地基處理試驗區淺層處理監測、檢測成果分析

1.引言

依托于大連臨空產業園填海造地工程納泥區地基處理項目，根據《大連臨空產業園填海造地工程納泥區地基處理試驗區監測及檢測技術要求》，為掌握試驗區地基處理效果，并檢驗設計方案的可行性，進一步優化設計、指導施工，在地基處理期間進行監測與檢測。淺層地基處理監測及檢測的工作內容主要包括地表沉降、膜下真空度、分層沉降、水位、孔隙水壓力、加固前后取土、原位測試等，分析預壓前后土的物理力學指標變化情況，判斷淺層地基處理效果。

2.工程概況

大連臨空產業園填海造地工程納泥區地基處理項目，納泥區共布置2個試驗區共計9600m2，每個試驗區分為3個試驗單元，兩個試驗區經過淺層真空預壓形成具有一定承載力的工作面后進行深層處理，納泥區目前吹填淤泥厚度約10.5m（試驗1區、試驗2區地質不同，部分排水板型號等不同，根據數據反映情況，本次采用1區為典型示例進行說明）。

本次地基處理試驗的主要目的是通過現場試驗分析評價不同地基處理方案的適用性及地基處理效果，并對其工期、造價進行評估，為機場一期用地和遠期機場跑道大面積地基處理提供參考。

3.監測、檢測數據分析

3.1 插板前后高程測量

根據設計要求，對納泥區試驗區進行10m×10m網格高程測量，測量內容包括打板前、打板后工作墊層頂面高程。2018年6月10日，我方進行該區域打板前高程測量，實測場地平均高程約4.51m；2018年7月3日進行打板后高程測量，實測場地平均高程約4.48m。通過打板前后測量結果平均值比較分析，打板施工對場地并未產生十分明顯的沉降。（根據工程概況描述，各個試驗區根據數據反映情況，本次數據采集均采用1區為典型示例）

表1 監測及檢測內容、工作量及配備的儀器設備見表

3.2 淺層處理結束后高程測量

2018年9月23日，我方進行淺層處理結束后的高程測量，實測場地平均高程約3.91m，與打板前測量結果比較分析，平均沉降值為0.6m。

3.3 分層沉降監測

根據設計要求，在納泥區試驗區設置分層沉降監測點2組，位于加固區中間，沿深度共計設置3個分層沉降測點，對各深度土層累計沉降量進行匯總。

2018年6月10日，分層沉降埋設點位的地面初始高程為4.50m；2018年7月13日抽氣開始，分層沉降埋設點位的地面高程為4.43m；2018年9月18日預壓結束，分層沉降埋設點位的地面高程為3.84m。該點位地表沉降總量為0.66m，其中插板階段沉降量0.068m，真空預壓階段沉降量為0.592m。由于真空壓力自膜面向下傳遞，與深層土體相比，淺表土層壓縮量更大，地基處理效果更明顯。

3.4 表層沉降監測

根據設計要求，在納泥區試驗區設置分層沉降監測點，均布位于加固區，各點位沉降—時間曲線見圖1，沉降速率—時間曲線見圖2。

圖1 表層沉降曲線圖（示例）

圖2.表層沉降速率曲線圖（示例）

根據監測曲線，2018 年7月13日至2018年9月18日真空預壓期間，15 個沉降點數據中最大沉降值為0.686m，最小值為0.415m，沉降速率平均值由初期的0.026m/d降低至0.005m/d。根據淺層處理階段表層沉降結果分析，淺層抽真空末期，沉降速率平均值仍然保持在＞0.004m/d，至觀測結束時沉降仍未收斂。

3.5 孔隙水壓力監測

根據設計要求，在納泥區試驗區設置孔壓監測點2組測點，位于加固區中間，沿深度共計設置3個孔壓測點。

根據數據統計，從不同深度孔隙水壓力消散曲線可見，真空壓力是從膜面逐漸向下傳遞的，后期隨著真空預壓時間的延續，真空壓力傳遞逐漸穩定，孔隙水壓力曲線呈現緩慢下降趨勢，各監測點最終消散總量為：U(-0.5)10.8kPa、U(-2.5)10.1kPa、U(-5.0)7.3kPa，表明在抽真空過程中孔隙水排出速度較慢，孔壓降低幅度較小，土體中超靜孔壓未完全消散，尚有大量孔隙水在承重。

3.6 水位監測

根據設計要求，在納泥區試驗區內設置水位監測點2個測孔，位于加固區中間，在納泥區試驗區外設置水位監測點1個測孔。

根據數據統計監測曲線，在整個真空預壓施工期間，預壓區內、外水位管水面高程最大值為4.612，出現在區內；最小值為4.034，出現在區外；水位變化最大值為0.4m，最小值為0.16m，出現在區內。在地基加固過程中，加固區內、外地下水位較為穩定，納泥區試驗區內略有波動，表明加固區內、外地下水位存在一定連通，壓膜溝未能完全切斷加固區內、外的水力聯系。

3.7 泥下真空度監測

根據設計要求，在納泥區試驗區內設置泥下真空度監測點5個測點，4個位于加固區四周，1個位于加固區中心。

根據數據統計監測曲線，在整個真空預壓施工期間，納泥區試驗區泥面下10公分處真空度最大值為75kPa，最小值為0kPa，真空壓力波動較大，期間由2018年8月20日前后現場短暫斷電，致使真空壓力讀數接近于0，淺層真空預壓后期，真空表讀數逐漸緩慢升高，表明加固區內真空壓力已逐漸由膜下向淺部土體淺部傳遞。

4.淺層處理檢測結果分析

納泥區試驗區地基淺層處理根據設計要求，在納泥區試驗區設置淺層處理前、淺層處理后十字板各3個測點。各檢測點通過鉆孔取樣、靜力觸探、十字板監測等，根據淺層處理前后取樣、原位測試結果分析，納泥區試驗區吹填淤泥含水量高、孔隙比大、壓縮性高、密度小、強度低、滲透性小，經過淺層真空處理后，其淺層0m～1m深度部分孔位土樣含水率降低幅度、土體強度升高幅度較大，土體承載力提高顯著；1m～5m深度部分孔位土樣含水率降低幅度、土體強度升高幅度較小，土體平均承載力≦50kPa。

5.總結

納泥區試驗區吹填淤泥整體呈現出含水量高、孔隙比大、壓縮性高、密度小、強度低、滲透性小等特點，經過真空預壓處理，雖然地基發生了較明顯的沉降變形，但插板期間產生沉降較小，預壓初期日沉降量較大，末期較小，沉降速率平均值仍然保持在＞4mm/d，至觀測結束時沉降仍未收斂。

吹填淤泥淺部0-1 m深度承載力與處理前相比承載力提升較大，1-5m深度承載力提升較小，土體平均承載力≦50kPa。

吹填淤泥的物理力學特點致使在抽真空過程中孔隙水排出速度較慢，孔壓降低幅度較小、土體中超靜孔壓不易消散，土體中尚有大量孔隙水在承重，預計深層處理預壓時間也必然會相對較長，各方面成本也會相應提高。

經過淺層處理后，場地滿足機械設備進行深層插板的施工要求。