堆載預壓聯合排水固結地基處理應用與效果檢測

■陳路

（安徽省地質礦產勘查局324地質隊安徽池州247000）

堆載預壓聯合排水固結地基處理應用與效果檢測

■陳路

（安徽省地質礦產勘查局324地質隊安徽池州247000）

結合上海某灘涂圈圍二期工程介紹了堆載預壓聯合排水固結加固軟土地基的特點，根據監測資料和原位測試對加固效果進行分析和檢驗，為類似工程軟基處理的推廣應用提供參考。

堆載預壓 排水固結 地基處理 十字板檢測 監測

1　引言

在圍海造地工程中，由于灘涂形成的土體強度比較低，往往需進行地基處理后才能滿足設計使用要求。堆載預壓聯合排水固結方法是一種經濟實用的軟基處理方法，根據太沙基的有效應力原理，堆載預壓時，地基土由于荷載作用而產生的附加應力開始由孔隙水壓力所承擔，而有效應力不變，隨著時間的推遲，孔壓逐漸消散并全部轉變為有效應力，土體強度得以提高，與此同時，排水固結的效果好壞決定了土體強度增長的速率。

2　工程概況

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

根據勘察報告，堆載受力范圍內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，夾少量團塊狀粉性土，土質非常軟弱；

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

第②3層砂質粉土夾粉砂，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層粉質粘土，平均厚約3.38m，暗綠～草黃色、濕～很濕。

淺層淤泥的力學參數見表1，從中可知淺層土，尤其是第①-2層淤泥強度極低，極限承載力遠遠低于6m吹高的土體荷載，現場情況連人行走都比較困難。

表1　淺層淤泥土體力學參數

3　地基處理方案

根據本工程的地基土特性，綜合考慮工期、造價等因素，最終采用堆載預壓聯合排水固結在工程實施的同時進行地基處理。

其中排水固結采用打設塑料排水板實現。排水板是工廠批量生產的，質量容易控制，成本較低；斷面小，對地基擾動小；打設機械輕，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度，又比較經濟。塑料排水板設計平面為1.2×1.2m正方形布置，長度控制在進入②3層1.0m。

4　加固效果分析

4.1現場監測分析

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

圖1　各監測斷面的沉降曲線

表面沉降隨時間的變化規律是控制施工進度和安排后期施工的最重要指標，也是理論研究結果是否正確的最直接檢驗標準和加固效果最直接的反映。圖1為各監測斷面的沉降曲線，至竣工時堤頂的沉降在900～1300mm之間，加載結束時的土體固結度占到竣工時的60%左右，遠遠大于一般淤泥層的固結速度，同時可以看到沉降曲線在加載結束后的收斂速度較快，說明排水固結的效果非常明顯。

表2　土體分層沉降監測結果

從表2土體分層沉降結果中可以看到，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，且承擔了大部分荷載。①-2層發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，土體的分層沉降監測成果符合土體強度規律。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生的沉降深度至第④層，影響深度在20m以內。

4.2原位測試檢測

十字板試驗在兩個監測主控斷面進行，每個斷面測試三個孔，分別位于外平臺、堤頂和內平臺，共進行了四次試驗，（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工況

第四次試驗由于外平臺處結構已完工。

從四次十字板試驗數據對比曲線以及每層土的強度增長曲線可以發現，隨著上部沖泥管袋堆高施工和土體固結，①2層淤泥和①3層淤泥質粉質粘土夾粘質粉土的強度產生了明顯增長。

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

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

堆載6m的最大荷載約110kPa，安全系數達到2.0以上，堆載預壓符合原設計要求。

5　總結

通過對堆載預壓聯合排水固結地基處理工程的現場監測和原位測試資料分析比較，可以得到以下結論：

表4　十字板抗剪強度測試結果

（1）采用堆載預壓聯合排水固結進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監測，確保了工程安全，達到了預期效果。

（2）監測數據表明土體固結速度較快，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，淤泥層土體強度增長明顯，因此堆載預壓對軟土層的強度提高效果明顯，同時結合排水固結能加快堆載工期，符合建設單位的工期要求。

[1]地基處理手冊

[2]中華人民共和國國際標準.建筑地基基礎設計規范 (GB50007-2011)

X52[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-472-2