堆載預壓法中固結度和沉降的計算

摘 要：在用堆載預壓法處理軟基時，大多用土體固結度和承載力指標來評價地基處理效果。結合舟山金塘大浦口集裝箱碼頭工程堆載預壓工程現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，本文介紹了2種軟基的固結度的計算方法，并進一步分析了各種計算方法間的適用性，為今后相關的監(jiān)測工作提供參考。

關鍵詞：堆載預壓法，固結度，孔隙水壓力

中圖分類號：TU447 文獻標識碼：B 文章編號：

堆載預壓排水固結法以土料、塊石、砂料或建筑物本身（路堤、壩體、房屋等）作為荷載，對被加固的地基進行預壓。軟土地基在此附加荷載作用下，產(chǎn)生正的超靜水壓力。經(jīng)過一段時間后，超靜水壓力逐漸消散，土中有效應力不斷增長，地基土得以固結，產(chǎn)生垂直變形，同時強度也得到了提高。本文結合某港口后方堆場軟基處理工程的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用2種常用方法推算地基的固結度，并通過對比分析它們之間的差異，為今后的工程提供參考。

1工程概況

寧波-舟山金塘大浦口集裝箱碼頭工程位于金塘島的西南側，陸域縱深約1000m，陸域形成總面積243.4萬m2，其中填筑面積202萬m2。金堂大浦口后續(xù)工程陸域吹填工作已于2008年完成，并打設了排水板，排水板間距1.3m，排水板平均長度27.35m。為堆載預壓地基處理取得更合理設計參數(shù)及驗證排水板實際性能，特設置地基處理試驗區(qū)。現(xiàn)取代表性的第一區(qū)域進行現(xiàn)場監(jiān)測，監(jiān)測點位布置如圖1所示。

根據(jù)設計資料，堆載采用分級加載，共分3級，每級堆載厚度2.5m，每級荷載40 kPa，加載共歷時75天達到恒載。至設計要求的持載標高后，恒載暫定保持60d左右，通過監(jiān)測達到設計卸載要求后方可卸載。所選一區(qū)從2012年8月5日開始進行預壓加載，10月20日達到恒載。現(xiàn)在選取堆載一區(qū)12月20日左右的監(jiān)測資料計算該區(qū)域的固結度，以評估卸載的可能性。

2 根據(jù)最終沉降量計算

軟土地基在堆載預壓下的最終沉降量由3 部分組成，包括瞬時沉降量（Si）、固結沉降量（Sc）和次固結沉降量（Ss）。最終沉降量的計算方法有分層總和法、曲線擬合法、彈性理論法等多種，這里以曲線擬合法中的指數(shù)曲線法為例說明利用最終沉降量來計算該區(qū)域的固結度。

從實測的沉降S～時間t 曲線上選擇加恒載后任意3 個時間點t1，t2 和t3，相應沉降量為S1，S2 和S3，其中，t3-t2=t2-t1，可以推算出最終沉降量為[3]：

從實測的S-t 曲線推算最終沉降量時，為了減小誤差，一般需選取3 組不同的（t，S）取平均值，選取的時間間隔盡可能大些，此外，連接S-t 曲線時，應力求使曲線光滑，成為規(guī)律性較好的曲線，根據(jù)以上方法計算的代表性測點的最終沉降量，見表1所示。

據(jù)推算的最終沉降量計算。根據(jù)某時刻的實測沉降Sd與最終沉降量 之比可以確定固結度，即：（3），計算結果見表1所示。

3 根據(jù)孔隙水壓力來計算

不同深度超靜孔隙水壓力測點的超靜孔壓實測值與時間曲線 ～ t 見圖2（整個堆載預壓區(qū)共有4個孔隙水壓力孔，這里選取一區(qū)里的3#孔位）。

由設計資料可知土體（填高7.5m）外加荷載值 取120 kPa，計算不同深度處的土體固結度（見表2）。

4 固結度計算結果分析

計算固結度的目的在于檢驗處理效果能否達到設計要求（固結度不小于85%，地表沉降速率連續(xù)10天小于2mm/ d）。如滿足要求即可提交卸載建議，否則應繼續(xù)預壓與監(jiān)測。

（1）兩種方法計算出的固結度存在可比性，但明顯按最終沉降量方法計算時比較復雜，其結果的準確性受之前長期監(jiān)測結果的精度影響大，且計算方法不同時其結果可能相差很大。

（2）根據(jù)一區(qū)3#測點的孔壓～時間實測曲線 ～t分析可知，不同深度處的超靜孔隙水壓力隨外加荷載（堆載）的增加而呈突然上升→ 緩慢下降 → 突然上升→ 緩慢下降的變化規(guī)律，真實地反映了土體排水固結過程。

（3）根據(jù)2012 年12 月20 日的實測值，分別結算不同深度孔隙水壓力測點的固結度。3#測點實測結果表明，深度15.3 m 以上土體的固結度接近設計要求的0.85；而深度15.3 m 以下土體的固結度遠小于0.85。

5 結論

（1）可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)最終沉降量計算的固結度，與孔隙水壓力的計算結果基本上存在可比性，從而進一步驗證了固結度計算結果的可靠性，為施工提供了可靠依據(jù)。

（2）鑒于孔隙水壓力推算固結度較為簡單方便，且具有較高的精度。因此，施工過程中，可

以利用實測的孔隙水壓力-時間變化曲線推算固結度，用來指導施工，實現(xiàn)信息化管理。

（3）從實測成果看，場地一區(qū)堆載預壓總體達不到設計卸荷要求，需繼續(xù)預壓和監(jiān)測。

參考文獻

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作者簡介

李博（1986-），男，武漢理工大學交通學院2011級碩士研究生，研究方向為道路與鐵道工程，E-mail：lib3001@163.com，

（作者單位：武漢科技大學城市學院）