張偉帆

近年來沿海港區(qū)飛速發(fā)展，用地緊張，除大面積圍海造陸外，海岸后方湖塘回填造陸也日益增多。湖塘回填造陸地基一般下臥深厚的軟土，具有高含水量、高壓縮性、低強度等性質(zhì)，此類地基在建筑施工前必須進行軟基處理。真空預(yù)壓法加固軟土地基是一種行之有效的方法［1］。我國自20世紀80年代開始展開對真空預(yù)壓法的理論、試驗、施工等研究及應(yīng)用工作［2］，并取得了大量的成果［3-6］。本文以珠海市某蠔塘回填區(qū)軟基處理工程為實例，通過跟蹤真空預(yù)壓軟基處理全過程，重點分析軟基處理的加固效果。通過對實測表面沉降、孔隙水壓力、水位等監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，以及鉆孔取土室內(nèi)土工試驗、靜力觸探試驗、十字板剪切試驗、平板載荷試驗等檢測項目分析，綜合評價蠔塘區(qū)地基真空預(yù)壓的加固效果。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)條件

珠海某軟基處理工程瀕臨南海，場地原為生蠔養(yǎng)殖塘，采用開山花崗巖風(fēng)化土進行回填。場地內(nèi)普遍分布欠固結(jié)的淤泥及淤泥質(zhì)土，具有高壓縮性和觸變性，為主要的特殊性巖土。地質(zhì)分層情況如表1所示。

表1 地質(zhì)分層情況 m

1.2 沿海蠔塘回填區(qū)軟基特點

淤泥厚，性質(zhì)差。場地瀕臨大海，鉆探揭露的海陸交互相沉積層中淤泥較厚，最厚達13.4 m。軟土具有高含水量(含水率65%)、高壓縮性(孔隙比1.8)，工程性質(zhì)差。

軟土固結(jié)歷史不一。場地蠔塘堤埂或者拋石路因前期存在預(yù)壓歷史，下臥軟土已經(jīng)有一定程度的固結(jié)，而蠔塘內(nèi)下臥軟土前期固結(jié)效應(yīng)不明顯。

1.3 軟基處理過程

本工程主要采用真空預(yù)壓軟基處理方法，共分3個區(qū)，如圖1所示。真空預(yù)壓軟基處理施工按鋪設(shè)砂墊層→塑料排水板→真空預(yù)壓幾個階段進行。軟基處理加固效果通過監(jiān)測、檢測項目開展，判斷標準為設(shè)計中的相關(guān)規(guī)定:加固后地基容許承載力不小于80 kPa，工后殘余沉降不大于20 cm。

2 現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

2.1 固結(jié)度及殘余沉降

真空預(yù)壓期間，現(xiàn)場實測地表沉降—時間曲線如圖2所示，在真空預(yù)壓恒壓前后，沉降速率大，加固后期沉降速率明顯減小并趨于穩(wěn)定。不同位置的監(jiān)測點沉降不同，存在固結(jié)歷史的拋石路區(qū)域沉降量明顯偏小，地表沉降反映了軟土在真空壓力下發(fā)生固結(jié)壓縮的事實，軟土固結(jié)度通過預(yù)測最終沉降量根據(jù)下式計算:Ut=St/S∞。其中，St為t時刻沉降量;S∞為預(yù)測最終沉降量;Ut為t時刻固結(jié)度。部分測點的計算估計度如表2所示，平均固結(jié)度91.59%，達到卸載標準。

工后殘余沉降量是評價地基加固效果的重要指標，可按下式計算:Sr=S∞－St。其中，Sr為殘余沉降量。部分測點殘余沉降量如表2所示，各測點殘余沉降均小于20 cm，滿足設(shè)計要求。

表2 加固區(qū)內(nèi)部分監(jiān)測點固結(jié)度及殘余沉降量

2.2 孔隙水壓力

軟土中孔隙水壓力受真空壓力的影響，孔隙水壓力沿負向逐漸增大。恒壓前后，孔隙水壓力下降最快，隨時間推移逐漸減緩并趨于穩(wěn)定。真空荷載作用下，土的總應(yīng)力不變，孔隙水壓力的減小意味著土體有效應(yīng)力的增加，軟基承載力的提高，孔壓的消散程度一定程度上決定了軟土的加固效果。以A1區(qū)為例，不同埋深孔壓計抽真空期間孔隙水壓力消散59.24 kPa～73.08 kPa。

2.3 地下水位

真空預(yù)壓期間，水位下降1.53 m～2.49 m，表明軟土中孔隙水隨排水通道不斷排出，地下水位明顯下降，其下降規(guī)律與孔隙水壓力變化情況相符。

3 軟基處理檢測分析

3.1 加固前后軟土性質(zhì)變化

通過加固前后鉆孔取土室內(nèi)土工試驗，分析軟土物理力學(xué)性質(zhì)指標的變化情況，如表3所示。由表3可知，軟土含水率由64.7%下降到52.2%，下降量12.5%;標貫擊數(shù)由不足1擊增加到2擊～4擊。經(jīng)真空預(yù)壓處理后，隨孔隙水的排出，含水率降低，土體固結(jié)壓縮，標貫擊數(shù)增加，地基承載力提高。

表3 加固前后軟土指標增減變化

3.2 靜力觸探試驗

根據(jù)加固前后靜力觸探試驗數(shù)據(jù)，回填土層、淤泥層比貫入阻力都有一定程度的增長。填土層比貫入阻力由0.15 MPa增長到0.42 MPa，表明經(jīng)地基處理后，填土經(jīng)壓密比貫入阻力明顯增大;淤泥層比貫入阻力由0.22 MPa增長到0.40 MPa，表明經(jīng)地基處理，各土層強度有一定程度的提高。

3.3 十字板剪切試驗

經(jīng)真空預(yù)壓處理后，不同深度土體十字板剪切強度加固前后都有一定程度的增長，軟土層原狀土十字板抗剪強度平均值由20.86 kPa增長到31.49 kPa，表明經(jīng)地基處理后，軟土強度得到增長，地基加固效果得到體現(xiàn)。

3.4 平板載荷試驗

圖3為平板載荷試驗p—s曲線，由p—s曲線可知，該檢測點在試驗過程中，最大沉降量19.49 mm，最大回彈量5.71 mm，回彈率29.3%，經(jīng)p—s曲線綜合判斷，該點承載力約為100 kPa，滿足設(shè)計承載力要求。

4 結(jié)語

1 )根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，蠔塘區(qū)各監(jiān)測點因應(yīng)力歷史不一沉降量有所不同，計算平均固結(jié)度91.59%，預(yù)測工后殘余沉降量4 cm～14 cm，孔隙水壓力累積消散59.24 kPa～73.08 kPa，地下水位下降1.53 m～2.49 m。表明在真空壓力下，孔隙水隨排水通道排出，軟土固結(jié)壓縮，孔隙水壓力的消散使有效應(yīng)力增長，土體強度得到提高。2)加固前后淤泥軟土含水率下降了19%，孔隙比下降了17%，壓縮模量提高了24%，粘聚力提高了35%，表明經(jīng)真空預(yù)壓處理后，軟土各壓縮性及強度指標都有一定程度的改良，體現(xiàn)了地基加固效果。3)靜力觸探試驗回填土、軟土比貫入阻力分別增長180%，82%，表明經(jīng)處理后，回填土層密實度明顯增強，軟土強度有較大幅度增長。4)加固后十字板強度由20.86 kPa增長到31.49 kPa，增幅51%，土體強度明顯增長。5)根據(jù)現(xiàn)場平板載荷試驗，地基容許承載力達到100 kPa。6)綜合各項監(jiān)測、檢測數(shù)據(jù)分析結(jié)果，蠔塘區(qū)經(jīng)真空預(yù)壓處理后，工后殘余沉降小于20 cm，地基承載力大于80 kPa，滿足設(shè)計要求，軟基處理效果良好。

［1］ 閆澍旺，朱 平，劉 潤.真空預(yù)壓法加固軟土地基的效果觀測分析［J］.水利學(xué)報，2004(3)：87-92.

［2］ 陳 環(huán)，鮑秀清.在負壓作用下固結(jié)有效應(yīng)力［J］.巖土工程學(xué)報，1985(5)：39-47.

［3］ 馬云勇，張 波，汪 輝.真空預(yù)壓加固軟基先導(dǎo)段現(xiàn)場試驗研究［J］.山西建筑，2008，34(31)：108-109.

［4］ 吳躍東，趙維炳.真空—堆載聯(lián)合預(yù)壓加固高速公路軟基的研究［J］.河海大學(xué)學(xué)報，1999(6)：77-81.

［5］ Harvey JA F.Vacuum Drainage to Accelerate Submarine Consolidation at Chek Lap Kok，Hong Kong［J］.Ground Engineering，1997(6)：34-36.

［6］ 朱建才，陳蘭云，龔曉南.高等級公路橋頭軟基真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固試驗研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005，24 (12)：2160-2165.