灘涂圈圍區地基處理及變形分析

黃 銳

(同濟大學，上海 200092)

灘涂圈圍區地基處理及變形分析

黃 銳

(同濟大學，上海 200092)

基于寶鋼灘涂圈圍區域地基處理及觀測結果，分析了沉降觀測數據隨時間和荷載的變化規律，以及沉降因素的影響，實踐表明，采用塑料排水板堆載預壓法處理深層軟土地基，取得了較好的效果。

軟土地基，荷載，監測，沉降

1 工程簡介

寶鋼灘涂圈圍區域道路及橋梁工程位于上海市寶鋼分公司廠區內灘涂新近圈圍區域內。項目內容包括3 227 m長的新建江堤和1.07 km2的圈圍陸地。圈圍的同時在圍內吹填砂至3.35 m標高，然后再往圈圍陸地堆填土方至4.2 m標高。灘涂圈圍項目完成后，擬于圈圍區域分期建設道路等基礎設施。道路工程包括部分在新圈圍陸地內的經五延路、緯六路、渣三路和沿著新建江堤內側布置的經四支路、緯七路。道路中心線設計標高6.0 m～7.0 m，道路設計荷載為公路Ⅰ級和平均軸重28 t的框架車。路基寬度為15 m～20 m，考慮管線用地，合計寬度27 m～60 m。道路概況圖見圖1。

2 工程地質條件

根據勘察報告鉆孔資料揭露，擬建場地“生地區”屬新近填土，平均厚度達8 m～10 m，場區內土層詳細分布見圖2。

擬建場地地下水屬潛水類型，主要賦存于①和③2之中，大氣降水的垂向滲入與長江江水的側向補給為其主要補給來源。勘察期間測得地下水穩定水位埋深為0.67 m～6.20 m，因潛水位隨季節、氣候、潮汐而有變化，故道路設計和抗浮設計時宜從回填土完成面滿水位計算。

本標段中需要處理的主要土層為淤泥質粉質粘土層③3和淤泥質粘土層④。由于該兩層地基土含水量大，壓縮性高，透水性差，平均厚度約15.5 m，在較大的回填荷載及使用荷載作用下會產生相當大的沉降，而且沉降延續時間長。地基土強度低，地基承載力和殘余沉降均不能滿足工程構筑物的使用要求。

為了改善“生地區”地基土的巖土工程特性，保證道路地基承載力和道路路基工后沉降滿足相應規范和設計要求，擬采用堆載預壓[1]聯合塑料排水板的方法對軟土地基進行加固處理。

3 地基處理及監測方案

3.1 堆載預壓方案

考慮到場地吹填土顆粒為粉細砂，滲透系數較大，可作為水平排水層，因而不另設水平排水砂墊層。然后對道路區域和管線布置區域進行堆載預壓，區內填土高度均按+7.0 m～8.0 m計，采用分級加載施工方式。預壓荷載滿載后進行沉降觀測，直到地基固結度達到設計要求，且沉降速率符合規定。最后卸載(填土)推平至強夯起始面標高5.7 m～6.7 m，采用普夯作業方式，對場地表層振動碾壓整平至地基加固成型面標高5.2 m～6.2 m。經地基處理效果檢測合格后，可進行道路面層結構的施工。

3.1.1 排水系統設計

1)豎向排水體：采用塑料排水板，型號為C型，寬度為100 mm，厚度為4 mm，縱向通水量為45 cm3/s；塑料排水板正方形布置，間距1.4 m，打設深度24 m，板底標高約為-19.2 m，打穿第④層；2)水平排水體：利用①1-2層沖填砂層。

排水板布設圖見圖3。

3.1.2 荷載系統設計

本工程的施工荷載采用場地附近堆放的雜質土，分級進行加載。各路段具體加載歷程及填土高度如圖4所示，分別從三個位置對緯七路的堆載歷程進行描述。從圖4中可以看出：經五北支路最早填土加載，最早滿載進入預壓期；緯七路最晚開始填土加載，也最晚滿載進入預壓期；經五延路的加載歷程比較復雜。

3.2 地基處理施工監測方案

在地基處理堆載施工之前，首先進行包括監測設施埋設在內的監測準備工作。堆載施工開始之后，跟蹤監測地表沉降、地層分層沉降、深層水平位移、地下水位及孔壓等參量隨地基處理進行的變化情況，為卸載和地基處理后續施工提供依據。

3.2.1 施工監測的內容與監測點布設

在地基處理堆載預壓作業前，需布置監測元件和監測設施，具體監測項目和監測點數量如表1所示。

表1 監測項目和監測點數量表

3.2.2 施工監測及頻率

各監測項目的觀測須嚴格按照操作規程和技術要求進行。在地基處理各項施工期間應加強觀測，利用實測數據分析判斷地基固結進程，控制施工節奏。采用的施工監測頻率見表2。

表2 監測頻率表

4 地基變形的理論計算與分析

在經五北支路堆載之前，位于其東面、緯七路南面的停車場旁，曾有過大面積填土堆載，歷時約一個月，該填土即為現在的經五北支路處堆土。根據現場情況，現將其概化，以方便定量估算出該堆載作用下經五北支路地基的變形情況及對后期地基處理效果的影響。

近似考慮堆載為矩形均布荷載，寬度為20 m，高3 m，長度與經五北支路長度相當，計200 m，堆土重度取17 kN/m3，距離經五北支路1 m。

經五北支路下地層分布：第①層為雜填土，厚度為3.5 m；第③層砂質粉土，深度為10.3 m；③3層為淤泥質粉質粘土，層底深度為12.8 m；④層淤泥質粘土，層底埋深22.5 m。參考勘察報告，并結合我方進行的原狀土室內固結試驗結果，將其物理力學指標列于表3。

表3 土性參數表

現在計算在該堆載作用下，在經五北支路下各層深度處引起的附加應力。

如圖5所示，按角點法計算土中附加應力[2]。

σz=σz(Aeag)+σz(Aebh)-σz(Afdg)-σz(Afch)

(1)

對應各層深度，查表確定豎向應力系數αa，并計算經五北支路中心點A下各個深度的附加應力值，結果列于表4。

表4 附加應力值

選取28號鉆孔進行計算，各層地基土厚度見表4，近似取地下水位為2.0 m。沉降計算方法按分層總和法，沉降修正系數取1.2[3]。得到最終沉降量。

路旁前期堆載歷時按一個月考慮，計算期間經五北支路處的固結度及沉降量。按Terzaghi方法計算固結度[4]。

表5 堆載前固結度計算

從表5的計算結果可知：當在經五北支路旁堆土1個月，③3層孔壓消散為21.4%，第④層只完成19.1%。此時，地基已完成的沉降量為1.4 cm。

5 結語

通過對軟土地基在堆載作用下變形和孔壓的監測及監測結果分析，可以得到如下結論：1)在堆載應力作用下，地表沉降前期沉降很快，但之后地表沉降主要由下伏軟土層的固結變形完成，沉降速率較慢，軟土層的主固結需要大約6個月完成；2)從分層沉降觀測結果來看，場地地表沉降主要由軟土層的固結變形組成。淺部吹填土層和雜填土層的壓縮變形較小，而且在滿載后很快完成；3)場地應力歷史較復雜，由前期吹填土和雜填土引起的軟土層中超孔壓消散較慢，在進行地基堆載預壓施工時，尚未消散完畢。此時測得的孔壓值并非土中靜止孔壓，而是包括各種因素引起的超孔壓。孔壓監測后期算得的負超孔壓應該是合理的。

[1] 李明英.真空聯合堆載預壓法軟基處理的固結特性及沉降研究[D].北京:中國石油大學碩士學位論文，2008.

[2] 錢家歡,殷宗澤.土工原理與計算[M].第2版.北京:中國水利水電出版社,1996.

[3] GB 50007-2002，建筑地基基礎設計規范[S].

[4] Terzaghi,K..Die Berechnung der Durchlassigkeitszifer des Tones aus dem Verlauf der Hydrodynamischen Spannungsercheinungen,Sitsber.Akad.Wiss.Vienna,Abt.Ila,1923,132(3/4):125-138.

[5] 陳春銀.真空聯合堆載預壓法處理軟基[J].山西建筑，2013，39(1)：43-44.

Thefoundationtreatmentanddeformationanalysisonmudflatenclosurearea

HUANGRui

(TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

Based on the treatment and observation results of Baosteel mudflat enclosure area, this paper analyzed the change law of settlement observation data with time and load, and the influence to settlement factors, the practice showed that using plastic drainage board pre-loading treatment of deep soft soil foundation, achieved good results.

soft soil foundation, load, monitoring, settlement

1009-6825(2014)33-0039-03

2014-09-15

黃 銳(1989- )，男，在讀碩士

TU441.6

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