堆載預壓法在軟土地基處理中的應用及效果評價

任宗朋

（廣州市建筑材料工業研究所有限公司）

0 引言

軟土地基是沿海地區建設中常遇到的問題，由于其土壤強度低、壓縮量高、含水量高且透氣性差，因此承載力比較弱，土壤質地較為松軟，地質結構穩定性差，如果施工中處理不當，極易造成重大安全事故。堆載預壓法作為軟土地基處理中常用的方法，在軟基處理工程中得到了廣泛的應用。

1 工程概況

粵澳合作中醫藥科技產業園位于珠海市，地處珠江三角洲中南部，珠江口西岸。在大地構造上屬于中國東部新華夏系第二隆起帶與南嶺緯向構造帶的復合部位，也是華夏地向斜的東南延伸部分。場地附近范圍內分布主要有北西向西江斷裂（F1）、北東向馬騮洲斷裂（F10）和三灶、橫琴斷裂（F11）。結合本次勘察結果，擬建場區地層以海相沉積為主，淤泥及淤泥質土層厚度較大，基巖大都隱伏于第四系沉積層之下。本工程通過堆載預壓法對地基進行處理，同時對地表及地基內部的沉降、孔隙水壓力、分層沉降等進行監測，研究土體的壓縮過程，以判斷地基固結時間，為判斷地基的沉降與差異沉降提供依據；為業主提供及時、可靠的信息用以評定施工期間的安全性及軟基處理效果，并對可能發生危及公共安全的隱患或事故提供及時準確的預報，以便及時采取有效措施，避免事故發生。

2 軟基監測的卸載要求及監測數據

本次評估范圍為D6 區，總面積為5 900.4m2。

表1 D6 區測點數量

設計文件對地基處理區域卸載的條件要求：

⑴D6 區滿載預壓時間達到150 天；

⑵D6 區20 年內工后沉降量≤30cm；

⑶D6 區排水板加固深度范圍內軟土層平均固結度≥90%。

監測周期：從2014 年10 月27 日砂墊層驗收，2015年01 月20 日加載完成，截至2015 年08 月27 日恒載預壓時間已達到219 天。具體地表沉降、孔隙水壓力、分層沉降監測數據如表2～表4、圖1～圖3 所示。

3 地基處理效果——固結度及工后沉降的評估

3.1 最終沉降的預測

為了檢驗軟基預壓、加固的效果能否滿足允許工后沉降的要求，利用現場實測沉降的資料，推算最終沉降值。采用三點法推算土層的最終沉降量，三點法計算公式如下：

表2 D6 區地表沉降數據統計

圖1 地表沉降D- 6 區各觀測點累計沉降量- 荷載- 時間關系曲線圖

表3 孔壓觀測數據統計

表4 分層沉降觀測數據統計

圖2 D- 6 區各觀測點孔隙水壓力- 荷載- 時間關系曲線圖

圖3 圖2 D- 6 區各觀測點累計沉降量- 時間關系曲線圖

式中，

S∞——根據實測沉降推算的最終沉降量；

S1、S2、S3——滿載后，實測沉降曲線中對應于t1、t2、t3時刻的沉降量，并滿足t2－t1=t3－t2；

Ut——t 時刻的固結度（%）；

St——t 時刻的沉降量；

Sr——殘余沉降量。

三點法推算最終沉降量的取值、設計值如表5 所示。

表5 三點法推算最終沉降量取值

3.2 實測數據

實際測量數據如表6 所示，用三點法推算D6 區的最終沉降量小于設計預計值，產生的該項誤差的主要原因是打孔代表性及施工期間沉降數據缺失等因素。

表6 沉降實測值與設計值比較

截至2015 年08 月27 日地基土層的平均固結度為95%，殘余沉降量平均值為71.30mm。

4 監測數據的分析

4.1 地表沉降觀測

從地表沉降曲線圖的地表沉降觀測過程線來看D6區在開始的1～2 個月左右沉降速率較小，開始加載后沉降速率逐漸增至最大，加載完成后沉降速率漸緩漸趨收斂。

D6 區地表各監測點的差異沉降較大，產生這種差異的原因主要是各監測點所處位置的地下軟土層的厚度有差異，其次D6-2 在堆載區的邊緣放坡以及施工堆載進度等也有一定影響。

4.2 孔隙水壓力觀測

由孔隙水壓力曲線圖可以看出，各分區孔隙水壓力在加載期間增長較快，隨著土體排水固結，孔隙水壓力逐漸減小。大部分區域測孔的上部測點孔隙水壓力已經消散。受土層滲透特性及排水板位置等因素影響，部分孔壓測值呈不規律性，部分孔壓尚未消散。

根據數據分析，個別的孔位孔壓存在異常，深部孔位孔壓值消散情況不理想。未消散的原因可能有：

⑴排水板插打深度較深，由于井阻、涂抹等效應以及土體壓縮后排水板本身可能存在的彎折現象，深層土的真空負壓損耗較大。

⑵該場地壓縮量較大，淤泥層較深，且采用了真空聯合堆載方式進行加載，孔壓正負變換對儀器要求較高，場地中水分由于濱海的緣故，含鹽量較大，也較易造成儀器的損耗。

⑶本工程壓縮層較厚、壓縮量較大以及淤泥質土的滲透性較差，會存在排水板排水困難的情況，個別地層可能存在孔壓消散不理想的情況。

4.3 分層沉降觀測

從分層沉降曲線圖可以看出測點FD6-1～FD6-10分層沉降觀測過程線看，各測點沉降量各不相同，沿打孔深度自上而下依次減小。開始監測時沉降速率較緩，加載期間沉降速率逐漸增至最大，加載完成后沉降速率逐漸變緩漸趨于收斂。

分析分層沉降數據，分層沉降首個磁環沉降量為1 352.4mm，地表沉降均值為1 551.32mm，差異值為198.92mm，產生差異的原因主要是受插板期間土層沉降及磁環至沉降板之間土層沉降的影響，因此地表沉降與首個磁環沉降量基本相符。

4.4 小結

截至2015 年08 月27 日地基土層的平均固結度為95%，殘余沉降量平均值為71.30mm，設計指標要求平均固結度≥90%，20 年內工后沉降≤30cm，滿載預壓期為219 天，已滿足設計要求（150 天），鑒于本區域特殊情況，故監測沉降量偏小及部分孔壓未完全消散，請設計單位慎重考慮卸載時間。

5 結語

地基在預壓荷載作用下排水固結，地基產生變形，地基強度得以提高，卸去預壓荷載后再建造建（構）筑物，不僅地基承載力提高，而且使得施工后沉降小。通過對設計要求的滿載預壓時間、20 年內工后沉降量、排水板加固深度范圍內軟土層平均固結度等要求的驗算，以及對監測數據異常的分析，綜合評定地基處理效果。