摘要：工程位于南沙，場地淤泥層厚度為8～16m，該土層具有高含水量、高孔隙比、高壓縮、等特性，未經(jīng)處理的地基存在承載力低、變形大等特點(diǎn)，不能滿足場地使用要求。采用堆載預(yù)壓法對地基進(jìn)行處理后，效果顯著。

關(guān)鍵詞：承載力；變形；排水預(yù)壓；效果

0 前言

工程位于南沙，工程范圍內(nèi)存在高含水量、高孔隙比、高壓縮性的“三高“軟土。該類軟土在荷載作用下降持續(xù)緩慢下沉，為不良地質(zhì)，需進(jìn)行處理后才能滿足場地使用要求。目前，針對大面積深厚軟土的處理方法很多，綜合工期、成本和處理效果來看，排水預(yù)壓法具有明顯的優(yōu)勢。排水預(yù)壓法按加固機(jī)理可分為真空預(yù)壓法和堆載預(yù)壓法。堆載預(yù)壓法加固機(jī)理[1-2]是通過堆載增加地基總應(yīng)力而使地基中產(chǎn)生超孔隙水壓力，超孔隙水壓力消散固結(jié)后再轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，從而使地基強(qiáng)度增長；真空預(yù)壓法加固機(jī)理[3-5]是在保持總應(yīng)力不變的條件下，通過抽真空，減小孔隙水壓力，從而使地基強(qiáng)度增長。

1 項(xiàng)目基本情況

項(xiàng)目地處南沙，原有場地標(biāo)高4.8m，場地經(jīng)平整處理后交地標(biāo)高為7.8m。地基處理的主要土層為陸域原位的流塑、飽和狀態(tài)的淤泥土層，厚度為8～16m不等，平均厚度為12m，層底面稍有起伏。場地西側(cè)毗鄰居民房，最近距離不足10m。

2 地質(zhì)條件

根據(jù)測量及鉆孔柱狀圖揭示，本工程自上之下土層為素填土層（平均厚度按2m），淤泥層（平均厚度按12m），中粗砂層（厚度3m~6m），粗砂層下臥淤泥質(zhì)粘土（厚度約8m，貫入擊數(shù)>5擊），主要土層的物理力學(xué)性質(zhì)見表1。

表1 主要土層物理力學(xué)性質(zhì)

層號巖土

名稱壓縮模量Es

(MPa)壓縮系數(shù)av1-2

(MPa-1)重度γ(kN/m3)直接快剪固結(jié)系數(shù)

粘聚力C

(kPa）內(nèi)摩擦角φ(o)Cv（100-200kpa）（10-3cm2/s）CH（100-200kpa）（10-3cm2/s）

①人工填土3//////

②淤泥1.841.59155.62.81.880.73

3 方案設(shè)計(jì)

3.1地基處理技術(shù)要求

1、工后25年殘余沉降≤30cm，差異沉降不大于3‰；

2、交工面地基承載力不小于120kPa；

3、交工面標(biāo)高為7.8m，交工面深度0～80 cm范圍壓實(shí)度＞93%。

4、加載控制標(biāo)準(zhǔn)：

① 地面沉降標(biāo)日均沉降量小于15mm/d；

② 水平位移觀測最大水平日位移量小于5mm/d；

③ ΔU/ΔP≤60%（ΔU-孔隙水壓力增量，ΔP-荷載增量）。

5、卸載控制標(biāo)準(zhǔn)

① 按實(shí)測沉降曲線推算的固結(jié)度不小于90%；

② 實(shí)測地面沉降速率連續(xù)10天平均沉降量不大于2mm/d。

3.2方案比選

3.2.1 堆載預(yù)壓方案優(yōu)缺點(diǎn)

堆載預(yù)壓方案優(yōu)點(diǎn)是施工難度較低，施工質(zhì)量容易得到保證，對于深厚軟土處理效果更顯著。缺點(diǎn)是施工工期長、施工過程中存在土體剪切破壞的問題。

3.2.2 真空預(yù)壓方案優(yōu)缺點(diǎn)

真空預(yù)壓方案優(yōu)點(diǎn)是不存在土體剪切破壞問題，加載速率塊，施工工期短。缺點(diǎn)是施工工藝比較復(fù)雜，施工質(zhì)量難以控制，且造價(jià)較高。

3.2.3 工程特點(diǎn)

1、淤泥層中夾有厚度不均的粉砂透氣層；

2、淤泥層厚度大；

3、處理區(qū)離現(xiàn)有民房近。

3.2.4處理方案比選

上述提到的兩種地基處理方案，理論上均可行，地基處理都能滿足場地的使用要求。

因真空預(yù)壓存在著形成真空條件困難、處理深度不大且對周圍建筑物危害大等特點(diǎn)，故真空預(yù)壓方案不適合于本工程；而堆載預(yù)壓方案施工工藝成熟、處理深度大、效果好等特點(diǎn)，且工程所在地土石方填料充足，從技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的角度采用堆載預(yù)壓方案較合理。

3.3 方案設(shè)計(jì)

場地經(jīng)清表平整后，鋪設(shè)50cm后中粗砂墊層。在預(yù)壓區(qū)內(nèi)設(shè)置排水盲溝，在預(yù)壓區(qū)邊緣設(shè)置排水溝，將地基中排出的水引出預(yù)壓區(qū)。在靠近民房處打設(shè)一排水泥攪拌樁密封墻，樁徑0.7m，樁距0.5m，樁長15m；然后插設(shè)SPB-B型塑料排水板，塑料排水板間距1.0m，正方形布置。排水板下端穿過淤泥層0.5m以上，上端露出砂墊層頂面0.2m，并把露出板頭埋入砂墊層。排水板施工完后，在處理區(qū)四周修建人工袋裝砂包圍堰，頂寬4m，袋裝砂包飽滿度不小于85%，分層錯縫碼實(shí)；根據(jù)場區(qū)實(shí)際使用荷載情況，確定預(yù)壓堆載高度為4m，分兩級堆載，每級厚度為2m，堆載預(yù)計(jì)滿載100～120天，最終通過檢測達(dá)到設(shè)計(jì)卸載條件后卸載至交工標(biāo)高。

地基處理完成后，整平場地至設(shè)計(jì)交工標(biāo)高，采用20t～40t振動壓路機(jī)將場地地表層松土壓實(shí)。要求碾壓直至無輪跡，土基頂面以下0～80cm范圍壓實(shí)度大于93％。施工后采用荷載板試驗(yàn)、原位十字板試驗(yàn)、標(biāo)貫試驗(yàn)等方法進(jìn)行加固效果檢測。

3.4 理論計(jì)算

3.4.1 沉降計(jì)算

沉降計(jì)算根據(jù)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）規(guī)定計(jì)算：

計(jì)算結(jié)果見表2：

表2：沉降計(jì)算結(jié)果

土層名稱ψP0/kPaH/mES/MpaaiS/mm

人工填土1.30 100.00 2.00 3.00 1.00 86.67

淤泥1.40 100.00 12.00 1.84 1.00 913.04

匯總999.71

3.4.2 固結(jié)度的計(jì)算

在逐級加荷條件下，地基固結(jié)度計(jì)算采用改進(jìn)高木俊介公式計(jì)算，排水板可按等效砂井簡化。

公式如下：

其中：β＝F＝ dw＝

計(jì)算參數(shù)見表3：

表3：固結(jié)度計(jì)算參數(shù)

排水板直徑dw/(m)排水板間距L/m排水板影響范圍的直徑de/(m)井阻比(n)豎向固結(jié)系數(shù)CV /10^(-3)cm^2/s水平固結(jié)系數(shù)Ch/10^(-3)/cm^2/s

0.0511.12822.561.880.73

計(jì)算結(jié)果見表4：

表4：固結(jié)度計(jì)算結(jié)果

固結(jié)時(shí)間/d固結(jié)度/

900.68

1200.82

1500.89

1800.94

3.4.3 固結(jié)度與沉降的關(guān)系

不同時(shí)刻固結(jié)度與沉降的關(guān)系根據(jù)下列公式計(jì)算：

計(jì)算結(jié)果見表5：

表5：固結(jié)度與沉降計(jì)算表

固結(jié)時(shí)間/d固結(jié)度/

沉降 /mm

工后沉降/mm

900.68679.8319.91

1200.82819.76179.95

1500.89899.7499.97

1800.94939.7359.98

2100.97969.7229.99

根據(jù)工程對固結(jié)度和工后殘余沉降的要求，加載180d后，固結(jié)度為94%>90%，工后沉降6.0cm<30cm，滿足設(shè)計(jì)要求，所以本工程工期定為180d。

3.5 理論計(jì)算與實(shí)測資料的比較

為了及時(shí)掌握堆載預(yù)壓過程中地基土變形規(guī)律及固結(jié)狀態(tài)，同時(shí)也為了保證加固區(qū)周邊居民房的安全，需對加固區(qū)進(jìn)行沉降監(jiān)測。場地區(qū)域內(nèi)布置沉降觀測點(diǎn)3個，記為A04、A05、A06；在場地邊緣水泥攪拌樁密封墻外側(cè)布置沉降觀測點(diǎn)和位移觀測點(diǎn)各3個，記為A01、A02、A03；為了檢測水泥攪拌樁密封墻的防護(hù)效果，在離A03觀測點(diǎn)15m處布置沉降和位移觀測點(diǎn)各1個，記為A07，監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)見圖1。

圖1：監(jiān)測點(diǎn)測點(diǎn)布置

監(jiān)測從5月18日開始測至11月30日，歷時(shí)195天，場區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的位移速率均小于1mm/d，滿足卸載的要求。場地內(nèi)3個沉降點(diǎn)的累計(jì)沉降量分別為A04為996mm，A05為961mm，A06為974mm，均值為977mm；水泥攪拌樁密封墻外側(cè)3個沉降點(diǎn)的累計(jì)沉降量分別為A01為148mm，A02為126mm，A03為132mm，均值為135mm。通過內(nèi)插法計(jì)算出195天的理論沉降量為955mm，場地沉降實(shí)測值和理論值相差不大；而水泥攪拌樁密封墻外側(cè)沉降實(shí)測值不到理論值的1/7。

通過對測點(diǎn)深層水平位移的觀測，水平位移最大值出現(xiàn)在管口下1m～12m段。A01最大水平位移為8mm，A02最大水平位移為9mm，A03最大水平位移為7mm，A07最大水平位移為28mm，水泥攪拌樁密封墻外側(cè)水平位移最大值是未打設(shè)攪拌樁密封墻外側(cè)水平位移最大值的1/4。

通過實(shí)測值和計(jì)算值的比較，加固區(qū)外采用水泥攪拌樁密封墻防護(hù)措施后，位移減小顯著，較好的保護(hù)了周圍民房結(jié)構(gòu)物。

4 結(jié)論

（1）在工期允許的條件下，堆載預(yù)壓方案較真空預(yù)壓方案技術(shù)上更可行、經(jīng)濟(jì)更合理且環(huán)保安全。

（2）通過理論計(jì)算和實(shí)測資料的比較，在逐級加荷條件下，地基固結(jié)度計(jì)算采用改進(jìn)高木俊介公式計(jì)算比較合理。

（3）加固區(qū)外采用水泥攪拌樁密封墻防護(hù)措施后，防護(hù)效果顯著；

（4）堆載預(yù)壓過程中應(yīng)加強(qiáng)觀測，通過收集實(shí)測資料與設(shè)計(jì)計(jì)算做比較，及時(shí)變更設(shè)計(jì)方案，處理堆載過程中的特發(fā)情況。

參考文獻(xiàn)

[1]胡純清，歐陽小良．堆載預(yù)壓下軟土地基孔隙水壓力特性試驗(yàn)與分析[J].土工基礎(chǔ)， 2005，19(2)：42—45.

[2]趙輝，李糧綱.堆載預(yù)壓排水固結(jié)法加固軟土地基的固結(jié)度分析[J].探礦工程，2005(3)：9—11.

[3]婁炎．真空預(yù)壓法加固技術(shù)[M]．北京：人民交通出版社，2002. 99 -l01．

[4]岑仰潤．真空預(yù)壓加固地基的試驗(yàn)及理論研究[D]．杭州：浙江大學(xué)，2003.

[5]陳環(huán)，鮑秀清．負(fù)壓條件下土的固結(jié)有效應(yīng)力[J]．巖土工程學(xué)報(bào)，l984，6(5)：39-47．