基于天津某工程實踐的軟土地基處理監(jiān)測檢測研究

摘 要:本文基于筆者多年從事勘察及地基檢測、監(jiān)測方面的工作經(jīng)驗，以軟土地基處理過程監(jiān)測及結(jié)果檢測為研究對象，論文首先簡要闡述了工程概況，進(jìn)而探討了監(jiān)測的方法，在此基礎(chǔ)上，筆者給出了監(jiān)測結(jié)果分析的具體實施流程，包括表層沉降監(jiān)測、分層沉降監(jiān)測、孔隙水壓力監(jiān)測、深層水平位移監(jiān)測、室內(nèi)土工試驗和十字板剪切試驗等6個方面，全文是筆者基于項目實踐基礎(chǔ)上的理論升華，相信對從事相關(guān)工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關(guān)鍵詞:軟土地基 監(jiān)測 檢測 試驗

中圖分類號:TB21文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0101-02

隨著沿海城市建設(shè)的迅速發(fā)展，軟土地基處理在沿海城市基礎(chǔ)建設(shè)中占據(jù)著越來越重要的作用，如何快速有效的對軟土地基進(jìn)行排水固結(jié)處理，提高軟土地基的強度，一直是工程界所關(guān)注的熱點和難點問題。本文通過對天津某旅游度假村軟土地基處理過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合分析，得到了一些有益的結(jié)論，對軟土地基處理設(shè)計和施工具有一定的指導(dǎo)作用。

1 工程概況

該度假村位于天津市塘沽區(qū)，占地面積24萬多m2。根據(jù)勘察資料，擬建場地淺部有厚10～20m的淤泥層，局部較薄，僅為3～5m左右，變化較大。由于場區(qū)淤泥普遍厚度較大，填土后場地地基承載力不能滿足設(shè)計要求，因此需對其場地進(jìn)行加固處理。本工程根據(jù)施工特點分為B區(qū)和C區(qū)，其中B區(qū)又有B1、B2、B3、B4四個施工區(qū)域，C區(qū)有C1、C2兩個施工區(qū)域。本工程采用的軟土地基處理方法包括2種:一是在B區(qū)采用插塑排水板結(jié)合真空預(yù)壓法;二是在C區(qū)采用插塑排水板結(jié)合堆載預(yù)壓法。B區(qū)后來因工期較緊，為加快施工進(jìn)度，將原設(shè)計改為插塑排水板結(jié)合真空預(yù)壓聯(lián)合堆載法處理軟土地基，即在B區(qū)抽真空40d后，當(dāng)土體達(dá)到一定強度時開始進(jìn)行二次堆填(聯(lián)合堆載)，以達(dá)到降低土體含水量，提高固結(jié)度，提高土體強度，降低沉降量的軟土地基處理目的。

2 監(jiān)測方法

為防止土體在吹填過程中產(chǎn)生剪切破壞，保證海堤邊坡穩(wěn)定，同時為了指導(dǎo)軟基處理的施工，保證施工質(zhì)量，評價軟基處理的效果，為以后的類似工程提供一些有益的參數(shù)，本工程對該度假村新征地填筑區(qū)域進(jìn)行了表層沉降、分層沉降、淤泥層孔隙水壓力的消散情況及土體深層水平位移的監(jiān)測，并在加固前、后分別在各施工分區(qū)內(nèi)鉆孔取土進(jìn)行室內(nèi)土工試驗和進(jìn)行現(xiàn)場十字板剪切試驗，以對照檢驗地基處理的效果。

3 監(jiān)測結(jié)果分析

3.1 表層沉降監(jiān)測

通過表層沉降監(jiān)測可以控制吹填施工及真空預(yù)壓聯(lián)合加載速度，并通過沉降時程曲線，推算軟土的最終沉降量，從而計算出各時期的軟土的固結(jié)度和殘余沉降量，以確定真空預(yù)壓的卸載時間，并檢驗軟基處理的效果。表層沉降監(jiān)測大約按200m縱橫間距布置監(jiān)測點，共埋設(shè)沉降標(biāo)33個。限于篇幅，只列舉B區(qū)、C區(qū)典型的地表沉降時程曲線進(jìn)行分析。

表層沉降監(jiān)測結(jié)果表明:在B區(qū)真空預(yù)壓開始時，各沉降板沉降顯著，沉降曲線陡降明顯，到70～80d左右時，沉降速率減緩，沉降曲線趨于平緩，經(jīng)計算軟土的各區(qū)平均固結(jié)度均已達(dá)到了90%。C區(qū)表層沉降曲線較B區(qū)平緩，說明C區(qū)表層沉降速度較B區(qū)慢，加固效果稍差。

由C1、C2兩個區(qū)表層沉降數(shù)據(jù)對比可知，C1區(qū)因插板施工和吹填砂施工較早，所以監(jiān)測期間沉降量明顯小于C2區(qū)，這也說明堆載預(yù)壓區(qū)的地表沉降主要發(fā)生在二次吹填砂施工期間。

3.2 分層沉降監(jiān)測

通過監(jiān)測軟土層不同深度的沉降值，可以得到軟土層不同深度的沉降時程曲線，從而了解填筑荷載對沉降的影響深度及上部填土標(biāo)高達(dá)到設(shè)計要求后，深層土體的工后沉降何時可以趨于穩(wěn)定，為工程設(shè)計及沉降計算提供依據(jù)。本工程只在C區(qū)布設(shè)監(jiān)測點，監(jiān)測點水平間距取200～400m，沉降磁環(huán)置于淤泥層頂面以下3、7、11、15m，具體埋設(shè)深度根據(jù)軟土的具體厚度來定。

分層沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，堆載預(yù)壓區(qū)的沉降主要發(fā)生在上部軟土層，堆載的主要影響深度大約為8～10m，即軟土(淤泥)層的1/2處，而且上部土層的壓縮速率較快，其沉降量約占總沉降量的70%以上。通過對沉降數(shù)據(jù)的分析計算，可得到不同深度內(nèi)軟土的壓縮量，計算結(jié)果見表1。

3.3 孔隙水壓力監(jiān)測

孔隙水壓力監(jiān)測是軟基填筑過程中重要的應(yīng)力監(jiān)測手段之一，通過觀測不同深度軟土的孔隙水壓力的消散情況，根據(jù)孔壓消散值推算出傳感器埋設(shè)深度處的固結(jié)度，來監(jiān)控軟土的固結(jié)沉降完成情況，從而控制加載的速度及真空預(yù)壓的時間，并保證場地的穩(wěn)定性，最終可用來判定軟基處理的效果。

本工程在B1～B4、C1等5區(qū)各設(shè)一個觀測點，C2區(qū)設(shè)2個監(jiān)測點，各測點傳感器埋設(shè)位置為淤泥頂面以下3、7、11m，具體埋設(shè)深度根據(jù)軟土的具體厚度來定。

通過對孔隙水壓力的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析可知，在B區(qū)真空預(yù)壓施工開始后，孔隙水壓力消散明顯，且消散速度劇增，隨著時間的推移，消散速度逐漸降低，并趨向穩(wěn)定，并且上部軟土層孔隙水壓力消散明顯較快，這說明塑料排水板排水路徑良好，真空預(yù)壓效果明顯。一般在5d以后，消散速率明顯降低，呈緩慢消散趨勢，到80d左右時，孔隙水壓力已基本趨于穩(wěn)定，這說明此時軟土層也已基本完成沉降固結(jié)。真空預(yù)壓卸載后，孔隙水壓力消散曲線反彈明顯，孔隙水壓力有所增加，說明真空預(yù)壓處理軟土地基取得了良好效果。在C區(qū)(堆載預(yù)壓區(qū))，孔隙水壓力的消散速度一直處于一種緩慢的狀態(tài)，只有在C2區(qū)二次吹填時，孔隙水壓力的消散速度才有較明顯的增大，且最終的消散值均不大。

3.4 深層水平位移監(jiān)測

通過測試海堤地基土體不同深度處的水平(側(cè)向)位移情況，控制填筑施工速度以保證海堤邊坡的穩(wěn)定和安全。根據(jù)設(shè)計要求，監(jiān)測點臨海堤處共布置了5處，測點水平間距控制在150～200m之間。根據(jù)本次監(jiān)測結(jié)果，可以看出，整個填筑過程海堤邊坡土體在各深度總水平位移量均不大，填土施工控制較好?？傮w來看，上部土層水平位移量明顯大于下部土層，最大位移一般發(fā)生在3～4m處，最大水平位移值為58.6mm，從4m往下，位移量逐漸減小，10m以下，位移量僅為2mm左右，表明堆載對深層位移的影響深度主要在10m以內(nèi)，這是因為淺部軟土的強度低，受到外力作用后，容易產(chǎn)生水平位移。這一結(jié)果和分層沉降的監(jiān)測結(jié)果是吻合的。

3.5 室內(nèi)土工試驗

為了對比分析B區(qū)軟基處理前后土的物理力學(xué)性質(zhì)變化情況，在軟基處理前、后取了較多的土樣進(jìn)行常規(guī)土工試驗，試驗結(jié)果如表2所示。

從處理前后軟土的物理力學(xué)指標(biāo)對比結(jié)果可知:真空預(yù)壓后軟土的含水量、孔隙比、液性指數(shù)有較為明顯的降低，土的密度有較為明顯的提高，軟土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)有較為顯著的改善，達(dá)到了軟基處理的預(yù)期效果。

3.6 十字板剪切試驗

為了判斷軟基處理前后軟土土體強度和承載力的變化情況。本工程在軟基處理前、后進(jìn)行了十字板剪切試驗(其中C區(qū)只在處理后進(jìn)行了十字板剪切試驗)，其試驗結(jié)果如表3所示。

由表3十字板試驗數(shù)據(jù)對比可知，B區(qū)在真空預(yù)壓后，土體強度增長明顯，承載力基本值有較大提高。C區(qū)因只在堆載預(yù)壓后進(jìn)行了試驗，不具有對比性，但可以明顯地看出，該區(qū)淤泥的抗剪強度也較B區(qū)真空預(yù)壓前淤泥的抗剪強度有一定提高，說明堆載預(yù)壓取得了一定效果。但其加固效果比真空預(yù)壓加固效果稍差。

4 結(jié)論

通過對軟土地基加固過程的監(jiān)測及效果檢測可以發(fā)現(xiàn)，真空預(yù)壓法和堆載預(yù)壓法處理軟土地基是可行的，取得了非常明顯的效果。通過對監(jiān)測和檢測數(shù)據(jù)分析，可以得出以下5個方面的結(jié)論。

1)真空預(yù)壓開始時，土體表層沉降顯著，沉降曲線陡降明顯，到70～80d左右時，沉降速率減緩，沉降曲線趨于平緩，卸載時平均固結(jié)度均已達(dá)到90%。堆載預(yù)壓表層沉降相對較小，其地表沉降主要發(fā)生在二次吹填砂施工期間。2)堆載預(yù)壓區(qū)的沉降主要發(fā)生在上部軟土層，該方法的主要影響深度大約為8～10m，即軟土層的1/2處，而且上層土的壓縮速率較快，沉降量約占總沉降量的70%以上。3)真空預(yù)壓開始時，孔隙水壓力消散明顯，且消散速度劇增，一般在5d以后，消散速率明顯降低，呈緩慢消散趨勢，到80d左右時，孔隙水壓力已基本趨于穩(wěn)定，即軟土層也已基本完成沉降固結(jié)。真空預(yù)壓卸載后，孔隙水壓力消散曲線反彈明顯，孔隙水壓力有所增長。而堆載預(yù)壓后，軟土孔隙水壓力的消散較為緩慢，只有在二次吹填時，孔隙水壓力的消散才比較明顯，但最終的消散值不大。4)軟基處理時，上部土層水平位移量明顯大于下部土層，最大水平位移一般發(fā)生在3～4m處，深層位移的影響深度主要在10m以內(nèi)。5)真空預(yù)壓后，軟土的物理力學(xué)指標(biāo)有較為明顯的改善，土體強度增長明顯，承載力基本值有較大提高，軟基處理取得了良好效果。堆載預(yù)壓法也有一定的處理效果，但相對真空預(yù)壓效果稍差。

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