地基處理試驗區(qū)淺層處理監(jiān)測、檢測成果分析

1.引言

依托于大連臨空產(chǎn)業(yè)園填海造地工程納泥區(qū)地基處理項目，根據(jù)《大連臨空產(chǎn)業(yè)園填海造地工程納泥區(qū)地基處理試驗區(qū)監(jiān)測及檢測技術(shù)要求》，為掌握試驗區(qū)地基處理效果，并檢驗設(shè)計方案的可行性，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計、指導(dǎo)施工，在地基處理期間進(jìn)行監(jiān)測與檢測。淺層地基處理監(jiān)測及檢測的工作內(nèi)容主要包括地表沉降、膜下真空度、分層沉降、水位、孔隙水壓力、加固前后取土、原位測試等，分析預(yù)壓前后土的物理力學(xué)指標(biāo)變化情況，判斷淺層地基處理效果。

2.工程概況

大連臨空產(chǎn)業(yè)園填海造地工程納泥區(qū)地基處理項目，納泥區(qū)共布置2個試驗區(qū)共計9600m2，每個試驗區(qū)分為3個試驗單元，兩個試驗區(qū)經(jīng)過淺層真空預(yù)壓形成具有一定承載力的工作面后進(jìn)行深層處理，納泥區(qū)目前吹填淤泥厚度約10.5m（試驗1區(qū)、試驗2區(qū)地質(zhì)不同，部分排水板型號等不同，根據(jù)數(shù)據(jù)反映情況，本次采用1區(qū)為典型示例進(jìn)行說明）。

本次地基處理試驗的主要目的是通過現(xiàn)場試驗分析評價不同地基處理方案的適用性及地基處理效果，并對其工期、造價進(jìn)行評估，為機場一期用地和遠(yuǎn)期機場跑道大面積地基處理提供參考。

3.監(jiān)測、檢測數(shù)據(jù)分析

3.1 插板前后高程測量

根據(jù)設(shè)計要求，對納泥區(qū)試驗區(qū)進(jìn)行10m×10m網(wǎng)格高程測量，測量內(nèi)容包括打板前、打板后工作墊層頂面高程。2018年6月10日，我方進(jìn)行該區(qū)域打板前高程測量，實測場地平均高程約4.51m；2018年7月3日進(jìn)行打板后高程測量，實測場地平均高程約4.48m。通過打板前后測量結(jié)果平均值比較分析，打板施工對場地并未產(chǎn)生十分明顯的沉降。（根據(jù)工程概況描述，各個試驗區(qū)根據(jù)數(shù)據(jù)反映情況，本次數(shù)據(jù)采集均采用1區(qū)為典型示例）

表1 監(jiān)測及檢測內(nèi)容、工作量及配備的儀器設(shè)備見表

3.2 淺層處理結(jié)束后高程測量

2018年9月23日，我方進(jìn)行淺層處理結(jié)束后的高程測量，實測場地平均高程約3.91m，與打板前測量結(jié)果比較分析，平均沉降值為0.6m。

3.3 分層沉降監(jiān)測

根據(jù)設(shè)計要求，在納泥區(qū)試驗區(qū)設(shè)置分層沉降監(jiān)測點2組，位于加固區(qū)中間，沿深度共計設(shè)置3個分層沉降測點，對各深度土層累計沉降量進(jìn)行匯總。

2018年6月10日，分層沉降埋設(shè)點位的地面初始高程為4.50m；2018年7月13日抽氣開始，分層沉降埋設(shè)點位的地面高程為4.43m；2018年9月18日預(yù)壓結(jié)束，分層沉降埋設(shè)點位的地面高程為3.84m。該點位地表沉降總量為0.66m，其中插板階段沉降量0.068m，真空預(yù)壓階段沉降量為0.592m。由于真空壓力自膜面向下傳遞，與深層土體相比，淺表土層壓縮量更大，地基處理效果更明顯。

3.4 表層沉降監(jiān)測

根據(jù)設(shè)計要求，在納泥區(qū)試驗區(qū)設(shè)置分層沉降監(jiān)測點，均布位于加固區(qū)，各點位沉降—時間曲線見圖1，沉降速率—時間曲線見圖2。

圖1 表層沉降曲線圖（示例）

圖2.表層沉降速率曲線圖（示例）

根據(jù)監(jiān)測曲線，2018 年7月13日至2018年9月18日真空預(yù)壓期間，15 個沉降點數(shù)據(jù)中最大沉降值為0.686m，最小值為0.415m，沉降速率平均值由初期的0.026m/d降低至0.005m/d。根據(jù)淺層處理階段表層沉降結(jié)果分析，淺層抽真空末期，沉降速率平均值仍然保持在＞0.004m/d，至觀測結(jié)束時沉降仍未收斂。

3.5 孔隙水壓力監(jiān)測

根據(jù)設(shè)計要求，在納泥區(qū)試驗區(qū)設(shè)置孔壓監(jiān)測點2組測點，位于加固區(qū)中間，沿深度共計設(shè)置3個孔壓測點。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從不同深度孔隙水壓力消散曲線可見，真空壓力是從膜面逐漸向下傳遞的，后期隨著真空預(yù)壓時間的延續(xù)，真空壓力傳遞逐漸穩(wěn)定，孔隙水壓力曲線呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，各監(jiān)測點最終消散總量為：U(-0.5)10.8kPa、U(-2.5)10.1kPa、U(-5.0)7.3kPa，表明在抽真空過程中孔隙水排出速度較慢，孔壓降低幅度較小，土體中超靜孔壓未完全消散，尚有大量孔隙水在承重。

3.6 水位監(jiān)測

根據(jù)設(shè)計要求，在納泥區(qū)試驗區(qū)內(nèi)設(shè)置水位監(jiān)測點2個測孔，位于加固區(qū)中間，在納泥區(qū)試驗區(qū)外設(shè)置水位監(jiān)測點1個測孔。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計監(jiān)測曲線，在整個真空預(yù)壓施工期間，預(yù)壓區(qū)內(nèi)、外水位管水面高程最大值為4.612，出現(xiàn)在區(qū)內(nèi)；最小值為4.034，出現(xiàn)在區(qū)外；水位變化最大值為0.4m，最小值為0.16m，出現(xiàn)在區(qū)內(nèi)。在地基加固過程中，加固區(qū)內(nèi)、外地下水位較為穩(wěn)定，納泥區(qū)試驗區(qū)內(nèi)略有波動，表明加固區(qū)內(nèi)、外地下水位存在一定連通，壓膜溝未能完全切斷加固區(qū)內(nèi)、外的水力聯(lián)系。

3.7 泥下真空度監(jiān)測

根據(jù)設(shè)計要求，在納泥區(qū)試驗區(qū)內(nèi)設(shè)置泥下真空度監(jiān)測點5個測點，4個位于加固區(qū)四周，1個位于加固區(qū)中心。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計監(jiān)測曲線，在整個真空預(yù)壓施工期間，納泥區(qū)試驗區(qū)泥面下10公分處真空度最大值為75kPa，最小值為0kPa，真空壓力波動較大，期間由2018年8月20日前后現(xiàn)場短暫斷電，致使真空壓力讀數(shù)接近于0，淺層真空預(yù)壓后期，真空表讀數(shù)逐漸緩慢升高，表明加固區(qū)內(nèi)真空壓力已逐漸由膜下向淺部土體淺部傳遞。

4.淺層處理檢測結(jié)果分析

納泥區(qū)試驗區(qū)地基淺層處理根據(jù)設(shè)計要求，在納泥區(qū)試驗區(qū)設(shè)置淺層處理前、淺層處理后十字板各3個測點。各檢測點通過鉆孔取樣、靜力觸探、十字板監(jiān)測等，根據(jù)淺層處理前后取樣、原位測試結(jié)果分析，納泥區(qū)試驗區(qū)吹填淤泥含水量高、孔隙比大、壓縮性高、密度小、強度低、滲透性小，經(jīng)過淺層真空處理后，其淺層0m～1m深度部分孔位土樣含水率降低幅度、土體強度升高幅度較大，土體承載力提高顯著；1m～5m深度部分孔位土樣含水率降低幅度、土體強度升高幅度較小，土體平均承載力≦50kPa。

5.總結(jié)

納泥區(qū)試驗區(qū)吹填淤泥整體呈現(xiàn)出含水量高、孔隙比大、壓縮性高、密度小、強度低、滲透性小等特點，經(jīng)過真空預(yù)壓處理，雖然地基發(fā)生了較明顯的沉降變形，但插板期間產(chǎn)生沉降較小，預(yù)壓初期日沉降量較大，末期較小，沉降速率平均值仍然保持在＞4mm/d，至觀測結(jié)束時沉降仍未收斂。

吹填淤泥淺部0-1 m深度承載力與處理前相比承載力提升較大，1-5m深度承載力提升較小，土體平均承載力≦50kPa。

吹填淤泥的物理力學(xué)特點致使在抽真空過程中孔隙水排出速度較慢，孔壓降低幅度較小、土體中超靜孔壓不易消散，土體中尚有大量孔隙水在承重，預(yù)計深層處理預(yù)壓時間也必然會相對較長，各方面成本也會相應(yīng)提高。

經(jīng)過淺層處理后，場地滿足機械設(shè)備進(jìn)行深層插板的施工要求。