陳焰明，林芳華，王 馨

(浙江水專工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，浙江杭州 310051)

浙江省位于我國東南沿海長江三角洲南翼，省內(nèi)沿海地區(qū)多港灣、河口，岸線曲折.沿江和沿海地區(qū)存在著大面積未經(jīng)固結(jié)的淤泥質(zhì)軟土層，這樣大面積的軟土地基容易引起海堤結(jié)構(gòu)的下沉等質(zhì)量問題.本工程圍堤地基為深厚的淤泥或淤泥粘土，屬深厚的軟土地基.淤泥和淤泥粘土，含水量高，壓縮性大，強(qiáng)度低，地基處理采用塑料排水板結(jié)合土工織物加筋法.排水固結(jié)法加固效果顯著，已由很多工程實(shí)例所證明和被工程界廣泛接受，但由于地基的復(fù)雜性和土性的多異性，目前尚有很多問題難以完全用理論計(jì)算的方法進(jìn)行精確計(jì)算［1-2］.隨著巖土工程的發(fā)展，試驗(yàn)研究是一種重要的方法和手段.實(shí)踐證明，在軟土地基上建筑堤壩的實(shí)踐中，原型觀測是一種直接和有效的方法和手段，對控制工程質(zhì)量、驗(yàn)證設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工、控制工程投資，具有十分重要的作用.

1 工程概況

該項(xiàng)目圍堤工程位于杭州灣北岸，堤軸線底為-2.0 m(平均高程)的杭州灣灘上.新建圍堤全長2.634 km，為塊石混合料加沖泥管袋斜坡式結(jié)構(gòu)，堤頂高程為7.6 m，防浪墻頂高為8.8 m，為Ⅱ等水利工程、2級(jí)水工建筑物，防洪(潮)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇.軟土地基采用塑料排水板排水固結(jié)法處理.排水板插打深度約在15～17 m之間，底標(biāo)高-17.7 m，梅花形布置，間距1.2 m.本工程原型觀測主要斷面布置2個(gè)，分別位于樁號(hào)Z0+750、Z2+300.沉降觀測斷面11個(gè)，按間隔200 m沿線布置.

原型觀測通過在堤身和地基中埋設(shè)適當(dāng)齊全的觀測儀器和設(shè)備，在施工過程中全程觀測堤身和地基的應(yīng)力應(yīng)變情況，固結(jié)沉降和強(qiáng)度增長情況，及時(shí)對測試成果進(jìn)行反饋、分析、驗(yàn)證和完善設(shè)計(jì)，并及時(shí)指導(dǎo)施工，是實(shí)行信息化施工的重要依據(jù).

2 工程地質(zhì)概況

地基土劃分為4個(gè)工程地質(zhì)層組，細(xì)分為17個(gè)工程地質(zhì)層.堤基土主要以淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土及粉質(zhì)粘土為主，各亞層間在堤身位置有一定變化，總體強(qiáng)度不高，性質(zhì)較差～一般.

3 原位測試方案與結(jié)果分析

本工程的原位測試方案測試項(xiàng)目包括:沉降觀測、地基側(cè)向位移、地基孔隙水壓力.現(xiàn)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行介紹.

3.1 地表沉降觀測

通過施工中地表沉降的觀測可以測得地基在各級(jí)荷載下的沉降量，了解地基沉降規(guī)律，判斷地基的固結(jié)、穩(wěn)定情況，達(dá)到控制施工加荷速率的目的［3］.

(1)堤頂?shù)乇沓两涤^測

為了直觀的表達(dá)出加載后測點(diǎn)沉降變化規(guī)律，堤頂降觀測成果數(shù)據(jù)繪制成加載、沉降隨時(shí)間變化曲線(見圖1).

圖1 S2-2加載、沉降和時(shí)間關(guān)系曲線

從以上曲線圖可以明顯看出，沉降主要發(fā)生在前幾級(jí)荷載加載階段，第一級(jí)荷載為碎石排水墊層，加載后地基沉降明顯，主要原因?yàn)榈鼗帘韺訛橛倌?，?qiáng)度低，易變形;第二級(jí)加載為混合料填筑，加載高度約在3 m左右，此階段也產(chǎn)生較大沉降，主要原因?yàn)榈鼗鶞\層強(qiáng)度低，基礎(chǔ)經(jīng)過插打排水板處理，排水路徑暢通，加載后淺層地基土產(chǎn)生較大的壓縮沉降.后續(xù)加載對基底沉降的影響逐步減小，主要原因?yàn)椋鼗翉?qiáng)度在前幾級(jí)荷載作用下已有明顯提高，而前幾級(jí)荷載又起到褥墊作用，上部的附加應(yīng)力得到擴(kuò)散，基底沉降逐步減小.

(2)沉降量預(yù)測

在荷載作用下，地基土中的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，從而引起地基變形，出現(xiàn)地基沉降，大量現(xiàn)場沉降觀測資料表明，軟土地基沉降變化基本經(jīng)歷了發(fā)生-發(fā)展-穩(wěn)定-極限的過程［4］.根據(jù)圍堤目前的加載狀況，利用前期觀測成果，根據(jù)地基加載沉降變形規(guī)律預(yù)測后續(xù)加載產(chǎn)生的沉降量和工后沉降量.預(yù)測計(jì)算假定條件:堤頂后續(xù)加載按一級(jí)考慮，高程按設(shè)計(jì)高程加50 cm預(yù)留超高考慮，4.0平臺(tái)后續(xù)加載按一級(jí)考慮，高程按設(shè)計(jì)高程加40 cm預(yù)留超高考慮，部分堤段加載過程復(fù)雜，最后一級(jí)加載后觀測數(shù)據(jù)偏少，可能會(huì)導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果產(chǎn)生較大偏差，故預(yù)測計(jì)算僅選取部分測點(diǎn)，結(jié)果可供參考.堤頂測點(diǎn)沉降量預(yù)測曲線(見圖2).

圖2 0+750堤頂測點(diǎn)沉降預(yù)測曲線

3.2 孔隙水壓力觀測

通過在不同深度埋設(shè)孔隙水壓力測頭，了解在各級(jí)荷載作用下軟基內(nèi)部孔隙水壓力變化和軟土地基固結(jié)過程［5］.根據(jù)孔隙水壓力觀測結(jié)果，可以判斷加載速率是否過快，反算地基固結(jié)參數(shù)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)采用的參數(shù)是否合理，是控制施工進(jìn)度、了解固結(jié)效果的手段之一.采用頻率讀數(shù)儀測讀，用頻率儀測定其頻率的變化，換算出由荷載引起的超靜孔隙水壓力，分析地基固結(jié)度以及消散度，分析地基的排水固結(jié)時(shí)間和效果.

在前期施工加載過程當(dāng)中，孔壓隨加載上升，加載間歇期，孔壓逐步消散，施工加載產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力未達(dá)到過荷載所產(chǎn)生應(yīng)力的60%.近期觀測斷面未進(jìn)行加載施工，孔隙水壓力一處于消散狀態(tài).K0+750主觀斷面外海側(cè)和內(nèi)坡位置孔壓變化曲線(見圖3，圖4).

圖3 外海側(cè)孔壓變化曲線

圖4 內(nèi)坡孔壓變化曲線

4 地基側(cè)向位移

通過地基側(cè)向位移觀測，掌握地基在荷載作用下的側(cè)向變形情況，結(jié)合其它有關(guān)觀測資料進(jìn)行綜合分析，判定地基穩(wěn)定性［6］.

深層土體位移主要發(fā)生在前幾級(jí)加荷期間，發(fā)生位移的深度主要在淺層3～5 m.主要原因是淺層地基土強(qiáng)度低，地基土在水平荷載的作用下發(fā)生側(cè)向變形，隨著后續(xù)的加載，地基土強(qiáng)度在逐步提高，同時(shí)前級(jí)荷載又起到使上部附加應(yīng)力擴(kuò)散的作用，后續(xù)地基土側(cè)向位移逐步減小.從近期的觀測數(shù)據(jù)來看，外海側(cè)測點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)已趨于穩(wěn)定，月位移量接近于零.

5 結(jié)論

依據(jù)測數(shù)據(jù)匯總分析，得出以下結(jié)論:(1)基底沉降觀測數(shù)據(jù)顯示，在加載過程中，未出現(xiàn)沉降速率連續(xù)超標(biāo)的現(xiàn)象，結(jié)合側(cè)向位移和孔壓消散數(shù)據(jù)分析，加載過程安全;(2)前期加載過程中，未出現(xiàn)地基土側(cè)向位移超標(biāo)現(xiàn)象，近幾次觀測數(shù)據(jù)顯示，地基土未發(fā)生明顯的側(cè)向位移;(3)孔壓觀測數(shù)據(jù)顯示:在前期加載過程當(dāng)中，未出現(xiàn)孔壓增量超控制指標(biāo)的現(xiàn)象，近期各孔壓計(jì)孔壓呈消散狀態(tài);(4)對表層為淤泥質(zhì)的地基，施工前期加載速率宜慢，防止產(chǎn)生不均勻沉降和沉降過大;(5)施工后期堤基沉降趨于穩(wěn)定，分層加載速率可適當(dāng)提高，并可根據(jù)沉降曲線預(yù)測后期沉降量.

［1］中華人民共和國水利部.SL/T 188-96堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程［S］.北京:中國水利水電出版社，2005.

［2］建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院.GB 50021-2001巖土工程勘察規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［3］王志亮.軟基路堤沉降預(yù)測和計(jì)算［D］.南京:河海大學(xué)，2004.

［4］趙明華，鄭煥然，劉 煜.濱海軟土路基最終沉降量預(yù)測研究［J］.廣西交通科技，2003，28(5):13-15，19.

［5］任亞軍.原型觀測設(shè)備埋設(shè)技術(shù)及質(zhì)量控制探析［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2011(9):266-267.

［6］李 飛，艾 冰.路堤荷載下地基土側(cè)向位移預(yù)測及計(jì)算分析［M］.南京:河海大學(xué)出版社，2006.