某碼頭后方陸域軟基處理的設計與計算

胡為國

(安徽省交通勘察設計院有限公司，安徽合肥 230001)

1 概述

目前，軟基處理的方法有很多，如換土墊層法、反壓法(適合淺層處理)，排水固結法(堆載、真空預壓、塑料排水管)，強夯、振沖及打樁等。其中，塑料排水法加固軟基的機理是采用插板機將塑料排水帶插入軟基中，在上部預壓荷載作用下，軟土中空隙水由塑料排水帶向上排到上部鋪墊的砂層(或水平塑料排水帶)中，向下游排出，以加速軟基固結。

2 工程概況

2.1 設計背景

工程區左側為湖區，右側為回填形成的環湖西路，場地起伏較大，土層分布變化也較大。考慮到工程區存在較厚的淤泥質粉質粘土層，擬采用塑料排水板排水固結+分層碾壓法進行地基處理，回填至高程約21.0 m，達到設計的碼頭后方陸域要求。為了合理的設計地基處理方案，考慮淤泥質粉質粘土層分布的特點，將工程區域分為三種類型。各類型的特點描述如下:類型1，原場地標高較低，約在8.0 m～9.0 m，有較厚的淤泥質粉質粘土層分布;類型2，原場地標高較低，約在9.0 m～13.0 m，無淤泥質粉質粘土層或有較薄的淤泥質粉質粘土層分布;類型3，原場地標高較高，為山包，無淤泥質粉質粘土層分布。

2.2 工程勘探

為了確定軟土的分布位置，勘察部門以約35 m×75 m的網格布置鉆孔，其中類型1和類型2處的鉆孔布置較少，類型3處較密。

3 地基處理

3.1 地基處理方法

本工程場地清表后，測量放線，在類型1區鋪砂墊層并打設塑料排水板;采用挖掘機陸上開挖，運至施工場地分層回填，分層碾壓形成后方陸域。各類型區施工流程見圖1。

3.2 地基處理沉降分析

1)沉降計算。以ZK23號孔為例進行沉降計算。因本工程為分級堆載，故分別對原場地內的土體和回填土進行沉降和固結度計算。

其中，S為各階段的總沉降，m;ei1為第i層土中間位置處自重荷載(P1)下的孔隙比(根據e—p曲線得);ei2為第i層土在中間位置處自重荷載和附加荷載(P2)作用下的孔隙比(根據e—p曲線得);hi為第i層土的厚度，m;Ut為固結度。

2)固結度計算:根據JGJ 79-2002建筑地基處理技術規范中5.2.7，分級加載條件下，固結時間為t時，對應的總荷載的地基平均固結度計算公式如下:

其中，ˉUt為t時刻地基的平均固結度;qi為第i級荷載的加載速率，kPa/d;∑Δp為各級荷載的累加值，kPa;Ti－1，Ti分別為第i級荷載加載的起始和重視時間(從零點起算)，d，當計算第i級荷載加載過程中某時刻t的固結度時，Ti改為t;α，β均為參數，根據地基排水固結條件按規范中所列公式取值。本工程地基沉降計算結果見表1。

圖1 各類型區施工流程圖

表1 計算結果表

3)回填陸域邊坡穩定計算。考慮到回填陸域只有可能往湖區側滑移，其邊坡穩定計算采用如下3個計算工況:設計高水位迎水坡、設計低水位迎水坡和施工期迎水坡，對應水位及計算結果見表2。由表2可看出，回填陸域邊坡是穩定的。

表2 回填陸域邊坡抗滑穩定計算成果表

4)施工期注意事項。回填土方時要均勻回填，分層碾壓密實，并向湖區方向設置0.5%的排水坡面。回填速度根據要求進行控制，在回填過程中對側向變形進行觀測，一旦發現側向變形過大，則要減小加載速度或停止加載，休止一段時間后再回填。

4 監測與檢測

4.1 沉降監測

在工程區域埋設沉降觀測板，臨建設區域邊界的沉降板可根據現場情況(適當調整)布置。監測:沉降板埋設并穩定后測取初始值，回填土12.0 m，16.5 m和21.0 m標高時各監測1次，地基處理完畢后，第一個月內1次/周，以后1次/兩周。檢測標準:地面沉降速率每晝夜不大于1.5 cm。穩定標準:當連續兩個月觀測沉降量平均不超過5 mm時，方可進行路面鋪筑工作，堆場等場區鋪筑參照此標準執行。施工結束，根據場區功能需要選取一定數量的測點作為永久監測點。

4.2 水平位移監測

在回填土過程中設置水平位移觀測點進行監測，回填至高程12.0 m可按24 h水平位移大于10 mm作為停止加載控制標準;后期回填時以24 h的水平位移大于5 mm作為停止加載控制標準。填筑速率應以水平位移控制為主，如超過此限應立即停止填筑。

4.3 承載力檢測

地基處理結束后在回填的頂面山皮石上進行載荷板試驗，驗證處理后的承載力是否滿足要求。同時，根據豎向沉降板觀測數值，確定施工的沉降變形。

5 結語

工程區場地起伏較大，土層分布變化也比較大，軟基分布不均勻，為節省工程投資并確保工程的安全性，首先要確定軟基的分布范圍，有針對性的采用不同的地基處理方法，并在施工期及施工結束后一段時間進行監測，控制變形。采用塑料排水板排水固結+分層碾壓法進行本工程地基處理的設計對同類工程具有一定的指導意義。

［1］JTS 206-1-2009，水運工程塑料排水板應用技術規程［S］.

［2］河海大學，江蘇寧滬高速公路股份有限公司.交通土建軟土地基工程手冊［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［3］錢家歡，殷宗澤.土工原理與計算［M］.第2版.北京：水利水電出版社，1993.

［4］王 強.塑料排水預壓法加固軟基機理及沉降計算方法研究［D］.南京：河海大學碩士論文，2001.

［5］鄧禮久，金亮星，羅嘉金.塑料排水堆載預壓法處理軟基的固結效果［J］.鐵道科學與工程學報，2013，10(3)：69-73.

［6］黎 玉，王齊福.塑料排水板堆載預壓法軟基加固監測分析［J］.福建建筑，2010，147(9)：80-82.