砂，夾貝殼碎片。全場均有分布，層頂埋深4.90～13.20m，層厚8.50～20.40m，全場均有分布;該層土質較軟弱，承載力在50～65kPa。④淤泥質粘土。灰色，流塑～軟塑狀，高壓縮性。含少量貝殼碎屑、半炭化物和粉細砂，局部粉細砂含量稍高;層頂埋深23.00～30.00m，層厚2.10～13.90m，全場均有分布;該層土質較軟弱，其承載力在60～80kPa。

2.2 吹填后測試深度范圍內的工程地質情況

本次測試深度6.00m，依據本次測試的鉆探取芯成果，在測試深度范圍內，土層如下:①吹填土。為吹填土，灰色;含少量腐殖質及粉砂，土試成果具淤泥質土特性，由于受地表各因素影響，該層性質在垂直方向均勻性很差，在水平方向上呈現層狀性狀;層厚1.10～2.80m，根據外業取芯情況，現將該層細分為以下兩個亞層。①1吹填土。灰色，淺灰色;其厚度相當于設計方案中的泥封層，受地表居多因素影響，土質條件呈現硬殼層粘性土特性，龜裂嚴重，裂縫深度20～50cm，裂縫寬度一般在5～10cm，受雨水浸泡后強度有一定程度的軟化，層厚0.40～0.70m。①2吹填土。灰色，淺灰色;其厚度相當于設計方案中的底泥層;受地表因素影響程度較小，土質條件呈現淤泥、淤泥質土特性特性，與其上亞層呈一定的過渡關系，層厚0.60～2.20m。②粘土。灰黃色;軟塑～可塑狀，中～高壓縮性，含鐵錳質斑點、半碳化物。主要分布于吹填前原始堤岸地段，層厚1.10～2.40m。③1含粉砂淤泥。灰色、青灰色，流塑狀，局部軟塑狀，高壓縮性，強度受淤泥控制;粉細砂含量一般為10～20%，呈薄層狀分布，土質不均勻，局部砂較富集，含量可達40%以上，夾貝殼碎片;部分土樣土工試驗數據顯示為粘質粉土;全場均有分布，揭露厚度2.80～4.50m。

3 地基處理方案說明

加固工程共分45個加固單元，加固單元面積一般不超過20000㎡，由于吹填淤泥的承載力極低，先鋪設一層200g/㎡的土工布，再在其上鋪設一層竹籬笆后進行人工打插排水板，排水板采用SPB-A型，正三角形布設，陸域部分板間距1.25m，路基上部區域板間距0.9m，排水板平均插設深度1.78m;水平管網系統主要由水平干管和支管組成，干管為φ110的PVC排水管，通過膠管與集水井密封連接，支管為φ60的PVC紋盲管，垂直干管分布于干管兩側，支管與干管相嵌接，同時要求每個真空預壓分區內鋪設的支管水平高差不大于10cm;真空集水井采用預制鋼結構，修建在每個加固單元寬邊的中部靠近圍堰位置，機泵采用5.5kW的往復式真空泵和2.2kW的油浸式潛水泵，每個真空集水井均配備2臺真空泵和1臺潛水泵。地基處理后，工程竣工驗收時地基承載力特征值要求0.00～1.50m深度內fak≥50kPa。

4 地基承載力檢驗工作

4.1 檢驗方案

4.1.1 土工試驗。對0.00～1.50m采用現場取土樣進行室內土工試驗，取土點按75m×75m的網格布置，本次共布置取土孔45只，每個取土點采取原狀土樣3組，取土深度分別為0.30m、0.90m、1.50m，同時應保證樣品在垂直方向的連續性；要求進行天然含水量、密度、比重、界限含水量、壓縮、直剪固快試驗。

4.1.2 載荷試驗。采用淺層平板載荷試驗確定地基承載力，載荷試驗鋼質載荷板置于地表，載荷板面積0.5㎡，按規范要求，試驗前將龜裂縫中填滿中砂，并采用中砂找平，砂墊層厚度在10～20mm，砂墊層每邊超出載荷板寬度10～20cm，共布置平板載荷試驗受檢點13個，編號為ZH1～ZH13。

4.2 計算方法

通過土工試驗結果分別采用土工試驗物理指標按《港口工程地質勘察規范》(JTJ240-97)查表和按《工程地質手冊》(第四版)臨塑狀態計算公式計算地基承載力特征值。

4.2.1 根據含水量、塑性指數查表得到地基承載力。根據含水量及塑性指數查《港口工程地質勘察規范》(JGJ240-97)表C.0.7.1得到淤泥、淤泥質粘土地基容許承載力，規范表格如表1。[1]

4.2.2 按臨塑壓力值計算地基承載力。根據《工程地質手冊》(第四版)，假設基礎受中心荷載，將地基土剛開始出現剪切破壞時的臨界壓力，作為地基承載力值，按下列公式計算:[2]

fcr==Mdγmd+ Mcck

式中:fcr—— 臨塑壓力(kPa);

γm—— 基礎底面以上土的加權平均重度，地下水位以下取有效重度(kN/m3);

d—— 基礎埋置深度;

ck—— 基礎下一倍基礎寬度范圍內的粘聚力標準值(kPa);

φk—— 基礎下一倍基礎寬度范圍內的內摩擦角標準值(°);

Md、Mc—— 承載力系數，可根據φk值分別按下式計算;

Md=Mc=

4.3 試驗結果

4.3.1 土工試驗統計結果。單孔按不同方法得到的承載力值及代表值見表2，單孔地基承載力代表值各區段統計表見表3:

4.3.2 載荷試驗統計結果。根據淺層平板載荷試驗確定13個受檢點地基土承載力特征值fa，如表4。

從上表結果判斷，在13個受檢點中，地基承載力特征值最大值75kPa，最小值55kPa，平均值68.5kPa，極差為20kPa，極差小于平均值的30%，取平均值68.5kPa作為淺部0.00～1.50m地基承載力特征值。

5 結論

計算結果顯示采用《港口工程地質勘察規范》按土樣的含水量內插確定地基土承載力普遍較采用《工程地質手冊》中臨塑壓力公式計算的承載力數值大，且上部地基土在水平、垂直方向上均勻性均較差，表現在上部0.40～0.70m土質較好但龜裂嚴重，空隙率大，下部至吹填前地面土質呈淤泥性狀，軟弱，含水量較高，壓縮性高，在表部受荷作用下，其短期變形及長期變形均將較大。

承載力數據顯示，場地土經塑料排水板真空預壓處理后，至本次檢驗時，檢驗范圍內各土層物理力學性質和承載力均有了不同程度提高。但其本質上尚為軟土，其承載能力有限、壓縮性大，尚有部分地段地基承載力小于要求的承載力值，必要時，可采取深翻或加入固化劑等地基處理措施，改善其地基承載力。

參考文獻

[1] JTJ240-97．港口工程地質勘察規范[s]．北京:人民交通出版社．1997．P63