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摘要:新建滨海吹填区工程建设项目,地质条件复杂、物理力学性能较差,对应地基处理方法还没有成熟的经验可借鉴。工程中如何确保质量和工程科学实施,尚需一些经验数据论证。以某项目为背景,通过对设计工艺、实验数据以及建成效果的分析,可较好的解决滨海环境吹填造陆的地基处理问题,以供类似工程参考借鉴。
关键词:吹填造陆;排水固结;砂石桩;滨海
1.研究的主要目的
本工程为吹填造陆后建设市政主、次干道项目,场地地质条件复杂、物理力学性能较差,对应的地基处理方法还没有成熟的经验可借鉴。根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)要求宜对软弱地基进行加固处理。在大面积加固处理之前,为确保工程科学实施,选择代表性的场区进行试验研究。通过本次研究,拟达到以下试验目的:
1.1 本工程拟采用排水固结联合砂石桩施工工法开展试验研究,获取消除砂土液化、工后沉降和差异沉降的方法,获得符合本项目软基处理的重要设计参数、相关技术经济指标、施工工序关键控制参数及相应的现场检测与控制方法。
1.2 通过收集排水固结联合砂石桩加固工艺方案的监测和检测数据,对比分析试验前后及试验中关键点的加固效果,明确在该种地质条件下所采用方法的有效性及相关参数,供类似工程参考借鉴。
2.工程地质情况
2.1 场地内广泛分布新吹填流泥~浮泥,强度极低、分布范围广、厚度变化大(1~6m),是带状道路地基处理施工的重难点。
2.2 原状②层淤泥质粘土均有分布,其厚度为1.2~8.7m,平均4.65m。在填土荷载和使用荷载作用下,道路差异沉降大。
2.3 本工程中②层淤泥质粘土之上的①和①1砂层判定为中等~严重液化砂层,在地基处理中应消除;③层中细砂判定为轻微液化砂层,埋深在3.39~11.37m之下,因直接与①、①1层液化砂相接,同时进行消除液化处理。其余位置③中细砂之上有②层淤泥质粘土隔离,而且其层顶埋深均超过15m,根据规范,应采用天然地基,如液化砂土层顶埋深超过15m可不作消除液化处理。
2.4 ①1层粉细砂的渗透系数为4×10-3cm/s,①层吹填砂以中细砂为主其渗透系数为5×10-3cm/s,砂层渗透性能良好。
3.设计方案
3.1 主要解决问题
针对地质情况,地基处理主要解决以下问题:(1)提高地基承载力;(2)减小工后沉降,消除不均匀沉降;(3)消除砂土液化。
3.2 主要设计参数
表3-1主要设计参数表
3.3 工艺流程
图1 工艺流程图
4.监测、检测
共设置18个表层沉降板,6个分层沉降、水位、测斜、孔隙水压力观测点,4个边桩观测点,监测点点位布置如下图3所示:
图2 检测点位布置图
4.1 沉降监测
地表沉降监测曲线如下图4所示:
图3 地表沉降检测曲线
根据监测的沉降情况,采用双曲线法以及Asaoka法计算工后沉降,结果详见表4-1:
表4-1 工后沉降计算表
通过以上监测曲线以及工后沉降的计算,采用排水固结联合砂石桩的工艺,对地基的处理效果,满足项目工后沉降的要求,处理效果良好。
4.2 土工试验及原位测试结果
在工前、工中、工后分别进行钻孔取土试验、现场标准贯入试验、静力触探和十字板剪切试验,工后进行平板载荷试验。土工试验对比结果见表4-2、4-3,十字板剪切试验对比结果见表4-4,平板载荷试验结果见表4-5。
表4-2土工试验数据对比表
表4-3土工试验数据对比表
通过上表可知,试验段各区淤泥层主要土工参数均有显著改变,其中:
1)含水率
2-2区淤泥层含水率降低幅度最大,②1层降低21.8%,④1层降低43.2%。同2-1区相比,在类似地层及水位补给情况下,由于2-2区采用管井降水工艺,其降水深度及孔隙水压力消散能力优于2-1区,更有利于淤泥中自由水排出。
2)孔隙比
2-2区淤泥层孔隙比降低幅度最大,②1层降低22.8%,④1层降低44%。孔隙比降低主要反映降水效果及加载情况,同含水率变化情况相关。
3)液性指数
液性指数反映土体抵抗外力的综合能力,各试验区液性指数提高幅度均较大,2-1区、2-2区淤泥层工后液性指数小于1,一方面是由于工前指标较高,另一方面为施工过程中受外界条件干扰较小。
4)抗剪能力
内黏聚力、内摩擦角各区提高幅度均较大。
5)压缩模量
试验段各区淤泥层压缩模量②1层均达2.5MPa以上,④1层接近或超过3MPa。2-2区提高幅度及工后数据优于2-1区。
表4-4 十字板剪切试验数据对比表
通过上表可知,十字板原位测试数据显示各试验区抗剪能力均有较大幅度提高。
表4-5 载荷试验成果对比表
通过上表可知,试验段各区采用不同工艺处理后,承载力特征值均能满足不小于120kPa要求。
5.结论及相关建议
1)吹填场地选择一个技术、经济最优化的地基处理方法,应具备详尽的反映场地非均质性的岩土工程勘察资料,勘察先行应切实落实。
2)大面积吹填场地的带状道路路基表层处理时(如采用无砂真空预压方法)——需具备以下条件:
a、吹填场地完成吹填至少3个月后,待吹填浮~流泥的水、土粒在自重作用下发生一定的分离,淤泥可形成初步结构;
b、吹填场地处理边界外侧需采取阻止流状淤泥侧挤的工程措施。
3)软基处理应采取信息化施工方式,在严格按照施工图纸施工的同时,应根据监测和自检数据反馈的信息,及时、合理的调整施工参数与进度。
参考文献:
[1]杜冬菊、杨爱武等著,天津滨海吹填土,北京:科学出版社,2010 ISBN 978-7-03-029376-3;
[2]丘建金、张矿成、文建鹏著,深圳海积软土地基加固技术,中国建筑工业出版社,2017 ISBN 978-7-112-20408-3;
[3]吴名江、孟宪鹏、丁价辉等著,吹填场地静动组合排水固结技术与实践,北京:人民交通出版社股份有限公司,2017.12 ISBN 978-7-114-14134-8。