新近吹填區(qū)道路真空預(yù)壓處理沉降特性

金哲浩，趙震波，姜建芳，湯明禮

（1.浙江泰陽建設(shè)有限公司，浙江 寧波 31 5 20 0；2. 浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020；3. 浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

新近吹填區(qū)道路真空預(yù)壓處理沉降特性

金哲浩1，趙震波2，姜建芳3，湯明禮2

（1.浙江泰陽建設(shè)有限公司，浙江 寧波 31 5 20 0；2. 浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020；3. 浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

為滿足市政道路工后沉降及高承載力要求，常需對新近吹填淤泥真空預(yù)壓超軟土地基進(jìn)行二次深層處理。以溫州市某吹填淤泥工程為例，分析了深層處理區(qū)塊一次淺層處理和二次深層處理沉降特征。研究表明，真空預(yù)壓處理固結(jié)沉降隨吹填淤泥厚度和插板深度呈一定變化規(guī)律，且不同時(shí)期存在較大差異性，真空預(yù)壓深層處理階段淺層吹填淤泥土固結(jié)效果依然明顯。

真空預(yù)壓；新近吹填淤泥；分層沉降；二次處理

1 問題的提出

隨著濱海經(jīng)濟(jì)建設(shè)投資步伐的加快，土地資源也日趨緊張，為保證經(jīng)濟(jì)建設(shè)的銜接性，大面積圍海真空預(yù)壓造地是解決土地資源匱乏的有效途徑之一。真空預(yù)壓造地后，為了滿足其中市政道路工后沉降和高承載力的要求，常需要進(jìn)行二次真空預(yù)壓深層處理，處理深度完全穿透新近吹填淤泥層至原地基土層20 m。雖然新近吹填淤泥與原灘面淤泥均為軟土，但由于新近吹填淤泥晾曬時(shí)間短、含水率極高、壓縮性強(qiáng)、滲透性差、承載力超低等特點(diǎn)，其與原灘面淤泥土工程特性存在較大差異性[1-3]，加之真空預(yù)壓“井阻”效應(yīng)[4]，必然加劇固結(jié)效果隨豎向深度和時(shí)效的差異性。

現(xiàn)階段對于真空預(yù)壓研究主要集中在工程應(yīng)用探索階段[5-12]。典型真空預(yù)壓研究成果大致可歸納為3個(gè)方面：固結(jié)理論機(jī)理變化特征分析[5-7]、真空預(yù)壓現(xiàn)場試驗(yàn)和模型研究[8-9]、固結(jié)效果觀測分析與評價(jià)，且主要集中在真空預(yù)壓過程監(jiān)測及檢測成果分析[10-12]。因此，對于真空預(yù)壓固結(jié)沉降分布規(guī)律仍有待進(jìn)一步深入研究。

本文基于現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)及鉆孔取樣，對某道路區(qū)二次深層真空預(yù)壓處理的沉降分布特征進(jìn)行了分析，可以為類似工程施工設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考，也對真空預(yù)壓加固效果評價(jià)具有一定的借鑒作用。

2 場地概況及真空預(yù)壓方案

某場地吹填面積約為300萬m2，根據(jù)勘察揭露場地原地基土主要為浙東南濱海區(qū)河口相沖海積淤泥或淤泥質(zhì)軟土[2]，厚度達(dá)20 m以上。整個(gè)場地地形較為平坦，由西至東呈自然緩坡，最大落差3.0 m。新近吹填淤泥為近海水利吹填淤泥，自然晾曬時(shí)間為1.5月，淺層吹填淤泥呈流動狀，含水率高達(dá)130%以上，基本無承載力，其主要土層參數(shù)見表1。受場地地形影響，吹填淤泥厚度由西至東呈遞增趨勢，厚度約在3 ～ 6 m（見圖1）。

表1 新吹填淤泥土層基本參數(shù)表

圖1 吹填場地東—西向典型剖面圖

一般地塊區(qū)采用無砂墊層真空預(yù)壓法對新吹填淤泥土進(jìn)行固結(jié)處理，豎向排水板打設(shè)至原灘面，正方形布置，平面間距為0.8 m，抽真空有效時(shí)間均為115 d；市政道路區(qū)采用二次真空預(yù)壓處理方法：第1次采用無砂墊層真空預(yù)壓處理，豎向排水板打設(shè)至原灘面，抽真空時(shí)間為85 d；第2次采用有砂墊層真空預(yù)壓法進(jìn)行處理。二次軟基處理根據(jù)設(shè)計(jì)道路高程不同，采用不同的插板深度（設(shè)計(jì)道路高程Hd≤4.5 m，排水板打設(shè)底高程為- 3.5 m；4.5 m＜Hd≤5.0 m，排水板打設(shè)底高程為- 9.0 m；Hd＞5.0 m，排水板打設(shè)底高程為- 19.0 m），排水板平面布置間距為0.8 m，正方形布置，抽真空有效時(shí)間均為135 d，相關(guān)真空預(yù)壓參數(shù)見表2。

表2 真空預(yù)壓軟基處理參數(shù)表

為了解吹填淤泥真空預(yù)壓加固效果，在現(xiàn)場實(shí)施過程中布置了原位監(jiān)測點(diǎn)，主要包括膜下真空壓力、地表沉降、孔隙水壓力、水位和分層沉降等，本文主要根據(jù)地表沉降資料進(jìn)行分析。

3 一次淺層處理沉降特征分析

地表沉降是土體固結(jié)效果最為直觀的數(shù)據(jù)，土體固結(jié)狀態(tài)、土體排水效果、真空預(yù)壓工藝及土體厚度等均對其有顯著影響。

圖2為一般地塊區(qū)累計(jì)沉降量時(shí)效特征圖。由圖2可知一般地塊區(qū)在真空預(yù)壓處理不同時(shí)段累計(jì)沉降均隨處理淤泥厚度呈較強(qiáng)線性關(guān)系，預(yù)壓處理20，40，60 d，卸載前該線性斜率分別為18.530，54.285，139.490，213.920 mm/m，斜率呈現(xiàn)明顯的遞增關(guān)系，表明下部土體固結(jié)沉降效果隨時(shí)間推移逐步發(fā)展，真空預(yù)壓處理固結(jié)效果在時(shí)效上呈現(xiàn)一定的“由上至下”的發(fā)展規(guī)律，淺層真空預(yù)壓處理后期對沉降發(fā)展亦有所影響。

圖2 地塊區(qū)累計(jì)沉降量時(shí)效特征圖

由于道路區(qū)真空預(yù)壓（一次處理）主要是為了滿足后續(xù)工程大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)場作業(yè)需求[2]，僅覆蓋1層密封膜，因此密封效果較地塊區(qū)（2層密封膜）差，加固效果亦較地塊區(qū)明顯減弱。圖3為道路區(qū)（一次處理）累計(jì)沉降量時(shí)效特征圖，分別選取了抽真空20，40，60，85 d地表沉降量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。由圖3可知，道路區(qū)一次處理各區(qū)塊平均累計(jì)沉降量為454 mm，遠(yuǎn)低于地塊區(qū)的平均累計(jì)沉降量809 mm ；但不同時(shí)段沉降量隨處理淤泥厚度也呈線性變化，其斜率隨時(shí)間推移亦有所增加，與地塊區(qū)變化規(guī)律類似，但斜率明顯小于地塊區(qū)；后期由于膜面老化加劇、加固效果銳減，85 d斜率趨于0，曲線基本趨于平緩；從累計(jì)沉降量數(shù)值和曲線斜率變化情況分析，道路區(qū)（一次處理）固結(jié)水平基本與地塊區(qū)40 d時(shí)相似，從處理后二次插板時(shí)出現(xiàn)的密封溝擠淤現(xiàn)象（見圖4）亦可推知固結(jié)水平較低。說明2層密封膜對真空預(yù)壓處理的必要性，尤其是預(yù)壓后期效果更加明顯。

圖3 道路區(qū)（一次處理）累計(jì)沉降量時(shí)效特征圖

圖4 道路區(qū)密封溝擠淤現(xiàn)象圖（一次處理后）

4 二次深層處理沉降特征分析

為了滿足市政道路工后沉降和高承載力要求，在一次淺層處理（85 d）后，按道路等級和承載力要求對道路區(qū)采取了不同插板深度二次深層處理，為增加真空壓力在水平向上的傳遞效果，采用有砂墊層真空預(yù)壓處理。

圖5 道路區(qū)二次處理累計(jì)沉降量散點(diǎn)圖

圖5為道路區(qū)二次處理累計(jì)沉降量散點(diǎn)圖。由圖5可知，二次深層處理時(shí)土體固結(jié)沉降量隨插板深度的增加而增加，處理底板高程- 3.5 ，- 9.0 ，- 19.0 m的平均累計(jì)沉降分別為847，1 005，1 226 mm；假設(shè)在插板處理范圍內(nèi)，從地表往下相同土層深度的真空傳遞效果不因插板處理底高程不同而有所差異，則從地表往下可以把處理土層分成3層（地表 ～ - 3.5 m、- 3.5 ～ - 9.0 m、- 9.0 ～ - 19.0 m），各層平均累計(jì)沉降量分別為847，158，221 mm，土層每米固結(jié)沉降量分別為169，29，22 mm，可見- 3.5 m以上土體固結(jié)效果突出，- 3.5 m高程以下土體固結(jié)效果明顯減弱。

圖6為道路區(qū)（底板高程- 3.5 m）累計(jì)沉降量時(shí)效分布趨勢圖，分別選取抽真空20，40，60 d及卸載前地表累計(jì)沉降量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。由圖6可知，抽真空0 ～ 20，20 ～ 40 d曲線間距較大，40 d內(nèi)真空預(yù)壓沉降發(fā)展最為突出，占最終沉降的72%，且均隨著淤泥厚度變化呈線性增加；抽真空20，40，60，135 d（最終）的累計(jì)沉降量— 吹填淤泥厚度的線性斜率先增后減，135 d時(shí)累計(jì)沉降量— 淤泥厚度關(guān)系曲線基本趨于水平，說明40 ～ 135 d位于吹填淤泥層以下的原狀土層固結(jié)得到較好的發(fā)展。

圖6 道路區(qū)累計(jì)沉降量時(shí)效分布趨勢圖（3.5 m）

5 結(jié) 論

（1）由于道路區(qū)一次淺層處理布置單層密封膜，土體固結(jié)沉降效果較一般地塊區(qū)（雙層密封膜）明顯減弱，其固結(jié)水平僅近似于一般地塊區(qū)40 d時(shí)的水平，但能滿足后續(xù)工程大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)場作業(yè)的需求。

（2）道路區(qū)二次深層處理固結(jié)沉降依然明顯，尤其是淺層新近吹填淤泥層，對提高土體固結(jié)程度、減少工后沉降較為有利。

（3）道路區(qū)二次深層真空預(yù)壓處理40 d內(nèi)沉降發(fā)展最快，沉降占比也較大，嚴(yán)格控制該時(shí)段真空預(yù)壓施工質(zhì)量較為關(guān)鍵。

（4）真空預(yù)壓不同處理深度土層固結(jié)表現(xiàn)出一定的差異性，且不同時(shí)段沉降特征規(guī)律亦存在較大的差異性，真空預(yù)壓設(shè)計(jì)及施工過程中應(yīng)予以充分考慮，使地基處理達(dá)到最優(yōu)效果。

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（責(zé)任編輯 黃 超）

Settlement Characteristics of Newly Constructed Roads with Vacuum Preloading Treatment

JIN Zhe - hao1，ZHAO Zhen - bo2，JIANG Jian - fang3，TANG Ming - li2
(1.Zhejiang Taiyang Construction Co., Ltd., Hangzhou 315200，Zhejiang，China；2.Zhejiang Surveying Institute of Estuary and Coast，Hangzhou 310020，Zhejiang，China；3.Zhejiang Institute of Hydraulics & Estuary，Hangzhou 310020，Zhejiang，China)

Due to settlement after construction and high bearing capacity requirements of municipal roads，newly dredger filled soft soil foundation with vacuum preloading treatment often need a second deep processing. Taking a dredger fill engineering in Wenzhou as an example，this paper analyzed settlement characteristics of zones with one shallow treatment and second deep treatment. Results suggest that there was a certain variation rule between consolidation settlement with vacuum preloading treatment and depth of fl ashboard and great differences existed in different periods. The consolidation effects of shallow fi lled soil were still evident during deep processing period.

vacuum preloading；new dredger fi ll；layered settlement；secondary processing

TV223

A

1008 - 701X(2017)04 - 0051 - 04

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.04.015

2017-01-11

浙江省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2016F50003)；浙江省水利廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(RC1543)；浙江省科技廳公益技術(shù)社會發(fā)展項(xiàng)目(2015C33059)。

金哲浩(1966 - )，男，高級工程師，大學(xué)本科，主要從事水利工程工作。E - mail：jinzhehao2005@sina.com