濱州某工程真空預壓地基處理效果研究

2022-03-01 02:04:16鐘洲

大眾標準化 2022年2期

鐘洲

（天津市北洋水運水利勘察設計研究院有限公司，天津 300452）

1 工程概況

本試驗工程項目位于山東省濱州市濱州大港海港區(qū)，濱州港海港港區(qū)9#泊位的后方。本項目形成陸域面積約26.5×104 m2，通過吹填形成。設計吹填標高7.5 m，吹填土方約192.5×104 m3。場地現(xiàn)狀是人工吹填土形成軟基處理區(qū)域，場地地勢較平坦，場區(qū)內標高介于7.11～7.70 m。

本次地基處理設計后方堆場：真空預壓區(qū)面積18.97×104 m2，真空預壓過渡區(qū)面積3.6×104 m2，換填區(qū)面積3.93×104 m2。

通過地基處理后進行現(xiàn)場取土、十字板抗剪強度，載荷試驗等檢測項目，檢驗地基處理加固效果，以便進行后續(xù)工程項目設計。

2 研究內容及目的

2.1 研究內容

根據(jù)項目性質，本工程地基處理過程中包含了地表沉降、深層土體分層沉降、深層土體中孔隙水壓力、真空預壓地基處理后取原狀土樣、地基承載力等檢測監(jiān)測項目。

2.2 研究目的

通過對本工程地表及深層土體沉降、孔隙水壓力的消散、土壤力學指標的變化、淺層平板載荷試驗檢測值等指標的檢測/監(jiān)測，對真空預壓施工效果進行評價分析。

3 區(qū)域地質概況

根據(jù)本工程取土資料顯示，本場地埋深在40.0 m以內，地基土按成因年代可分為以下6層，按照力學性質可進一步劃分為12個亞層：①人工填土層，②全新統(tǒng)中組海相沉積層（Q42m），③全新統(tǒng)下組陸相沖積層（Q41al），④全新統(tǒng)下組陸相沖積層（Q41al），⑤上更新統(tǒng)第四組濱海潮汐帶沉積層（Q3dmc），⑥上更新統(tǒng)第三組陸相沖積層（Q3cal）。

4 研究方法

本工程高程系統(tǒng)采用濱州港理論最低潮位，根據(jù)本工程周邊的測量基準點，利用水準儀對基準點之間進行往返觀測，求出基準點之間的閉合差，建立高程系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，在地基施工區(qū)域范圍50 m外設置工作基點，并根據(jù)現(xiàn)場情況利用已知測量基準點定期對工作基點進行校核，確保獲取的研究數(shù)據(jù)質量可靠。

4.1 地表沉降

為確保研究數(shù)據(jù)有足夠高的精度，能夠滿足研究需要，本試驗區(qū)采用進口萊卡水準儀進行地表沉降觀測。

根據(jù)現(xiàn)場情況，將沉降觀測路線布設成網(wǎng)狀形式，以便進行平差處理，提高觀測精度，求得各點高程。在地基加固過程中測出各觀測點高程為Hn，則高差ΔH＝H0－Hn即為沉降值。外業(yè)觀測結束后，及時整理每次測量觀測點的高程，進而計算出各觀測點的累計沉降值。

4.2 分層沉降

為了解預壓期間深層土體不同土層的沉降情況，依據(jù)設計圖紙及現(xiàn)場情況布置分層沉降在預壓區(qū)內，分層沉降觀測標（磁環(huán)）垂向布置，并根據(jù)現(xiàn)場地勘報告，將磁環(huán)布設于不同土層的分界面處。在深層土體分層沉降觀測儀器埋設完成后，真空預壓地基處理開始前，用高精度水準觀測儀測出分層沉降管的管口高程，用分層沉降監(jiān)測儀器測出管口以下各個磁環(huán)的深度，通過管口高程以及各磁環(huán)的深度計算出各個磁環(huán)的初始標高。以后每次進行沉降觀測時，用高精度水準儀測出管口高程，用沉降觀測儀測出管口以下各個磁環(huán)的深度，將采集到的原始數(shù)據(jù)記錄到專用記錄表格中，以備查驗，同時換算成各磁環(huán)的標高，計算出地表下不同土層的沉降值。

4.3 孔隙水壓力

為掌握預壓過程中軟土的孔隙水壓力消散情況，依據(jù)現(xiàn)場情況采用鉆孔埋入法布設孔隙水壓力計。孔隙水壓力計為鋼弦式，采用弦式接收儀進行觀測。

觀測方法：采用正弦式數(shù)據(jù)采集儀測出預先埋設的各孔隙水壓力測頭的即時頻率，將每次觀測的數(shù)據(jù)記錄在專用記錄表內，作為原始記錄備查，同時根據(jù)采集到的孔隙水壓力測頭的即時頻率，計算出該點的即時孔隙水壓力，并對孔隙水壓力變化情況進行分析，研究加固過程是否正常。

4.4 地下水位

為掌握預壓過程中加固區(qū)周邊地下水位降深情況，依據(jù)現(xiàn)場情況采用鉆孔埋入法布設地下水位觀測孔。用高精度水準儀測出預先埋設的水位管的管口高程（標高），用水位儀測出管內水位的深度，計算水位初始標高。以后每次同樣利用水準儀和水位儀聯(lián)合觀測，得出即時水位的高程，計算出水位相對變化值。

4.5 深層水平位移

監(jiān)測深層土體水平位移可掌握土體的運動規(guī)律及施工區(qū)域周邊土體位移變化規(guī)律，及時通知試驗項目參建各方，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化，及時調整施工強度，確保圍堰安全穩(wěn)定，防止失穩(wěn)滑坡。

先用鉆探機械設備進行泥漿護壁成孔，孔徑應等于或大于89 mm。在不同的點位，需要根據(jù)地層的不同，埋設不同深度的測斜，原則上，測斜管的底部必須買入硬土層中，同時，在埋設之前，測斜管需要預先連接好，在測斜管連接的位置以及測斜管底部，需要嚴密的包裹防水膠帶，防止測斜管內滲入泥漿砂子等。測斜管應豎向垂直，同時，測斜管內有垂直方向的兩組導向槽，在埋置時需要保證其中一組導向槽與試驗項目關注的深層土體水平位移方向平行，測斜管埋設完成后，在測斜管與鉆孔孔壁之間灌入中粗砂，保證測斜管與周邊土體形成整體，在放入儀器進行觀測時，保證測斜管穩(wěn)固可靠，最后在管口配保護蓋，并做好顯著標志，防止破壞。

在西側圍堰與南側圍堰外側埋設測斜管，目的是監(jiān)測土體側向位移，可掌握不同深度土體的運動規(guī)律及預測圍堰穩(wěn)定的影響，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)隨時調整施工強度，以確保圍堰結構的安全和穩(wěn)定。

4.6 地基承載力

本次試驗采用的裝置為壓重平臺反力裝置，在平臺上放置堆載塊，試驗加載采用油壓千斤頂。

試驗記錄：采用手動加載方法，人工觀測和記錄沉降。

（1）試驗點位。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，每個加固區(qū)選取一個試驗點位。在本試驗項目的實驗點位，表面用中粗砂層找平，砂子的厚度不超過20 mm。地基處理完成后，各區(qū)布置平板載荷試驗1個點，荷板面積為1.0 m×1.0 m，試驗要求地基承載力特征值不小于80 kPa。經(jīng)試驗加載至160 kPa，需要試驗各區(qū)沉降是否能達到穩(wěn)定，若穩(wěn)定狀態(tài)下，地基土體未出現(xiàn)破壞，試驗結果滿足承載力特征值不小于80 kPa。

（2）試驗方法。依據(jù)技術要求，檢測過程及主要步驟簡述如下：①選取荷載板，選取1.0 m2荷載板，在擬試壓表面用中粗砂找平，厚度不超過20 mm。②加載，針對本工程實際情況，采取堆載加載。加荷分級平均劃分為10級。采用千斤頂加載，采用百分表記錄沉降。③數(shù)據(jù)采集，每級加荷后，按間隔10、10、10、15、15 min讀取沉降變形量，以后每間隔半小時測度一次。④穩(wěn)定標準，在連續(xù)兩個小時內，每小時沉降小于0.1 mm時，判斷為穩(wěn)定，可加下一級。⑤終止條件，當達到以下條件，即可終止加載：

A承載板周圍的土明顯地側向擠出；

B沉降急劇增大，荷載-沉降曲線出現(xiàn)陡降段；

C在某一荷載24 h內沉降速率不能達到穩(wěn)定標準；

D沉降量與承載板寬度或直徑之比大于6%；

E達到設計的要求值。