張偉帆

近年來(lái)沿海港區(qū)飛速發(fā)展，用地緊張，除大面積圍海造陸外，海岸后方湖塘回填造陸也日益增多。湖塘回填造陸地基一般下臥深厚的軟土，具有高含水量、高壓縮性、低強(qiáng)度等性質(zhì)，此類地基在建筑施工前必須進(jìn)行軟基處理。真空預(yù)壓法加固軟土地基是一種行之有效的方法［1］。我國(guó)自20世紀(jì)80年代開始展開對(duì)真空預(yù)壓法的理論、試驗(yàn)、施工等研究及應(yīng)用工作［2］，并取得了大量的成果［3-6］。本文以珠海市某蠔塘回填區(qū)軟基處理工程為實(shí)例，通過(guò)跟蹤真空預(yù)壓軟基處理全過(guò)程，重點(diǎn)分析軟基處理的加固效果。通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)表面沉降、孔隙水壓力、水位等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，以及鉆孔取土室內(nèi)土工試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、平板載荷試驗(yàn)等檢測(cè)項(xiàng)目分析，綜合評(píng)價(jià)蠔塘區(qū)地基真空預(yù)壓的加固效果。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)條件

珠海某軟基處理工程瀕臨南海，場(chǎng)地原為生蠔養(yǎng)殖塘，采用開山花崗巖風(fēng)化土進(jìn)行回填。場(chǎng)地內(nèi)普遍分布欠固結(jié)的淤泥及淤泥質(zhì)土，具有高壓縮性和觸變性，為主要的特殊性巖土。地質(zhì)分層情況如表1所示。

表1 地質(zhì)分層情況 m

1.2 沿海蠔塘回填區(qū)軟基特點(diǎn)

淤泥厚，性質(zhì)差。場(chǎng)地瀕臨大海，鉆探揭露的海陸交互相沉積層中淤泥較厚，最厚達(dá)13.4 m。軟土具有高含水量(含水率65%)、高壓縮性(孔隙比1.8)，工程性質(zhì)差。

軟土固結(jié)歷史不一。場(chǎng)地蠔塘堤埂或者拋石路因前期存在預(yù)壓歷史，下臥軟土已經(jīng)有一定程度的固結(jié)，而蠔塘內(nèi)下臥軟土前期固結(jié)效應(yīng)不明顯。

1.3 軟基處理過(guò)程

本工程主要采用真空預(yù)壓軟基處理方法，共分3個(gè)區(qū)，如圖1所示。真空預(yù)壓軟基處理施工按鋪設(shè)砂墊層→塑料排水板→真空預(yù)壓幾個(gè)階段進(jìn)行。軟基處理加固效果通過(guò)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)項(xiàng)目開展，判斷標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)中的相關(guān)規(guī)定:加固后地基容許承載力不小于80 kPa，工后殘余沉降不大于20 cm。

2 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

2.1 固結(jié)度及殘余沉降

真空預(yù)壓期間，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)地表沉降—時(shí)間曲線如圖2所示，在真空預(yù)壓恒壓前后，沉降速率大，加固后期沉降速率明顯減小并趨于穩(wěn)定。不同位置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降不同，存在固結(jié)歷史的拋石路區(qū)域沉降量明顯偏小，地表沉降反映了軟土在真空壓力下發(fā)生固結(jié)壓縮的事實(shí)，軟土固結(jié)度通過(guò)預(yù)測(cè)最終沉降量根據(jù)下式計(jì)算:Ut=St/S∞。其中，St為t時(shí)刻沉降量;S∞為預(yù)測(cè)最終沉降量;Ut為t時(shí)刻固結(jié)度。部分測(cè)點(diǎn)的計(jì)算估計(jì)度如表2所示，平均固結(jié)度91.59%，達(dá)到卸載標(biāo)準(zhǔn)。

工后殘余沉降量是評(píng)價(jià)地基加固效果的重要指標(biāo)，可按下式計(jì)算:Sr=S∞－St。其中，Sr為殘余沉降量。部分測(cè)點(diǎn)殘余沉降量如表2所示，各測(cè)點(diǎn)殘余沉降均小于20 cm，滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 加固區(qū)內(nèi)部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)固結(jié)度及殘余沉降量

2.2 孔隙水壓力

軟土中孔隙水壓力受真空壓力的影響，孔隙水壓力沿負(fù)向逐漸增大。恒壓前后，孔隙水壓力下降最快，隨時(shí)間推移逐漸減緩并趨于穩(wěn)定。真空荷載作用下，土的總應(yīng)力不變，孔隙水壓力的減小意味著土體有效應(yīng)力的增加，軟基承載力的提高，孔壓的消散程度一定程度上決定了軟土的加固效果。以A1區(qū)為例，不同埋深孔壓計(jì)抽真空期間孔隙水壓力消散59.24 kPa～73.08 kPa。

2.3 地下水位

真空預(yù)壓期間，水位下降1.53 m～2.49 m，表明軟土中孔隙水隨排水通道不斷排出，地下水位明顯下降，其下降規(guī)律與孔隙水壓力變化情況相符。

3 軟基處理檢測(cè)分析

3.1 加固前后軟土性質(zhì)變化

通過(guò)加固前后鉆孔取土室內(nèi)土工試驗(yàn)，分析軟土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的變化情況，如表3所示。由表3可知，軟土含水率由64.7%下降到52.2%，下降量12.5%;標(biāo)貫擊數(shù)由不足1擊增加到2擊～4擊。經(jīng)真空預(yù)壓處理后，隨孔隙水的排出，含水率降低，土體固結(jié)壓縮，標(biāo)貫擊數(shù)增加，地基承載力提高。

表3 加固前后軟土指標(biāo)增減變化

3.2 靜力觸探試驗(yàn)

根據(jù)加固前后靜力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)，回填土層、淤泥層比貫入阻力都有一定程度的增長(zhǎng)。填土層比貫入阻力由0.15 MPa增長(zhǎng)到0.42 MPa，表明經(jīng)地基處理后，填土經(jīng)壓密比貫入阻力明顯增大;淤泥層比貫入阻力由0.22 MPa增長(zhǎng)到0.40 MPa，表明經(jīng)地基處理，各土層強(qiáng)度有一定程度的提高。

3.3 十字板剪切試驗(yàn)

經(jīng)真空預(yù)壓處理后，不同深度土體十字板剪切強(qiáng)度加固前后都有一定程度的增長(zhǎng)，軟土層原狀土十字板抗剪強(qiáng)度平均值由20.86 kPa增長(zhǎng)到31.49 kPa，表明經(jīng)地基處理后，軟土強(qiáng)度得到增長(zhǎng)，地基加固效果得到體現(xiàn)。

3.4 平板載荷試驗(yàn)

圖3為平板載荷試驗(yàn)p—s曲線，由p—s曲線可知，該檢測(cè)點(diǎn)在試驗(yàn)過(guò)程中，最大沉降量19.49 mm，最大回彈量5.71 mm，回彈率29.3%，經(jīng)p—s曲線綜合判斷，該點(diǎn)承載力約為100 kPa，滿足設(shè)計(jì)承載力要求。

4 結(jié)語(yǔ)

1 )根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，蠔塘區(qū)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)因應(yīng)力歷史不一沉降量有所不同，計(jì)算平均固結(jié)度91.59%，預(yù)測(cè)工后殘余沉降量4 cm～14 cm，孔隙水壓力累積消散59.24 kPa～73.08 kPa，地下水位下降1.53 m～2.49 m。表明在真空壓力下，孔隙水隨排水通道排出，軟土固結(jié)壓縮，孔隙水壓力的消散使有效應(yīng)力增長(zhǎng)，土體強(qiáng)度得到提高。2)加固前后淤泥軟土含水率下降了19%，孔隙比下降了17%，壓縮模量提高了24%，粘聚力提高了35%，表明經(jīng)真空預(yù)壓處理后，軟土各壓縮性及強(qiáng)度指標(biāo)都有一定程度的改良，體現(xiàn)了地基加固效果。3)靜力觸探試驗(yàn)回填土、軟土比貫入阻力分別增長(zhǎng)180%，82%，表明經(jīng)處理后，回填土層密實(shí)度明顯增強(qiáng)，軟土強(qiáng)度有較大幅度增長(zhǎng)。4)加固后十字板強(qiáng)度由20.86 kPa增長(zhǎng)到31.49 kPa，增幅51%，土體強(qiáng)度明顯增長(zhǎng)。5)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)平板載荷試驗(yàn)，地基容許承載力達(dá)到100 kPa。6)綜合各項(xiàng)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，蠔塘區(qū)經(jīng)真空預(yù)壓處理后，工后殘余沉降小于20 cm，地基承載力大于80 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求，軟基處理效果良好。

［1］ 閆澍旺，朱 平，劉 潤(rùn).真空預(yù)壓法加固軟土地基的效果觀測(cè)分析［J］.水利學(xué)報(bào)，2004(3)：87-92.

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