堆载预压联合排水固结地基处理应用与效果检测

■陈路

（安徽省地质矿产勘查局324地质队安徽池州247000）

堆载预压联合排水固结地基处理应用与效果检测

■陈路

（安徽省地质矿产勘查局324地质队安徽池州247000）

结合上海某滩涂圈围二期工程介绍了堆载预压联合排水固结加固软土地基的特点，根据监测资料和原位测试对加固效果进行分析和检验，为类似工程软基处理的推广应用提供参考。

堆载预压 排水固结 地基处理 十字板检测 监测

1　引言

在围海造地工程中，由于滩涂形成的土体强度比较低，往往需进行地基处理后才能满足设计使用要求。堆载预压联合排水固结方法是一种经济实用的软基处理方法，根据太沙基的有效应力原理，堆载预压时，地基土由于荷载作用而产生的附加应力开始由孔隙水压力所承担，而有效应力不变，随着时间的推迟，孔压逐渐消散并全部转变为有效应力，土体强度得以提高，与此同时，排水固结的效果好坏决定了土体强度增长的速率。

2　工程概况

上海某滩涂圈围二期大堤工程，大堤长3.463km，侧堤长0.505km，圈围造地面积约为159.7万平方米。大堤结构为斜坡式土石坝复式断面，堤身采用内、外充泥管袋棱体，堤芯为吹填土，吹填高度约6m。

根据勘察报告，堆载受力范围内的土层自上而下可分为：

第①-2层淤泥，该层厚度约为1.7～6.0m，呈饱和流塑状态，夹少量团块状粉性土，土质非常软弱；

第①-3层淤泥质粉质粘土夹粘质粉土，层厚变化较大（约0.5～7.2m），局部区域缺失，土质软弱且不均匀；

第②3层砂质粉土夹粉砂，平均厚约10.17m，灰色、饱和、松散～稍密、中等压缩性；

第④层淤泥质粘土，平均厚约4.78m，灰色、饱和～很湿、流塑～软塑、高压缩性；

第⑤层粉质粘土，平均厚约3.59m，灰色、饱和～很湿、流塑～软塑、高压缩性；

第⑥层粉质粘土，平均厚约3.38m，暗绿～草黄色、湿～很湿。

浅层淤泥的力学参数见表1，从中可知浅层土，尤其是第①-2层淤泥强度极低，极限承载力远远低于6m吹高的土体荷载，现场情况连人行走都比较困难。

表1　浅层淤泥土体力学参数

3　地基处理方案

根据本工程的地基土特性，综合考虑工期、造价等因素，最终采用堆载预压联合排水固结在工程实施的同时进行地基处理。

其中排水固结采用打设塑料排水板实现。排水板是工厂批量生产的，质量容易控制，成本较低；断面小，对地基扰动小；打设机械轻，可用于较软的地基。在塑料排水板施工完成后，利用堤身土方施工进行分级加载，无需卸载。采用该方法既能保证处理效果和施工进度，又比较经济。塑料排水板设计平面为1.2×1.2m正方形布置，长度控制在进入②3层1.0m。

4　加固效果分析

4.1现场监测分析

为确保工程安全，同时检测地基处理效果，在施工过程中进行了大量监测，监测内容包括原地表沉降、分层沉降、测斜以及孔压。

图1　各监测断面的沉降曲线

表面沉降随时间的变化规律是控制施工进度和安排后期施工的最重要指标，也是理论研究结果是否正确的最直接检验标准和加固效果最直接的反映。图1为各监测断面的沉降曲线，至竣工时堤顶的沉降在900～1300mm之间，加载结束时的土体固结度占到竣工时的60%左右，远远大于一般淤泥层的固结速度，同时可以看到沉降曲线在加载结束后的收敛速度较快，说明排水固结的效果非常明显。

表2　土体分层沉降监测结果

从表2土体分层沉降结果中可以看到，①-2层和①-3层累加的分层沉降量占到了总沉降量的90%左右，说明淤泥层为地基沉降的主要压缩层，且承担了大部分荷载。①-2层发生的沉降占到了总沉降的60%～80%，①-3层沉降量约为①-2层的1/3，土体的分层沉降监测成果符合土体强度规律。第⑤层和第⑥层的累加沉降量不到总沉降量的10%，因此由于大堤加载产生的沉降深度至第④层，影响深度在20m以内。

4.2原位测试检测

十字板试验在两个监测主控断面进行，每个断面测试三个孔，分别位于外平台、堤顶和内平台，共进行了四次试验，（见表3）每次试验的时间见下表。

表3　十字板试验日期与对应工况

第四次试验由于外平台处结构已完工。

从四次十字板试验数据对比曲线以及每层土的强度增长曲线可以发现，随着上部冲泥管袋堆高施工和土体固结，①2层淤泥和①3层淤泥质粉质粘土夹粘质粉土的强度产生了明显增长。

竣工验收时①2层淤泥的强度增长了300%～500%，①3层淤泥质粉质粘土的强度增长了100%，浅层土的强度增长非常显著。

从表4及图2、3中可以看到，浅层淤泥的强度从平均9kPa增长至约50kPa，根据经验公式σo=5.14 Cu/m+γ h

堆载6m的最大荷载约110kPa，安全系数达到2.0以上，堆载预压符合原设计要求。

5　总结

通过对堆载预压联合排水固结地基处理工程的现场监测和原位测试资料分析比较，可以得到以下结论：

表4　十字板抗剪强度测试结果

（1）采用堆载预压联合排水固结进行地基处理适用于淤泥层较厚的工程，通过施工过程中的动态监测，确保了工程安全，达到了预期效果。

（2）监测数据表明土体固结速度较快，且土体压缩主要在浅层软土中，通过地基处理大大减少了后期沉降，确保了工程的顺利竣工验收。

（3）通过十字板检测可以看到，淤泥层土体强度增长明显，因此堆载预压对软土层的强度提高效果明显，同时结合排水固结能加快堆载工期，符合建设单位的工期要求。

[1]地基处理手册

[2]中华人民共和国国际标准.建筑地基基础设计规范 (GB50007-2011)

X52[文献码]B

1000-405X（2016）-7-472-2