穆永亮

(定海區(qū)水利圍墾局,浙江 定海 316000)

1 問(wèn)題的提出

長(zhǎng)白島海洋工程裝備和船舶制造項(xiàng)目位于浙江省舟山市長(zhǎng)白島蛟白門至車渡碼頭沿海地帶,工程占地830 000 m2,一期工程建成后可年產(chǎn)60萬(wàn)t船舶。工程陸域部分主要為大片鹽場(chǎng),需回填才能使用。設(shè)計(jì)采用塑料排水板、堆載預(yù)壓并結(jié)合強(qiáng)夯動(dòng)力固結(jié)法對(duì)淤泥質(zhì)土進(jìn)行處理。

場(chǎng)區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置見(jiàn)圖1。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括地表沉降、孔隙水壓力、土層抗剪強(qiáng)度、深層水平位移等。場(chǎng)地內(nèi)分9個(gè)區(qū)塊共計(jì)設(shè)置35個(gè)沉降測(cè)點(diǎn),14組孔壓測(cè)點(diǎn),36個(gè)土層抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)點(diǎn);外側(cè)邊緣外2 m設(shè)置7個(gè)水平位移測(cè)點(diǎn)。場(chǎng)區(qū)加載以石渣料為主,3級(jí)加載,第1級(jí)2.5m,歷時(shí)2個(gè)多月,第2、3級(jí)各2m。現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)時(shí)間自2007年5月起,歷經(jīng)480多天。

圖1 監(jiān)測(cè)儀器平面布置圖

本文主要對(duì)1～3區(qū)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所反應(yīng)的變形規(guī)律進(jìn)行分析。

2 土層分布及特性

巖土層自水下地面以下按其成因類型、工程地質(zhì)特征、土性結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的差異,劃分為7個(gè)工程地質(zhì)層(亞層)。第①1層填土,埋藏較淺,結(jié)構(gòu)松散,土質(zhì)不均,穩(wěn)定性差;第①2層淤泥、第②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,具高含水率、高壓縮性、高靈敏度的特點(diǎn),工程力學(xué)性質(zhì)較差;第③層可塑～硬塑狀黏土,土的工程性質(zhì)較好;第④層可塑狀粉質(zhì)黏土,工程性質(zhì)較差;第⑤1層黏土,工程力學(xué)性質(zhì)較好;第⑤2層黏性土夾砂礫,可塑,殘坡積層,工程力學(xué)性質(zhì)較好;第⑥層強(qiáng)風(fēng)化晶屑凝灰?guī)r工程性質(zhì)較好,但埋藏淺空間分布不穩(wěn)定,層厚變化較大;第⑦層中等風(fēng)化晶屑凝灰?guī)r,工程性能好,是較好的持力層。各土層的主要物理力學(xué)特性見(jiàn)表1。

表1 土層主要物理力學(xué)特性表

3 軟土地基變形特性及分析

3.1 沉降變形與時(shí)間關(guān)系分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析,東側(cè)區(qū)域平均沉降量1 539 mm,西側(cè)區(qū)域1 584 mm,南側(cè)和北側(cè)區(qū)域分別為1 629,1 503mm,結(jié)果與地質(zhì)情況吻合。東側(cè)區(qū)域靠近山體,地質(zhì)條件相對(duì)較好,其沉降量小于西側(cè)區(qū)域;南側(cè)區(qū)域臨近海側(cè)且邊上有水溝,地質(zhì)條件較差。從觀測(cè)結(jié)果分析,累計(jì)沉降量小于設(shè)計(jì)值,主要因?yàn)椴糠直O(jiān)測(cè)點(diǎn)第3級(jí)加載較遲,沉降還未完成,且預(yù)留超高荷載也未完成。

從圖2的曲線特征及量值分析,沉降主要發(fā)生于第1、2級(jí)荷載,第3級(jí)荷載明顯小于前2級(jí)?？傮w分析,后一級(jí)荷載平均沉降速率小于前一級(jí)。在加荷過(guò)程中,瞬時(shí)沉降十分明顯,部分測(cè)點(diǎn)沉降速率超過(guò)30mm/d,但一般持續(xù)時(shí)間較短,衰減很快,通常第2天或第3天就＜10mm/d,并逐漸趨于平穩(wěn)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),加載后的沉降速率與加載厚度有較大關(guān)系,加載荷載較大不僅使沉降速率異常增大,而且使其衰減也較為緩慢。采用薄層多次加載的施工方法,可明顯減少瞬時(shí)沉降,但同樣要控制好停荷預(yù)壓時(shí)間[1-2].。

圖2 1～3區(qū)典型觀測(cè)點(diǎn)荷載-沉降-時(shí)間關(guān)系曲線圖

3.2 水平位移變形規(guī)律分析

從圖3加載過(guò)程中最大位移與時(shí)間的關(guān)系曲線特征分析,位移變化向場(chǎng)地外側(cè)方向,加載初期水平位移量較大,尤其反映在第1、2級(jí)荷載期間,說(shuō)明附近回填時(shí)地基淺層土體向外側(cè)擠淤較大。從趨勢(shì)發(fā)展看,加載過(guò)后位移速率呈下降趨勢(shì),第3級(jí)加載后位移較小。

從圖中可看出,最大水平位移在-5.5m高程附近,主要位于①2層淤泥和②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層。但從深度關(guān)系曲線分析,最大影響深度超過(guò)20m。

圖3 位移與時(shí)間關(guān)系曲線圖

3.3 地基土變形和孔隙水壓力的關(guān)系分析

圖4 為超孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系曲線。從圖中可以看出,超孔壓變化經(jīng)歷3個(gè)階段,對(duì)應(yīng)了3次施工加載過(guò)程,隨后,孔壓值不斷消散,這主要是由于排水板發(fā)揮作用,使得土體有效荷載緩慢增加[2].。

孔壓曲線比較靈敏地反映了荷載的變化,荷載增加,孔隙水壓力增加,荷載停止,孔隙水壓力開(kāi)始消散,其值減小。

圖4 孔隙水壓力與時(shí)間關(guān)系曲線圖

地基中孔隙水壓力的消散過(guò)程,就是地基土發(fā)生固結(jié)的過(guò)程,也就是地基土的沉降過(guò)程。場(chǎng)地1～3區(qū)排水條件較好,固結(jié)度計(jì)算明顯高于場(chǎng)地內(nèi)部區(qū)域。南側(cè)區(qū)域先于北側(cè)加載,其固結(jié)效果明顯好于北測(cè),淺至中部土層的固結(jié)度在80%以上。

根據(jù)各級(jí)荷載作用下的孔壓系數(shù)分析,加載時(shí)局部位置,尤其是淺層增量較大,已超過(guò)正常控制的0.6,最大的超過(guò)0.7。深部土層孔壓系數(shù)較小,一般在0.3左右。從過(guò)程線分析,荷載影響深度超過(guò)20m。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)3級(jí)加載后區(qū)域地基土平均固結(jié)度達(dá)75%以上,沉降已大部分完成,地基處理達(dá)到預(yù)期效果。

(2)堆載預(yù)壓施工時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按加荷曲線進(jìn)行分級(jí)加載,控制施工速率,使地基強(qiáng)度逐漸適應(yīng)上部荷載的增加,急于求成,容易在施工期出現(xiàn)較大的沉降,增加填筑工程量,也易于導(dǎo)致地基的失穩(wěn)。

(3)加載區(qū)的沉降過(guò)程并沒(méi)有完成,地基尚有一部分主固結(jié)變形和次固結(jié)變形發(fā)生,而且填筑體本身也還有一定量的變形。同時(shí),各區(qū)域荷載大小、預(yù)壓時(shí)間不同,沉降速率也不一致。

(4)在這種面積較大荷載作用下地基變形的影響深度可能超出常規(guī)荷載作用下的影響深度[3].,因此在沉降計(jì)算中應(yīng)引起注意。

[1].陳仲頤,周學(xué)星,王洪瑾.土力學(xué) [M]..北京:清華大學(xué)出版社,1995.

[2].王引生.高速公路軟土地基的沉降問(wèn)題[J]..中國(guó)公路學(xué)報(bào),1993,19(1):35-39.

[3].折學(xué)森.軟土地基沉降計(jì)算[M]..北京:人民交通出版社,1998.