原位測試評價分析某軟基處理工程效果

張升鋒

(福建省建筑科學研究院 福建省綠色建筑技術重點實驗室 福建福州 350025)

原位測試評價分析某軟基處理工程效果

張升鋒

(福建省建筑科學研究院 福建省綠色建筑技術重點實驗室 福建福州 350025)

利用平板載荷試驗、雙橋靜力觸探試驗、十字板剪切試驗和標準貫入試驗等原位測試結果，結合監測資料，對采用“排水板+高真空擊密法”的某軟基處理工程效果進行分析研究。研究結果表明，該軟基處理工程效果明顯，土體強度得到顯著提高。

原位測試；排水板+高真空擊密法；軟基處理效果

0 引言

原位測試技術是在巖土體原有的位置上，保持巖土體的天然結構、天然含水量以及天然應力狀態下，測定巖土體物理力學性質，進而評價被測試對象的性能和狀態[1]。原位測試技術以其對巖土體的“不破壞、不擾動或少擾動”特點，在工程建設領域，尤其是在軟基處理中得到越來越廣泛的應用。事實證明，利用原位測試結果對常規真空預壓法、堆載預壓法和真空-堆載聯合預壓法軟基處理工程的效果分析是可行的[2-5]，然而，利用原位測試結果對采用“排水板+高真空擊密法”軟基處理工程的效果分析卻鮮見研究。本文利用多種原位測試結果，結合監測資料，對采用“排水板+高真空擊密法”的某軟基處理工程效果進行分析評價，以期為類似軟基處理工程提供借鑒。

1 工程及地質概況

某工程場地位于福建省平潭綜合實驗區金井灣片區，場地地貌單元主要為海岸平原。場地高程為4.00m～6.30m，平均高程為5.35m，由于場地高程低于設計高程1m～2m，現場采用海砂吹填至設計高程，面積約6.9萬m2。

勘察資料顯示，工程區域巖土層從上到下依次為：

①-1素填土：灰黃～灰白色，松散～稍密，稍濕。主要填料為中細粒石英砂，上部主要由海砂吹填形成，中下部為中細粒石英砂與淤泥混合，局部見透鏡體，含貝殼類碎屑，部分為含少量碎石粘性土，屬新近回填。回填未經壓實處理，密實度較差，均勻性一般，厚1.50m～9.30m。

①-2塊石：灰白色，松散～稍密，稍濕。主要填料為中風化花崗巖塊，棱角狀，空隙填充中細砂或淤泥。屬近期回填，出露地表，個別因自重沉入淤泥層內，厚0.40m～2.50m。該層屬松散堆填，密實度、均勻性均較差。

②淤泥：深灰～灰黑色，流塑，飽和。干強度中等，韌性高，無搖振反應，有光澤，以粉粘粒為主，含少量有機質、腐殖質、貝殼類碎屑，具腥臭味，粘性好，在局部地段其孔隙比較小，相變為淤泥質土，屬高壓縮性土層。厚度為1.20m～24.00m。

③粉質粘土：灰黃～灰褐色，軟塑～可塑，飽和。干強度中等，韌性中等，無搖振反應，稍有光澤，以粘粉粒為主，局部含少量中細砂。本層在整個工程區域均有分布。

2 軟基處理方法

考慮到場區軟土層厚度較大且分布不均、含水量大、壓縮性高，在上部新填土和外部荷載作用下易引起較大的地面沉降，且由于場地內軟土層厚度差異大，地面差異沉降明顯，現采用“排水板+高真空擊密法”進行地基預處理，以便后續單位進場施工。

“排水板+高真空擊密法”通過數遍的高真空排水和數遍的變能量擊密，達到降低土體含水量，提高土體密實度和地基承載力的目的，能有效減少地基的施工后沉降與差異沉降，是一種新型快速真空動力排水固結方法[6-8]。其主要工序為：開挖排水溝→施工放樣定位→插設塑料排水板→打設密封墻→真空管安裝→管路、泵的連接和密封→第一遍高真空排水→第一遍擊密→第二遍高真空排水→第二遍擊密→滿夯或振動碾壓→平整場地→交工驗收。

該工程地基預處理結束后需滿足：①地基土表層承載力從原始70kPa提高到120kPa；②基本消除①-1層素填土液化問題；③完成現填土荷載作用下的大部分沉降，場地地表沉降進入收斂階段。

3 軟基處理效果分析

該工程主要采用平板載荷試驗、雙橋靜力觸探試驗、十字板剪切試驗和標準貫入試驗等原位測試方法對軟基處理效果進行分析評價。各試驗點平面分布如圖1所示。

圖1 試驗點平面分布圖

3.1平板載荷試驗

在軟基處理前布置1個試驗點、軟基處理后布置30個試驗點，分別測定表層填土加固前、后的地基承載力。試驗所用荷載板尺寸為1m×1m，面積為1m2。試驗加荷方式為慢速維持荷載法，最大荷載加至240kN。試驗結果表明，軟基處理前表層填土地基承載力特征值為75kPa；軟基處理后表層填土地基承載力特征值均不小于120kPa。典型試驗荷載-沉降(Q-s)曲線如圖2所示。

圖2 平板載荷試驗典型Q-s曲線圖

3.2雙橋靜力觸探試驗

在軟基處理前、后分別布置13個雙橋靜力觸探試驗點，測定土體的錐尖阻力和側壁摩阻力。試驗結果統計表明，軟基處理后，①-1層素填土的錐尖阻力和側壁摩阻力均有大幅度增長，增幅達362%～406%；②層淤泥的錐尖阻力和側壁摩阻力亦有明顯增長，增幅達53%～59%。加固前、后土層靜力觸探數據對比如表1所示。

表1 加固前、后土層靜力觸探數據對比表

3.3十字板剪切試驗

在軟基處理前、后分別布置13個十字板剪切試驗點，測定淤泥層的不排水抗剪強度。試驗結果統計表明，軟基處理前，淤泥的原狀土不排水抗剪強度為15.7kPa，靈敏度為2.4，屬中等靈敏土。軟基處理后，淤泥的原狀土不排水抗剪強度增長明顯，為25.2kPa，增幅達60%。淤泥層原狀土不排水抗剪強度增幅與錐尖阻力和側壁摩阻力增幅基本一致，均達50%以上。

3.4標準貫入試驗

在軟基處理前、后分別對13個試驗點進行標準貫入試驗。加固前、后標準貫入試驗對比如表2所示。試驗結果表明，軟基處理后，標準貫入試驗實測錘擊數平均值由8.0擊提高到16.2擊，標準貫入試驗錘擊數標準值由7.7擊提高到15.3擊，標準貫入試驗修正錘擊數標準值由7.1擊提高到14.5擊。在高真空擊密后，①-1層素填土的密實程度由松散提高到中密。

表2 加固前、后標準貫入試驗對比表

通過計算，地表以下20m范圍內飽和砂土在抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.10g的情況下，所有標準貫入試驗點軟基處理前全部都產生液化，其液化指數在1.89～14.92之間，液化等級為輕微～中等，平均液化指數為9.4，綜合評定為中等液化。軟基處理后均不發生液化。

4 監測結果

由于場地高真空擊密施工過程中，監測點無法有效保護和觀測。在高真空擊密施工結束后，對場地地表進行沉降觀測。觀測結果表明，從2013年1月21日至2013年6月20日，最大沉降量為184.25mm，沉降速率為1.23mm/d；最小沉降量為127.09mm，沉降速率為0.85mm/d；平均沉降量為159.22mm，平均沉降速率為1.06mm/d。從2013年5月21日至2013年6月20日的平均沉降速率為0.66mm/d。高真空擊密施工結束后，地表平均沉降速率逐漸減小。高真空擊密施工結束5個月后，場地地表沉降進入收斂階段。地表平均沉降速率變化如圖3所示。

圖3 地表平均沉降速率變化圖

5 結論

(1)軟基處理后表層填土地基承載力特征值由75kPa提高到120kPa以上。

(2)軟基處理后①-1層素填土的錐尖阻力、側壁摩阻力和標準貫入錘擊數均有明顯提高。密實程度由松散提高到中密，且其液化全部消除。

(3)軟基處理后淤泥的錐尖阻力、側壁摩阻力和不排水抗剪強度增長明顯。淤泥層原狀土不排水抗剪強度增幅與錐尖阻力和側壁摩阻力增幅基本一致，均達50%以上。

(4)多種原位測試結果及監測資料表明，該軟基預處理工程采用“排水板+高真空擊密法”效果明顯，該方法可為類似軟基處理工程提供借鑒。

[1] 徐超，石振明，高彥斌,等.巖土工程原位測試[M].上海：同濟大學出版社，2005.

[2] 楊建學，趙劍豪.十字板剪切試驗在某地基處理工程中的應用[J].福建建筑，2008，126(12)：53-55.

[3] 樓曉明，范成杰，朱亞娟，等.利用原位測試結果評價真空預壓的加固效果[J].巖土工程學報，2013，35(S2)：511-514.

[4] 徐宏，鄧學均，齊永正，等.真空預壓排水固結軟土強度增長規律性研究[J].巖土工程學報，2010，32(2)：285-290.

[5] 汪小平，吳洪貴，王軍，等.真空預壓聯合堆載法加固吹填淤泥地基室內試驗研究[J].福建建筑，2015，210(12)：68-72.

[6] 李鏡培，馬原，楊培芳，等.軟土地基高真空擊密法與低位高真空分層預壓擊密法加固效果分析[J].建筑科學與工程學報，2011，28(2)：9-83.

[7] 張堯禹，沈宇鵬.高真空擊密法處理吹填土地基的效果分析[J].公路，2015(8)：51-53.

[8] 顏慶智，崔亮，江立群.高真空擊密法加固吹填土地基試驗研究[J].建筑結構，2010，40(S1)： 605-608.

EvaluationofaSoftFoundationTreatmentProjectbyIn-situTest

ZHANGShengfeng

(Fujian Academy of Building Research,Fujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology,Fuzhou 350025)

The effect of the soft foundation treatment project of "drainage plate + high vacuum densification method" was investigated by the in-situ test results,such as plate loading test,cone penetration test,vane shear test,standard penetration test,and monitoring data.The results of the study show that the effect of the soft foundation treatment is obvious and the soil strength is improved significantly.

In-situ test; Drainage plate + high vacuum densification method; Soft foundation treatment effect

TU4

A

1004-6135(2017)10-0054-03

張升鋒(1979.5- )，男，高級工程師。

E-mail:931675097@qq.com

2017-02-14