龍浪波

(中鐵四院集團(tuán)廣州設(shè)計(jì)院有限公司, 廣東廣州 510060)

塑料排水板真空聯(lián)合堆載預(yù)壓軟基處理沉降監(jiān)測(cè)分析

龍浪波

(中鐵四院集團(tuán)廣州設(shè)計(jì)院有限公司, 廣東廣州 510060)

隨著鐵路的發(fā)展，在港口、海濱修建鐵路已成為一種趨勢(shì)，文章首先介紹了真空聯(lián)合堆載的軟基處理的原理，并結(jié)合珠海高欄港疏港鐵路專用線一期工程實(shí)例，基于筆者長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)軟基沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用目前認(rèn)為比較有效的分析方法—雙曲線法，對(duì)加固后的軟土地基沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)，推算出了地基的固結(jié)度及最終沉降量，得出該地基處理方法在軟基處理中的加固效果較好，能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)給施工單位提出了相應(yīng)的施工建議[2]。

軟基處理； 真空聯(lián)合堆載預(yù)壓； 雙曲線法； 沉降預(yù)測(cè)

塑料排水板真空聯(lián)合堆載預(yù)壓軟基處理技術(shù)，是在真空預(yù)壓法基礎(chǔ)上所發(fā)展起來，由于單真空預(yù)壓或者堆載預(yù)壓，有時(shí)無法滿足設(shè)計(jì)要求的沉降標(biāo)準(zhǔn)及固結(jié)度，于是出現(xiàn)了真空聯(lián)合堆載預(yù)壓方法，它的主要原理是利用真空濾管及真空射流泵等設(shè)備，抽真空使地基中生成不小于85 kPa的真空壓力，使土體孔隙中的水分及空氣排出，同時(shí)通過進(jìn)一步的堆載加壓的方法，加速土體沉降并得到相應(yīng)的固結(jié)度；塑料排水板則是在土中形成豎向排水通道，同時(shí)通過鋪設(shè)砂墊層形成水平向的排水通道，將飽和軟土中的孔隙水排出，加速地基土的固結(jié)沉降，從而達(dá)到提高軟土地基強(qiáng)度的目的[3]。

1 工程概述

1.1 地形地貌

擬建工程新建鐵路高欄港疏港鐵路專用線一期工程位于珠海市高欄港，起于廣珠鐵路高欄港站附近，終于高欄島，場(chǎng)地現(xiàn)狀為沿海灘涂，地勢(shì)較為平坦，較大片的灘涂平原集中在南水島的北部，島嶼海岸曲折，海港、海灣較多，場(chǎng)地大部分地區(qū)為圍墾造地形成。

1.2 地層巖性

根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料，場(chǎng)地范圍內(nèi)地表均被第四系土層覆蓋，未見基巖露頭，其主要土層特征自上而下分別為:

(1)淤泥(2-1)：深灰、灰黑色，流塑，含少量有機(jī)質(zhì)，局部見貝殼等物，有腥臭味。層厚12.40～18.00 m;

(2)(2-3)淤泥質(zhì)黏土：深灰、灰黑色，流塑，含少量有機(jī)質(zhì)，局部見貝殼等物，有腥臭味。層厚4.90～7.00 m；

(3)(5-1)粉質(zhì)黏土：黃褐色，灰褐色，軟塑，主要成份為黏粒、粉粒，含砂粒，呈帶狀分布。層厚2.20～5.60 m；

(4)(6-1)中砂：深灰色，飽和，中密，主要顆粒成份為石英，含少量淤泥質(zhì)及黏性土，分選較好。層厚0.80～12.30 m。

1.3 設(shè)計(jì)情況

該工程均采用了塑料排水板真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)處理，塑料排水板采用SPB-C型或以上型號(hào)。塑料排水板間距為1.1 m，梅花形布置，板長(zhǎng)要求穿過上部軟土層至下部相對(duì)硬層，但應(yīng)注意局部地段不應(yīng)穿至下部粉砂層，板長(zhǎng)18～25 m，設(shè)0.7 m厚砂礫石墊層，中間再鋪設(shè)一層土工格柵，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓分區(qū)單元采用密封墻封閉，密封墻采用泥漿攪拌樁，雙排樁結(jié)構(gòu)，單樁樁徑0.5 m，樁長(zhǎng)5 m，樁間咬合15 cm，形成連續(xù)的墻狀結(jié)構(gòu)。施工機(jī)械采用攪拌樁機(jī)，以膨潤(rùn)土造漿為材料。

本段路基主要為站場(chǎng)路基，設(shè)計(jì)要求：軟土地基工后沉降不大于30 cm，加固土層要求達(dá)到的平均固結(jié)度大于85 %，加固區(qū)的沉降值連續(xù)10 d實(shí)測(cè)沉降速度不大于2 mm/d，考慮列車荷載時(shí)路基最小穩(wěn)定系數(shù)按不小于1.10進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 沉降監(jiān)測(cè)及分析

為監(jiān)控施工質(zhì)量，評(píng)價(jià)加固效果，本段設(shè)計(jì)了大量的觀測(cè)項(xiàng)目，包括：表層沉降監(jiān)測(cè)、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)、分層沉降監(jiān)測(cè)等。

施工期間，進(jìn)行了近8個(gè)月的沉降監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率為: 在抽真空及聯(lián)合堆載路基填筑施工期間每2 d觀測(cè)1次(同時(shí)滿足每填筑一層應(yīng)觀測(cè)1次)，沉降量突變時(shí)2～3次/d，自2013年4月10日鋪膜完成進(jìn)行地表沉降測(cè)量，沉降觀測(cè)工作自2013年4月10日開始，至2013年12月8日為止，累計(jì)觀測(cè)時(shí)間242 d，選取了幾個(gè)有代表性的點(diǎn)進(jìn)行了分析。

(1)地表沉降變形規(guī)律“沉降- 時(shí)間”曲線如圖1、圖2。

圖1 JXDK3+040沉降曲線

圖2 JXDK3+040沉降速率曲線

(2)分層沉降(即深層沉降)觀測(cè)分析。

分層沉降主要是觀測(cè)加固區(qū)土體的分層壓縮情況。真空聯(lián)合堆載預(yù)壓區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映深度20 m以上的土體壓縮量較大，且各深度的累計(jì)沉降呈由淺至深逐漸減小的趨勢(shì)。各個(gè)深層沉降觀測(cè)點(diǎn)“沉降-時(shí)間”曲線如圖3所示。

圖3 JXDK3+835分層沉降環(huán)沉降曲線

(3)真空聯(lián)合堆載預(yù)壓區(qū)孔隙水壓觀測(cè)分析。

根據(jù)數(shù)據(jù)曲線分析，抽真空整體效果顯著，土體固結(jié)較快。數(shù)據(jù)顯示，其中由于1區(qū)于2013年10月19日暫停抽真

空施工，空隙水壓有顯著回彈。截止到目前為止，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓區(qū)不同深度的“孔隙水壓消散-時(shí)間”曲線如圖4。

圖4 JXDK3+976孔隙水壓消散曲線

(4)利用“雙曲線”分析推算該施工段地基土的固結(jié)度，“擬合曲線”如圖5。

圖5 JXDK3040沉降推算擬合曲線

(5)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用“雙曲線”分析地基土的固結(jié)度及工后沉降，得出結(jié)果如表1。

通過上述現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)及雙曲線法推測(cè)，可以得出：(1)工后沉降少于30 cm，滿足鐵路路基規(guī)范要求；(2 ) 加固土的固結(jié)度為91%，大于85%的設(shè)計(jì)要求；(3 ) 加固區(qū)的沉降量連續(xù)10 d實(shí)測(cè)沉降速度不大于設(shè)計(jì)要求的2 mm/d. 結(jié)果表明，該施工方法效果較好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，地基土的固結(jié)效果較好，并且縮短了施工工期[1、3]。

表1 地基土的固結(jié)度及工后沉降

3 結(jié)論及建議

本文筆者從設(shè)計(jì)開始到施工，及現(xiàn)場(chǎng)沉降監(jiān)測(cè)都是全程負(fù)責(zé)，認(rèn)為塑料排水板真空堆載聯(lián)合預(yù)壓在軟土地區(qū)處理效果是非常經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠，并能滿足要求，特別是在站場(chǎng)地基處理更是如此，通過此項(xiàng)目，得出如下幾點(diǎn)總結(jié)及建議[2、4]：

(1)在軟基處理過程中，現(xiàn)場(chǎng)第三方監(jiān)控量測(cè)是十分必要的，可以用來分析軟基處理效果，指導(dǎo)施工，同時(shí)保證地基處理質(zhì)量；(2)相對(duì)于旋噴樁、攪拌樁、管樁等軟基處理方案，此方法效果明顯，且工期較短，造價(jià)低廉；

(3)該方法適用于站場(chǎng)等大面積軟基加固處理工程，特別適用于沿海地帶的軟土地基加固；

(4)建議在軟土地區(qū)砂墊層厚度應(yīng)保證在1m以上，利用插板機(jī)行走，同時(shí)寬度應(yīng)鋪設(shè)至邊坡外一定距離，以便密封墻施工。

[1] 黎玉，王齊仁.塑料排水板堆載預(yù)壓法軟基加固監(jiān)測(cè)分析[J].福建建筑，2010，(9)

[2] 鄧禮久，金亮星，羅嘉金.塑料排水板堆載預(yù)壓法處理軟基的加固效果[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2013，(6)

[3] 楊昌舉.論“塑料排水板+真空聯(lián)合堆載預(yù)壓”軟基處理[J].廣東科技，2013,(7)

[4] 郭紅梅，馬培賢.堆載預(yù)壓法在南方某港軟基加固工程中的應(yīng)用[J]. 巖土工程技術(shù)，1998,(8)

龍浪波(1982～)，男，碩士，工程師，主要從事巖土體穩(wěn)定方面的研究。

TU472.3+3

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[定稿日期]2014-11-11