裴偉民 廖德華 何文潤(rùn)

摘要：文章基于沿海吹填區(qū)域軟基加固處理工程實(shí)例，對(duì)地基加固過(guò)程中的沉降量和固結(jié)度計(jì)算分析方法進(jìn)行了探討，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分別采用三點(diǎn)法、Asaoka法、雙曲線(xiàn)法對(duì)地基最終沉降量及固結(jié)度進(jìn)行了預(yù)測(cè)計(jì)算。結(jié)果表明：塑料排水板堆載預(yù)壓法對(duì)沿海吹填的軟基加固效果較好;經(jīng)驗(yàn)雙曲線(xiàn)法的推算結(jié)果較大，固結(jié)度較小，較三點(diǎn)法和Asaoka法的計(jì)算結(jié)果偏于保守，對(duì)實(shí)際工程偏于安全。

關(guān)鍵詞：排水固結(jié)法;軟基處理;表層沉降;固結(jié)度

0 引言

對(duì)于港口碼頭等沿海工程的建設(shè)，常面臨大量軟土地基處理問(wèn)題。通常在水域上進(jìn)行填筑造陸時(shí)所吹填的多為淤泥性軟土，后續(xù)需對(duì)其進(jìn)行吹砂填淤，并采取相應(yīng)措施對(duì)軟基進(jìn)行加固處理，才能滿(mǎn)足荷載對(duì)地基的要求。軟土地基工程性質(zhì)特殊，其特點(diǎn)一般有流變性、觸變性、透水性低、壓縮性高和抗剪強(qiáng)度低等，在荷載作用下，有著緩慢的排水固結(jié)、較差的地基穩(wěn)定性和沉降難以控制等現(xiàn)象[1]。

吹填區(qū)域地基處理常以真空預(yù)壓或堆載預(yù)壓工藝為主[2]。其中，堆載預(yù)壓排水固結(jié)法具有使地基穩(wěn)定性顯著提高、工期縮短、工程造價(jià)低、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[3]，是一種有效的軟土地基加固處理方法。

如何準(zhǔn)確計(jì)算地基沉降和固結(jié)度是軟基處理工程中要解決的關(guān)鍵問(wèn)題[4]。目前軟基處理工程中應(yīng)用較多的地基沉降預(yù)測(cè)方法有雙曲線(xiàn)法、三點(diǎn)法、淺崗法、星野法、沉降速率法等[5]，而采用單一的方法進(jìn)行地基沉降量預(yù)測(cè)，往往缺乏可比性和可信度。

為了提高地基沉降量及固結(jié)度推算預(yù)測(cè)水平，本文結(jié)合北海郵輪碼頭工程港區(qū)軟土地基處理工程實(shí)例，探討塑料排水板堆載預(yù)壓法的沉降量和固結(jié)度的計(jì)算?；诂F(xiàn)場(chǎng)軟基沉降監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用“三點(diǎn)法”“Asaoka法”“雙曲線(xiàn)法”對(duì)加固后的軟土地基沉降進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)對(duì)比分析地基的最終沉降量及固結(jié)度計(jì)算結(jié)果，對(duì)各計(jì)算方法間的差別及其適用性和局限性進(jìn)行了分析。

1 工程概況

北海郵輪碼頭建設(shè)工程位于廣西北海石步嶺港區(qū)、冠頭嶺國(guó)家森林公園西側(cè)海岸。根據(jù)地勘資料，項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)主要地層有以下幾種：（1）人工回填土層，主要包含吹填細(xì)砂及吹填中粗砂層;（2）第四系海相沉積第三層淤泥（Qm-3），灰色，灰黑色，軟塑，局部含貝殼殘骸，底部含少量粗砂;（3）第四系海相沉積第二層粗砂（Qm-2），灰色，灰黑色，稍密，部分為中密狀態(tài)，成分以石英為主，棱角狀，分選性較好，無(wú)膠結(jié)，大部分地段粒間為軟塑黏土充填，局部黏粒含量大，而相變?yōu)橛倌嗷焐?（4）第四系海相沉積第一層礫砂（Qm-1），灰白色，灰黃色，中密，部分為密實(shí)狀態(tài)，粒間部分為黏土充填，無(wú)膠結(jié)，局部含淤泥及貝殼殘骸;（5）第三系（D1）砂巖夾泥巖、粉砂巖碼頭區(qū)下伏基巖為泥盆系下統(tǒng)（D1）砂巖夾泥巖、粉砂巖。

整個(gè)場(chǎng)地均采用堆載預(yù)壓排水固結(jié)法對(duì)軟土進(jìn)行加固，具體技術(shù)方案如下：

（1）中、粗砂墊層：在陸域形成至高程6.3m后鋪設(shè)70cm厚砂墊層。

（2）插打塑料排水板：采用SPB-B型原生質(zhì)直接測(cè)深式塑料排水板。平面上按正方形布置，間距為1.0m。

（3）堆載：堆載料采用中、細(xì)砂（海砂）。堆載厚度為2.5m，分2級(jí)加載，第一級(jí)堆載厚度為1.3m，第二級(jí)堆載厚度1.2m。為保證邊坡穩(wěn)定，每級(jí)堆載需分層回填，最大松鋪厚度按每層≤50cm控制，并控制加載速率。

（4）卸載：滿(mǎn)載預(yù)壓接近60d時(shí)，根據(jù)實(shí)測(cè)沉降推算固結(jié)度達(dá)到90%以上后卸載，平整場(chǎng)地至交工高程6.3m。

2 結(jié)果分析

本文選取碼頭后方陸域?yàn)檠芯繉?duì)象，該區(qū)域面積約為6800m2，共埋設(shè)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)測(cè)量地基表層沉降，采用塑料排水板堆載預(yù)壓法進(jìn)行地基加固，塑料排水板插至淤泥混砂層底。該區(qū)域的堆載時(shí)間從2019-05-01開(kāi)始至2019-08-11結(jié)束，堆載厚度為2.5m，分2級(jí)加載。各表層沉降觀測(cè)點(diǎn)的填土高度、沉降量隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)如圖1所示。

2.1 最終沉降量

對(duì)實(shí)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的表層沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行最終沉降量和固結(jié)度推算，常用方法有三點(diǎn)法、經(jīng)驗(yàn)雙曲線(xiàn)法、Asaoka法等。本文分別采用這三種方法進(jìn)行地基最終沉降量和固結(jié)度的推算，并進(jìn)一步比較分析各方法所得結(jié)果。

根據(jù)1#～3#號(hào)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)沉降曲線(xiàn)，t1以5d遞增，通過(guò)多次平均計(jì)算，得到地基最終沉降量，計(jì)算結(jié)果如表1～3所示。由表1～3可知，推算所得的1#測(cè)點(diǎn)的地基最終沉降量最大，3#測(cè)點(diǎn)最小;采用不同時(shí)間間隔計(jì)算得到的地基最終沉降量差異較大，通過(guò)多次平均計(jì)算可提高計(jì)算結(jié)果的可靠性。

2.1.2 雙曲線(xiàn)法

依據(jù)《港口工程地基規(guī)范》（JTS147-1-2010）[8]采用“經(jīng)驗(yàn)雙曲線(xiàn)法”，根據(jù)已擬合的累計(jì)沉降時(shí)間曲線(xiàn)，預(yù)測(cè)推算地基最終沉降量的公式見(jiàn)式（2）、式（3）：

采用“經(jīng)驗(yàn)雙曲線(xiàn)法”推算的地基沉降量及各測(cè)點(diǎn)的計(jì)算擬合參數(shù)如表4所示。由推算結(jié)果可知，1#測(cè)點(diǎn)的最終沉降量最大，3#測(cè)點(diǎn)最終沉降量最小，與采用“三點(diǎn)法”進(jìn)行推算的規(guī)律一致。對(duì)同樣位置的最終沉降量，該方法得到的最終沉降量結(jié)果偏大。

2.1.3 Asaoka法

Asaoka法是根據(jù)應(yīng)變表示的固結(jié)偏微分方程推導(dǎo)得出等時(shí)間間隔的沉降量之間存在下列關(guān)系，如式（4）所示：

由圖2可知，1#～3#測(cè)點(diǎn)的最終沉降量分別為208.96mm、201.98mm、190.95mm。不同測(cè)點(diǎn)位置的沉降值大小規(guī)律與前面兩種方法的推算結(jié)果一致。對(duì)于相同位置測(cè)點(diǎn)，采用Asaoka法推算的最終沉降固結(jié)量最大，其與三點(diǎn)法預(yù)測(cè)結(jié)果相近。

2.2 固結(jié)度的計(jì)算

某時(shí)刻累計(jì)沉降量與推算得到的地基的最終沉降量的比值表示該時(shí)刻的地基固結(jié)度。經(jīng)計(jì)算分析，各測(cè)點(diǎn)在堆載結(jié)束時(shí)刻的固結(jié)度的計(jì)算結(jié)果如后頁(yè)表5所示。

本工程利用塑料排水板堆載預(yù)壓法加固軟基，在堆載結(jié)束時(shí)，其固結(jié)度均達(dá)到90%以上，固結(jié)效果較好，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。利用不同推測(cè)方法得到地基最終沉降量，計(jì)算得到的固結(jié)度結(jié)果存在一定的差異，通過(guò)比較分析得到：利用經(jīng)驗(yàn)雙曲線(xiàn)法進(jìn)行計(jì)算得到的固結(jié)度偏小，而利用三點(diǎn)法和Asaoka法得到結(jié)果接近，對(duì)應(yīng)的固結(jié)度偏大。

3 結(jié)語(yǔ)

本文基于堆載預(yù)壓固結(jié)法的軟基加固工程，結(jié)合三個(gè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)地基表層沉降數(shù)據(jù)，利用三點(diǎn)法、經(jīng)驗(yàn)雙曲線(xiàn)法以及Asaoka法對(duì)地基最終沉降量及固結(jié)度進(jìn)行了推算分析。結(jié)果表明：三種方法中Asaoka法、三點(diǎn)法計(jì)算簡(jiǎn)單，但推算結(jié)果受不同時(shí)間段數(shù)據(jù)的影響存在一定差別。相比之下經(jīng)驗(yàn)雙曲線(xiàn)法的推算結(jié)果偏大，相應(yīng)的固結(jié)度偏小，結(jié)果較三點(diǎn)法和Asaoka法對(duì)工程偏于安全。本文可為類(lèi)似工程的地基沉降相關(guān)監(jiān)測(cè)工作提供參考。

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