楊酉興

摘 要：軟土地基沉降是影響工程安全程度與質(zhì)量高低的重要因素。因此，在現(xiàn)代工程建設(shè)中，有必要對(duì)軟基處理工藝進(jìn)行探討，為實(shí)現(xiàn)沉降量的有效控制提供理論參考。堆載預(yù)壓法是一種比較實(shí)用的軟基處理法，但在具體應(yīng)用中，如何通過有效的沉降量預(yù)測(cè)確定最佳施工參數(shù)卻是一個(gè)比較突出的難題。本文以某民用機(jī)場(chǎng)工程為例，對(duì)堆載預(yù)壓法在軟基處理中的沉降量預(yù)測(cè)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：堆載預(yù)壓法 軟土地基處理 沉降量預(yù)測(cè)

1.前言

盡管目前我國(guó)建筑工程中可用的地基處理方法多種多樣，但堆載預(yù)壓法依舊是一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)突出的技術(shù)。在具體的工程項(xiàng)目中，堆載預(yù)壓法具有操作便捷、成本較低、技術(shù)完善等明顯優(yōu)勢(shì)，對(duì)于工期充裕的工程來講，該技術(shù)是地基處理的最佳選擇之一。但是，此種方法應(yīng)用中，沉降量預(yù)測(cè)是一個(gè)技術(shù)性難題，目前對(duì)其的研究還不夠深入。

2.堆載預(yù)壓法處理軟土地基沉降量預(yù)測(cè)探討

2. 1項(xiàng)目概況

該陸域形成工程位于福建省晉江市西濱92旅軍墾農(nóng)場(chǎng)堤外海灘，東面為施工中的沿海大通道，西面為92旅軍墾農(nóng)場(chǎng)海堤，南面緊鄰石獅蚶江水頭十一孔水閘，北接晉江西濱臨時(shí)垃圾場(chǎng)。該工程施工場(chǎng)地中部自東向西有條土堤，場(chǎng)地被該堤分為南北兩大區(qū)：北區(qū)以漁塘為主，塘底標(biāo)高平均約為2.1～2.4m；南區(qū)為灘涂地，雜草叢生，溝、渠縱橫交錯(cuò)，平均標(biāo)高約為0.6～2.7m。擬建場(chǎng)地地質(zhì)條件如下：表層以淤泥質(zhì)土層為主，承載力不高，未經(jīng)改造之前，不宜作為持力層及廠房路基。在水文環(huán)境方面，此處有一河流經(jīng)過，人工渠與水塘均大量分布，粉細(xì)砂及粗砂的水含量均比較高。因而，此次施工中開挖基坑時(shí)，必須對(duì)特殊的地下水條件進(jìn)行充分考慮，并適當(dāng)采取止水措施。

2.2地基處理要求及方案確定

鑒于該工程性質(zhì)特殊，因而地基處理的效果要求相當(dāng)嚴(yán)格。工程使用年限設(shè)計(jì)是20年，運(yùn)行期的地基沉降要求為小于10cm，差異沉降要求不能超過1.5‰。按照該工程地基需為中等強(qiáng)度的要求，地基處理之后，需要保證：反應(yīng)模量在60MN/m3以上；承載力特征值在250KPa以下；平整度在30mm以下。

在處理方案方面，經(jīng)過系統(tǒng)分析對(duì)比之后發(fā)現(xiàn)：由于該工程淤泥質(zhì)土最大深度可20.4m且軟土含水率最大為99.4%，故換填法與水泥攪拌樁法等常規(guī)方法均不能達(dá)到此次施工的地基處理要求。在對(duì)施工難度、處理成本、處理效果等因素進(jìn)行綜合考慮后，專業(yè)人員認(rèn)為堆載預(yù)壓法是該工程進(jìn)行地基處理的最佳選擇。該方法具有下述突出優(yōu)勢(shì)：①可以實(shí)現(xiàn)對(duì)較深處軟土的有效處理。②施工沉降相對(duì)更大，可促進(jìn)工后沉降的明顯減少。③超載預(yù)壓能夠增加土體應(yīng)力，推動(dòng)超固結(jié)狀態(tài)的形成、延緩次固結(jié)變形。

堆載預(yù)壓法分為兩部分，一為排水系統(tǒng)，二為加載系統(tǒng)，其中，前者的排水體分為水平向以及豎向兩種方向。按照工程設(shè)計(jì)，試驗(yàn)段共分為六個(gè)區(qū)，各區(qū)的施工參數(shù)以及處理方法都各不相同。此舉是為了明確不同組合的處理效果，以確定最佳方案。本文以該工程的試驗(yàn)段為研究對(duì)象。

2.3具體方案

該工程試驗(yàn)段面積為17475m2，長(zhǎng)度與寬度分別為150m、116.5m，六個(gè)分區(qū)分別為①DD1區(qū)。②DD2區(qū)。③DD3區(qū)。④SD1區(qū)。⑤SD2區(qū)。⑥SD3區(qū)。其中，①、②區(qū)的地基處理方法為袋裝砂井堆載預(yù)壓法；③區(qū)為普通砂井堆載預(yù)壓法；④、⑤、⑥區(qū)均為塑料排水板堆載預(yù)壓法。該工程的此次試驗(yàn)歷時(shí)一年。在排水體方面，水平向采用中粗砂墊層，且使用的均為含泥量≤3%的中粗砂，鋪設(shè)厚度≥50cm，在對(duì)損耗以及混合作用進(jìn)行科學(xué)分析后，此次施工中的虛鋪實(shí)厚為70cm。豎向則以袋裝砂井以及塑料排水板為主，結(jié)合工程實(shí)際，此次施工中采用了直徑為70mm的袋裝砂井、100mm寬的塑料排水板。各個(gè)試驗(yàn)分區(qū)的孔徑比與樁間距設(shè)計(jì)如下：①區(qū)孔徑比為15，樁間距1m；②區(qū)孔徑比為20；樁間距1.3m；③區(qū)孔徑比為7，樁間距2.8m；④區(qū)孔徑比為16，樁間距1m；⑤區(qū)孔徑比為19，樁間距1.2m；⑥區(qū)孔徑比為22，樁間距1.4m。此種設(shè)計(jì)共獲得6組不同的施工參數(shù)，后期建設(shè)中可以通過對(duì)6種方案處理效果的比較，選擇最佳參數(shù)組合。

此次施工實(shí)行填土加壓，①、②、③區(qū)荷載均為60KPa，填土高度統(tǒng)一為3m；④、⑤、⑥區(qū)荷載均為120KPa，填土高度統(tǒng)一為6m。填土處理中以坡積土及碎石料為主要材料，壓實(shí)度均大于90%。

2.4沉降量預(yù)測(cè)簡(jiǎn)述

2.4.1沉降監(jiān)測(cè)

為了明確此次施工期間的沉降量情況，施工過程中對(duì)地基表面、軟土分層、孔隙水壓力、土體深層水平位移、地下水位分別實(shí)行了沉降監(jiān)測(cè)，獲得了真實(shí)的沉降數(shù)據(jù)（篇幅有限，本文不再一一詳述）。以地基表面的監(jiān)測(cè)為例，通過沉降板獲得了較為可信的沉降數(shù)據(jù)。其中，A6沉降板布設(shè)于④區(qū)，其測(cè)得的地基沉降變化狀況如圖1所示。A6沉降板測(cè)得的④區(qū)沉降量累計(jì)140cm。整體來講，六個(gè)分區(qū)的沉降速率隨著時(shí)間的推移在逐漸降低，半年后的日均沉降已經(jīng)不足1mm。

2.4.2數(shù)據(jù)分析

同樣以A6沉降板為例，其沉降曲線整體比較規(guī)則，但其中的數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)之間始終存在一定的偏差。盡管誤差不會(huì)在沉降曲線圖上反映出來，然而誰也不能否定它的存在。對(duì)A6沉降板測(cè)得的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行小波降噪分析，可得出如下結(jié)果（見圖2）。

以沉降量為沉降預(yù)測(cè)依據(jù)，失效的可能性較高，為了避免誤差過大，該工程中以沉降差為依據(jù)，對(duì)軟土固結(jié)進(jìn)行了沉降預(yù)測(cè)。在借助小波理論處理沉降差數(shù)據(jù)之后，使用GM（1，1）模型進(jìn)行了科學(xué)運(yùn)算。以A6沉降板為例，利用GM（1，1）進(jìn)行分析之后，誤差狀況如下：短期預(yù)測(cè)方面，其一層分解的真實(shí)值為180.08cm，預(yù)測(cè)值為179.57cm，誤差為0.28%；二層分解真實(shí)值為179.88cm，預(yù)測(cè)值為178.27cm，誤差為0.9%。中期預(yù)測(cè)方面，一層分解真實(shí)值為182.27cm，預(yù)測(cè)值為180.80cm，誤差率0.8%；二層分解真實(shí)值為182.13cm，預(yù)測(cè)值為 179.28cm，誤差率為1.57%。

經(jīng)過預(yù)測(cè)分析，六個(gè)分區(qū)的固結(jié)度情況如下：在GM（1，1）模型分析中，位于①區(qū)的A3沉降板固結(jié)度為92.76%；位于②區(qū)的A2沉降板固結(jié)度為89.24%；位于③區(qū)的A1沉降板固結(jié)度為86.38%；位于④區(qū)的A6、A9沉降板固結(jié)度分別為94.99%、94.95%；位于⑤區(qū)的A5、A8沉降板固結(jié)度分別為89.78%、91.49%；位于⑥區(qū)的A4、A7沉降板固結(jié)度分別為89.78%、89.17%。

3.結(jié)語

堆載預(yù)壓法是一種比較有效的地基處理工藝，在不少工程項(xiàng)目中的應(yīng)用都取得了令人滿意的效果。隨著近年來堆載預(yù)壓法的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，對(duì)其應(yīng)用展開的各項(xiàng)研究也越來越深入。其中，此種方法使用過程中的沉降量預(yù)測(cè)是一個(gè)非常引人注意的話題。本文以某機(jī)場(chǎng)工程中堆載預(yù)壓法的應(yīng)用為例，對(duì)其應(yīng)用過程中的沉降量預(yù)測(cè)進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討，希望能夠?yàn)榇朔N方法的合理應(yīng)用提供參考。

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