分級堆載預壓在新近吹填土地基處理中的應用

孟 慶 玲

(寶鋼工程技術集團有限公司建筑工程事業(yè)部，上海 201900)

分級堆載預壓在新近吹填土地基處理中的應用

孟 慶 玲

(寶鋼工程技術集團有限公司建筑工程事業(yè)部，上海 201900)

以某新近吹填場地的工程為例，介紹了塑料排水板結(jié)合分級堆載預壓法在灘涂區(qū)域新近吹填土中的應用，工程以場地穩(wěn)定作為主控因素進行分級堆載，并進行沉降和位移、孔隙水壓力、地下水位監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明，塑料排水板堆載預壓法是一種行之有效的處理方法。

塑料排水板，堆載預壓，沉降，位移，孔隙水

塑料排水板堆載預壓加固吹填土地基的原理是排水固結(jié)法。通過堆載加壓和豎向排水通道的共同作用使得飽和軟土固結(jié)，消除大部分沉降，提高密實度和強度[1]。對此方法的應用已進行了大量的研究[2，3]。

本工程場地為新近吹填場地，如采用一次性堆載，可能會造成場地的失穩(wěn)問題，故擬采用分級堆載結(jié)合塑料排水板的方式。

1 工程地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

擬建場地處長江三角洲濱海平原，地貌屬于長江河漫灘～河床地貌。場地現(xiàn)地勢平坦，以勘探孔孔口高程(寶鋼高程)計，地面高程變化在4.74 m～7.16 m之間。其中待處理區(qū)域原為長江灘涂，經(jīng)人工回填成為陸域，表層為新近雜填土，其下為新近吹填砂。

1.2 工程地質(zhì)條件

場地主要分布情況如下：①1-1雜填土：屬新近填土，主要由粘性土、碎石、建筑垃圾、礦渣等組成，土質(zhì)不均勻。平均厚度約為6.5 m。結(jié)構較松散，均勻性差，承載能力較差，未經(jīng)處理，不宜直接使用。①3吹填土：主要成分為長江沖填砂，夾雜少量粘性土，平均厚度2.50 m，最厚4.10 m，結(jié)構松散，為近年新近填積。該層砂土屬均勻性較差和強度較低的地基土；未經(jīng)處理，不宜直接使用。該層砂土存在液化現(xiàn)象。③3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(平均厚度約4.5 m)、④淤泥質(zhì)粘土(平均厚度約8.7 m)：該兩層土均具有高含水量、高靈敏度、大孔隙比、高壓縮性、低強度特性，是上海地區(qū)典型的飽和軟弱地基土。也是場地內(nèi)工程性能最差的土層，并具有觸變和蠕動等不良特性。⑤1-1粘土:平均厚度約4.1 m，其物理、力學性質(zhì)稍好，屬高壓縮性、強度一般的地基土。⑤1-2粉質(zhì)粘土：平均厚度約9.2 m，其物理、力學性質(zhì)稍好，屬中等偏高壓縮性、強度一般的地基土。⑤3粉質(zhì)粘土：其物理、力學性質(zhì)一般，屬中等壓縮性、強度一般的地基土。未鉆透。①1-1層，①3層，③3層，④層是A區(qū)重點地基處理的軟弱土層。

1.3 地基處理方案

本工程場地存在軟弱土層—新近填土層①1-1層，①3層，③3層，④層，總厚度達22.70 m。為保證地基穩(wěn)定性，減少基礎和道路的沉降和不均勻沉降，對該場地采用塑料排水板和堆載預壓聯(lián)合進行地基處理。由于存在深厚的吹填砂層(平均厚度2.50 m)，不再在地表鋪設砂墊層，而直接利用吹填砂層進行水平排水通道。塑料排水板采用正方形平面布置。排水板的長度約為24 m，間距為1.3 m，堆載預壓的填土分兩級，分層填土，第一級填土高度為2.5 m，填土的邊坡坡率為1∶1.5，第二級填土高度為1.0 m～1.5 m，邊坡坡率為1∶1.5，填土表面并修成大約1.0%的橫坡以防積水，并對填土表面碾壓不少于兩遍，以滿足填土表面的壓實度不小于0.9。填土的坡面應捶面防護，以防坍塌。

分級堆載穩(wěn)定性分析：天然地基一次性堆料至設計高度的情況下，其地基穩(wěn)定安全系數(shù)為0.728，計算簡圖如圖1所示。本工程再采用第一次堆載2.5 m，兩個月后堆載1.5 m的方法分二級堆料至設計高度的情況下，各級堆載的地基穩(wěn)定安全系數(shù)為1.267，1.35，故本場地適宜采用分級堆載的方式進行處理。

2 現(xiàn)場監(jiān)測成果分析

為確保堆載預壓時，地基不會發(fā)生失穩(wěn)破壞，同時正確評估地基的固結(jié)情況，評價地基處理效果，預測工后的沉降，以驗證設計，指導信息化施工，制定了施工監(jiān)測方案。監(jiān)測內(nèi)容包括：孔隙水壓力監(jiān)測、地表沉降、邊樁位移、分層沉降、深層土體位移、地下水位、超孔隙水壓力監(jiān)測。其中沉降觀測點6個，側(cè)向位移監(jiān)測點5個，地下水位監(jiān)測點3個。

2.1 原地表沉降分析

地表沉降與時間關系曲線如圖2所示。6個地表沉降點的平均累計沉降量為-678.57 mm。前期2011年11月16日～2011年12月26日沉降速率約為7.31 mm/d，后期2012年3月1日～2012年3月25日平均沉降速率約為1.39 mm/d；2012年1月4日第16次監(jiān)測時，地表沉降及水位變化不大，趨于穩(wěn)定。

塑料排水板施工及前期土方堆載期間，地表沉降變化明顯，后期預壓階段沉降趨于穩(wěn)定。

2.2 邊樁位移分析

場地邊樁水平位移隨時間變化曲線如圖3所示，邊樁位移在土方堆載前埋設好，邊樁點位于堆載土方放坡的坡腳位置。截至2012年3月25日，共監(jiān)測30次。累計最大位移發(fā)生在BZ2點，為166 mm，累計最小位移發(fā)生在BZ1點，為159 mm；3個邊樁位移的平均值為162.0 mm。邊樁位移變化速率穩(wěn)定，前期土方堆載期間變化速率較大，后期趨于穩(wěn)定。

2.3 分層沉降分析

場地分層沉降隨時間變化曲線如圖4所示，分層沉降管與水位管同時鉆孔埋設，截至2012年3月25日，共監(jiān)測30次。由分層沉降曲線可以看出，3個分層沉降孔的測點沉降量比較理想，最上面10 m處沉降環(huán)累計沉降量最大；3個分層沉降管中，F(xiàn)C3累計沉降量最大，為-525 mm，最小的為FC2，為-508 mm，與地表沉降對比印證，相差不大，說明測量數(shù)據(jù)有效。前期土方堆載施工期間變化較大，后期堆載完成后預壓階段變化趨勢穩(wěn)定，變化量不大，目前沉降量已趨于穩(wěn)定，沉降速率達到卸載標準。

2.4 地下水位變化分析

場地地下水位隨時間變化曲線如圖5所示，水位管的埋設在堆載前進行，土方開始堆載時水位有緩慢上升，堆載完成后水位開始下降，后期堆載期間受降雨及長江汛期影響，水位有上下浮動。截至2012年3月25日，累計下降量最大值發(fā)生在SW2，為-76 mm，最小值發(fā)生在SW3，為-29 mm。

2.5 超孔隙水壓力分析

場地超孔隙水壓力隨時間變化曲線如圖6所示，超孔隙水壓力的監(jiān)測在土方開始堆載前埋設完畢，并取得初值，截至2012年3月25日，共監(jiān)測30次。從三個孔隙水壓力孔的監(jiān)測曲線上來看，第一個孔隙水壓力的值有較大浮動，毫無規(guī)律可循，可能在施工過程中失效。第二個土層的孔隙水壓力變化比較快；超孔隙水壓力在土方堆載施工期間上升最明顯，預壓開始后也快速的消散；最上面土層的孔隙水壓力變化不大，上升和消散都比較緩慢。根據(jù)工程進展和天氣變化，也可以看出，降雨對超孔隙水壓力的影響也比較明顯。從KX2，KX3的超孔隙水壓力曲線來看，堆載預壓后期，水壓力趨于穩(wěn)定。

2.6 固結(jié)度計算

本文采用公式S=∑Si=(e1i-e2i)/(1+e1i)Hi進行總沉降量計算。根據(jù)預壓前后地質(zhì)勘察資料計算得到加固區(qū)理論總沉降量為789mm。累計沉降量最大值發(fā)生在DB5點，為-726.3mm；最小值發(fā)生在DB4點，為-647.7mm，固結(jié)度分別為82.1%，92.1%。經(jīng)過129d的沉降固結(jié)，平均固結(jié)度超過85%，處理效果明顯。根據(jù)地勘資料顯示，處理后的地基承載力達到100kPa。故該區(qū)域主廠房內(nèi)荷載較小的設備基礎、小房基礎和地坪可直接落于處理后地基上。

3 結(jié)語

通過分析監(jiān)測成果，得出以下結(jié)論：1)證明對新近吹填土或深厚軟弱淤泥土地基采用塑料排水板聯(lián)合堆載預壓法進行預處理，行之有效。2)塑料排水板堆載預壓處理方法可以大幅提高軟土沉降速率，縮短工期，降低成本。3)采用塑料排水板施工效率高、管理方便、費用較低、經(jīng)濟性好、施工方便、質(zhì)量易于控制。4)該方法適合于大面積深厚軟弱土地基的加固處理，特別適合沿海地區(qū)的軟土地基加固。

[1] 龔曉南.地基處理手冊[M].第3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2] 郭佑雄，汪肇京，邱良芬，等.塑料排水板堆載法在圍海造陸工程中的應用[J].巖石力學與工程學報,2004,23(6):1025-1031.

[3] 姜 弘，沈水龍，鈄逢光，等.塑料排水板處理軟土地基的分析[J].巖土力學，2004,25(S2):437- 440.

Monitoring on hydraulic foudation treated by preloading method with plastic drainage plate

Meng Qingling

(ArchitecturalEngineeringDepartment,BaosteelEngineering&TechnologyGroupCo.,Ltd,Shanghai201900,China)

Introducting the application of plastic drainage plate combined with stratified preloading method in beach area, take the recently hydraulic fill project for example. Putting on stratified load and taking stability as the main factor in this project, monitoring the settlement,displacement, pore water pressure, ground water. The results show that plastic drainage plate surcharge preloading method is an effective treatment method.

plastic drainage plate, preloading, settlement, displacement, pore water

1009-6825(2015)07- 0056- 03

2014-12-22

孟慶玲(1981- )，女，碩士，工程師

TU472

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