某碼頭堆場軟基真空堆載聯合預壓設計及加固效果分析

摘 要：結合某碼頭堆場軟基真空堆載聯合預壓處理工程，根據軟基處理設計方案，從監測與檢測兩方面分析了地基加固效果，根據監測檢測數據對設計方案進行評估。結果表明：真空堆載聯合預壓法能有效縮短工期，軟土地基各項指標得到明顯改善，承載力滿足設計要求，處理效果較好。

關鍵詞：堆場；真空聯合堆載預壓；設計；效果評價

1 軟基處理設計

1.1 工程地質條件

項目碼頭堆場場地圍海造陸形成，下部分布較為深厚的欠固結淤泥及淤泥質土軟土，上部覆蓋層為花崗巖風化土，堆場地基土質分層情況如表1所示。

1.2 軟基處理設計方案

主要設計參數如下：（1）處理范圍：堆場區域范圍外延5米。（2）排水系統：豎向排水系統：插設塑料排水板，穿過淤泥質土層進入粉質黏土層，排水板間距1.2m，梅花形布置；水平向排水系統：上覆土層上鋪設1.2m厚砂墊層，與豎向排水板形成密閉的排水系統。（3）堆載高度：堆載分兩次進行，第一次堆載高度1.0m，第二次堆載高度0.8m。第一級堆載在真空度穩定到80kPa后施加，每次堆載要分層填筑。（4）密封：密封膜采用3布2膜，即底層為長絲無紡土工布，頂層要采用編織土工布，中層要選擇短絲無紡土工布，每2層土工布中間為PE密封膜。

2 現場監測數據分析

2.1 沉降觀測

整個堆場區域共布置沉降觀測點36個。實測數據表明：堆載過程中，沉降量逐漸增大，堆載完成后沉降速率逐漸減小，逐步趨于穩定，開始抽真空后，沉降量又開始增加，在真空穩定前后，沉降速率出現拐點大，但沉降量繼續增加，加固后期沉降速率明顯減小并趨于穩定。不同位置的監測點沉降量不同，地表沉降反映了軟土在真空堆載聯合預壓下發生固結壓縮，隨著含水量降低，軟土有效應力增加，軟基強度開始增加。本項目部分典型沉降點沉降量情況詳見表2。

2.2 孔隙水壓力

在堆場區域布置了6組孔隙水壓力監測點，觀測堆載及抽真空過程中，軟基中孔隙水壓力的變化。依據現場孔壓監測數據：軟基中的超靜孔隙水壓力單純的抽真空階段，其超靜孔隙水壓力沿負向逐漸增大，恒壓前后，孔隙水壓力變化速率出現拐點，開始逐步消散，隨時間推移逐漸趨于穩定；開始堆載預壓后，堆載引起的正超靜孔隙水壓力逐步增大，逐步抵消由于抽真空引起的負超靜孔隙水壓力，隨著堆載進行，孔壓逐步向正向增大，隨著堆載完成及時間的延續，孔壓速率出現拐點，并開始逐步消散減小，孔隙水壓力的減小意味著土體有效應力的增加，軟基承載力的逐步提高。

2.3 深層水平位移

在堆場邊界區域布置了6組深層水平位移監測點，觀測抽真空及堆載過程中，軟基土層深層側向擠出情況。據現場深孔位移監測數據：在抽真空過程中，地基土層發生向內部的水平位移，隨著水的排出，土體發生收縮，引起向內位移；隨著堆載逐步增加，向內發展的水平位移開始減小，堆載完成后，深孔位移曲線逐步粘合。說明深層地基土體在抽真空及堆載過程中，沒有發生明顯的側向位移、土體擠出現象。

3 軟基處理效果分析

3.1 靜力觸探試驗

根據加固前后靜力觸探試驗數據，經真空堆載預壓處理后，軟土地基中的淤泥及淤泥質土層的加固效果明顯，比貫入阻力都有一定程度的增長。淤泥及淤泥質土層的PS值增加幅度平均在58%以上，上覆回填土的PS值增加幅度平均在31%以上，各土層強度均有有一定程度的提高。

3.2 十字板剪切試驗

根據加固前后十字板剪切試驗數據，經真空堆載預壓處理后，軟土地基中的淤泥及淤泥質土層不同深度土體十字板剪切強度都有一定程度的增長，Cu值增長幅度在60%至105%之間，軟土地基強度得到增長，地基加固效果得到體現。

3.3 加固前后軟土物理力學指標對比

通過真空堆載預壓前后鉆孔取土室內土工試驗，分析軟土物理力學性質指標的變化，如表3所示。淤泥及淤泥質土處理前后土性參數得到顯著改善，處理效果明顯。

4 結束語

（1）根據現場實測監測數據，碼頭堆場區域計算平均固結度均大于90%，預測工后殘余沉降量小于15cm，孔隙水壓力逐步消散，處理區域深部土體側向擠出現象不明顯。表明在真空堆載預壓下，軟土地基固結壓縮，孔隙水壓力逐步消散，有效應力增加，軟土地基強度得到提高。（2）根據碼頭堆場軟土地基真空堆載預壓處理前后，靜力觸探試驗、十字板剪切試驗，淤泥及淤泥質土層的PS值增加幅度平均在58%以上，上覆回填土的PS值增加幅度平均在31%以上，淤泥及淤泥質土層的Cu值增長幅度在60%至105%之間，表明經處理后，土體強度明顯增長。（3）軟土地基處理前后淤泥及淤泥質軟土含水率下降了36.6%，孔隙比下降了30.4%，干密度增加了30.8%，壓縮系數降低了42.9%，表明經真空堆載預壓處理后，軟土地基各項物理力學性質指標均得到了顯著改善，體現了地基加固效果。（4）綜合各項監測、檢測數據分析表明，采用真空堆載聯合預壓法處理碼頭堆場軟土地基，承載力等各項指標能夠滿足設計要求，軟基處理效果良好。

參考文獻

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