塑料排水板堆載預(yù)壓軟基處理變形觀測(cè)分析

1、塑料排水板堆載預(yù)壓軟基處理變形觀測(cè)分析摘要：采用塑料排水板堆載預(yù)壓法對(duì)某軟土路基工程進(jìn)行處理，在預(yù)壓過(guò)程中對(duì)路基變形及孔隙水壓力等進(jìn)行了嚴(yán)密觀測(cè)。同時(shí)通過(guò)綜合運(yùn)用淺層沉降監(jiān)測(cè)、深層沉降監(jiān)測(cè)、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)、地下水位觀測(cè)等手段，結(jié)合軟基處理過(guò)程中地表沉降、孔隙水壓力等的變化規(guī)律，深入分析塑料排水板堆載預(yù)壓軟土地基處理方法的加固效果；同時(shí)在觀測(cè)時(shí)間足夠長(zhǎng)的條件下，推算出預(yù)壓荷載下的最終沉降量和固結(jié)度。分析結(jié)果表明，該方法能有效地加快軟基的固結(jié)沉降，提高地基土的穩(wěn)定性和承載力，可供軟土地基處理設(shè)計(jì)與施工參考。 關(guān)鍵詞： 塑料排水板；軟基處理；變形檢測(cè)；固結(jié)度0 引言某段市政道路位于軟土地基上，對(duì)軟基

2、采取了塑料排水板堆載預(yù)壓處理，在試驗(yàn)區(qū)安裝埋置監(jiān)測(cè)儀器，并在施工過(guò)程中進(jìn)行了嚴(yán)密的變形觀測(cè)，用以控制施工加載速率以及確保路基的穩(wěn)定性和承載力。本文通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，總結(jié)塑料排水板堆載預(yù)壓處理的地表沉降、孔隙水壓力等變化規(guī)律，研究塑料排水板堆載預(yù)壓法加固軟基的效果。 1 工程概況場(chǎng)地地質(zhì)條件主要為海積階地，地勢(shì)低洼，原地面標(biāo)高吹填至2.3m 左右。該淤泥層在填土和路面荷載作用下將產(chǎn)生較大的沉降變形和差異沉降，會(huì)嚴(yán)重影響道路的使用功能。因此，必須對(duì)軟弱土層進(jìn)行地基處理之后才能進(jìn)行后續(xù)的道路工程建設(shè)。1.1 場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)特征軟基處理前場(chǎng)地的地層結(jié)構(gòu)自上而下分別為：（1）第四系人工填土層（Q

3、4ml ）：填石：雜色，土質(zhì)不均勻，主要由花崗巖碎塊石組成，分布于2#塘場(chǎng)地四周封閉圍堰上，分布厚度極不均勻，層厚在0.5014.40m 之間。填砂：主要由褐黃、灰黃色中粗砂和黑色含貝殼細(xì)砂組成，由人工吹填而成，頂面標(biāo)高為+3.00m 左右。（2）海積層（Q4m ）：淤泥：深灰色、灰黑色，飽和，流塑，含貝殼碎片等有機(jī)質(zhì)和少量粉細(xì)砂，軟基處理前淤泥層厚度在0.5013.40m 之間，層頂高程在+2.10-10.06m 之間，層底高程在-7.29-12.67m 之間，本層為軟基處理的主要對(duì)象。（3）沖洪積層（Q4al+pl）：該層多以粉質(zhì)粘土或粘土、砂混粘性土、淤泥質(zhì)土和混合砂等互層或夾層或透鏡體

4、等形式出現(xiàn)。其中粉質(zhì)粘土為淤泥下臥層。粉質(zhì)粘土：很濕飽和，可塑，局部軟塑，揭露的層厚一般在1.309.50m 之間，平均層厚為4.58m 。（4）殘積層（Qel ）：砂質(zhì)粘性土：雜色，稍濕濕，可塑硬塑，為花崗巖風(fēng)化殘積而成。1.2 場(chǎng)地地下水根據(jù)場(chǎng)地勘察資料，本場(chǎng)地地下水主要賦存于人工填石層、吹填中粗砂層和沖洪積砂層中，地下水類型為上層滯水和孔隙潛水類型，淤泥為隔水層，地下水較豐富，地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水的垂直補(bǔ)給和海水的側(cè)向徑流補(bǔ)給。2 堆載預(yù)壓設(shè)計(jì)方法2.1 堆載預(yù)壓控制標(biāo)準(zhǔn)1）沉降要求：工后剩余沉降量不大于15cm ，差異沉降不大于0.2%；2）回彈模量：卸載后的交工面回彈模量3

5、0Mpa ；3）路基填土的壓實(shí)度要求：機(jī)動(dòng)車主道在080cm 為95%，>80cm 為93%；2.2 堆載預(yù)壓設(shè)計(jì)要點(diǎn) 該場(chǎng)地采用塑料排水板與堆載預(yù)壓相結(jié)合的方法對(duì)該段軟基進(jìn)行處理。方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：1）清淤及場(chǎng)地平整：將場(chǎng)地內(nèi)不適合做路基填土的爛泥及石塊清除，便于插板施工。2）鋪土工布：人工鋪土工布，回填0.6m1.0m 砂墊層。塑料排水板:塑料排水板間距按1.0m 三角形布置，要求塑料排水板穿透所要處理的軟土層進(jìn)入淤泥底層, 上端高出排水砂墊層20cm 。3）盲溝和集水井：在中心線設(shè)置一條主盲溝，在垂直和沿道路兩側(cè)設(shè)支盲溝，主支盲溝交點(diǎn)設(shè)集水井。4）地基填料：按路基填筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分層填筑

6、。5）堆載預(yù)壓土方：全路段機(jī)動(dòng)車道預(yù)壓土厚度為2.5m ，人行道及綠化帶厚度為1.8m 。6）堆載預(yù)壓時(shí)間：滿載預(yù)壓按150 天進(jìn)行預(yù)壓。7）卸載：預(yù)壓滿足設(shè)計(jì)要求后，即可卸載。3 軟基監(jiān)測(cè)方案為了及時(shí)掌握真空預(yù)壓施工過(guò)程中沉降、孔隙水壓力、強(qiáng)度變化等有關(guān)信息，起到指導(dǎo)施工、監(jiān)控施工安全、驗(yàn)證設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)加固效果的作用，本軟基工程監(jiān)測(cè)方案采取埋設(shè)了表層沉降板、邊樁、深層沉降標(biāo)、孔隙水壓力、水位管，并對(duì)在場(chǎng)區(qū)內(nèi)埋設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)備按設(shè)計(jì)頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便掌握固結(jié)沉降、水平位移、孔隙水壓力消散及水位變化的情況。變形及孔隙水壓力觀測(cè)從砂墊層和塑料排水板施工完成后開(kāi)始算起，不考慮插設(shè)塑料排水板期間由于排水條件

7、改善引起的沉降量1 。本工程具體的監(jiān)測(cè)的工作內(nèi)容和數(shù)量詳見(jiàn)表1。監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本上均布于整個(gè)場(chǎng)區(qū)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)定位按照設(shè)計(jì)文件中“監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖”進(jìn)行實(shí)地測(cè)放，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置詳見(jiàn)圖1。4 軟基監(jiān)測(cè)結(jié)果分析4.1 淺層沉降監(jiān)測(cè)沉降板監(jiān)測(cè)的主要目的就是監(jiān)測(cè)沉降板以下土層在堆載作用下的沉降量及其隨時(shí)間的發(fā)展過(guò)程。一方面可用來(lái)評(píng)價(jià)填土加載速率的安全合理性，另一方面可通過(guò)對(duì)觀測(cè)結(jié)果的分析，計(jì)算出淤泥的實(shí)際固結(jié)度，推算出地基工后沉降值以及確定合理的卸載時(shí)間2 。 淺層沉降標(biāo)由沉降板和測(cè)桿組成，沉降板采用500大小的鋼板，測(cè)桿采用鍍鋅水管，每段測(cè)桿長(zhǎng)1m ，以高強(qiáng)度接頭相連，測(cè)桿焊接在沉降板上并埋設(shè)于砂墊層內(nèi)，測(cè)桿隨加載

8、高度增加而接長(zhǎng)。本次監(jiān)測(cè)共有71個(gè)淺層沉降觀測(cè)點(diǎn)，其中區(qū)(倉(cāng)庫(kù)區(qū) 分布有49個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，區(qū)（堆場(chǎng)區(qū)）分布有22個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，區(qū)滿載時(shí)間在2005 年4 月下旬，區(qū)滿載時(shí)間在2005 年7月上旬。由監(jiān)測(cè)成果可知：地基經(jīng)堆載預(yù)壓處理后的累計(jì)沉降最大值發(fā)生在位于區(qū)（倉(cāng)庫(kù)區(qū)）的S66 點(diǎn)，累計(jì)總沉降量為2547mm ，其中S66 點(diǎn)的荷載（P ）沉降（S ）時(shí)間（t ）關(guān)系曲線見(jiàn)圖2。累計(jì)沉降最小值發(fā)生在區(qū)（堆場(chǎng)區(qū)）的S71，累計(jì)總沉降量?jī)H為1267mm ，其中S71 點(diǎn)的荷載（P ）沉降（S ）時(shí)間（t ）關(guān)系曲線見(jiàn)圖3。截至最后一次觀測(cè)成果，整個(gè)場(chǎng)地（區(qū)和區(qū)）平均總沉降量為2010mm ，其中區(qū)（正常卸

9、載區(qū)域）累計(jì)總沉降量為17012547mm ，平均累計(jì)沉降量為2090mm ；區(qū)（正常卸載區(qū)域）累計(jì)沉降量為12672455mm ，平均沉降量為2025mm ；位于4 號(hào)路、7 號(hào)路及9 號(hào)路提前卸載區(qū)域內(nèi)淺層沉降觀測(cè)累計(jì)總沉降量在12902396mm 之間，平均累計(jì)沉降量為1864mm 。表2 列舉了部分測(cè)點(diǎn)的淺層沉降監(jiān)測(cè)資料計(jì)算分析結(jié)果。根據(jù)實(shí)測(cè)淺層沉降觀測(cè)結(jié)果及分析推算可知在預(yù)壓荷載作用下，區(qū)（正常卸載區(qū)域）后期沉降速率在0.000.09mm/day 之間，平均沉降速率為0.05mm/day，剩余沉降在148mm 之間，平均剩余沉降量為10mm ，淤泥的固結(jié)度在97.299.9%之間，平

10、均固結(jié)度為99.5%；區(qū)的后期沉降速率在0.000.18mm/day(剔除S70 ，平均沉降速率為0.11mm/day，剩余沉降在1139mm 之間，平均剩余沉降量為16mm ，淤泥的固結(jié)度在94.099.9%之間，平均固結(jié)度為99.3%;受修路影響而提前卸載區(qū)域內(nèi)各淺層沉降觀測(cè)點(diǎn)后期沉降速率在1.09.67mm/day，平均沉降速率為3.92mm/day，剩余沉降量在121599mm 之間，平均剩余沉降量為347mm ，淤泥的固結(jié)度在72.494.2%之間，平均固結(jié)度為83.9%。沉降量與荷載、淤泥厚度、時(shí)間關(guān)系密切，每施加一級(jí)荷載時(shí)，沉降量和沉降速率均有明顯增大，沉降后期荷載（P ）沉降（

11、S ）時(shí)間（t ）關(guān)系曲線平緩，沉降速率小、沉降速率時(shí)間關(guān)系曲線收斂良好，說(shuō)明場(chǎng)地沉降已趨于穩(wěn)定。據(jù)所測(cè)資料對(duì)最終的沉降量進(jìn)行推算，并將觀測(cè)的沉降量值和計(jì)算值比較，確定鋪設(shè)路面的時(shí)間。據(jù)已知沉降數(shù)據(jù)推測(cè)沉降及最終沉降主要有雙曲線法、Asaoka 法和三點(diǎn)法3 。雙曲線法是一種數(shù)學(xué)擬和的方法，而Asaoka 法和三點(diǎn)法都是建立在一維垂直固結(jié)方程基礎(chǔ)上的方法。本工程插板區(qū)及過(guò)渡帶在超載下的沉降板的主固結(jié)沉降量的推算采用三點(diǎn)法。4.2 深層沉降觀測(cè)深層沉降標(biāo)由螺旋錨頭、測(cè)桿和保護(hù)管等組成，埋設(shè)時(shí)使用螺旋錨頭將測(cè)桿錨固于淤泥下臥層內(nèi)不少于0.50 米，在插板完成后由鉆機(jī)配合進(jìn)行埋設(shè)，埋設(shè)后將測(cè)桿和保護(hù)

12、管引出，測(cè)桿和保護(hù)管隨加載高度增加而接長(zhǎng)。5組深層沉降觀測(cè)的累計(jì)沉降量在2635mm 之間，平均為30mm 。觀測(cè)成果見(jiàn)附表2，荷載（P ）-深層沉降（D ）-時(shí)間（T ）關(guān)系曲線見(jiàn)下圖4。從深層沉降觀測(cè)結(jié)果可知：本場(chǎng)地淤泥下臥層沉降量較小，僅占整個(gè)地基總沉降量的12左右。4.3 孔隙水壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析（1）主要目的：了解孔隙水壓力增長(zhǎng)與消散過(guò)程情況，了解土體的強(qiáng)度增長(zhǎng)情況，控制堆載施工速度。（2）孔隙水壓力傳感器的加工與埋設(shè)：埋設(shè)工作在插板完成后進(jìn)行，采用鉆機(jī)配合進(jìn)行埋設(shè)，孔隙水壓力傳感器間距為2.0m 左右，每孔豎向布置孔壓傳感器45 個(gè)，埋設(shè)時(shí)保證傳感器放置垂直，與傳感器連接的電纜測(cè)線由

13、保護(hù)管引出，隨堆載高度增加而接長(zhǎng)?？紫端畨毫τ^測(cè)孔在不同深度設(shè)置孔隙水壓力傳感器，觀測(cè)時(shí)間從2004年10月16日開(kāi)始至2006年2月14日結(jié)束。圖5（a ）、5（b ）分別繪制了U1和U2的荷載（P ）-孔壓（U ）-時(shí)間（T ）關(guān)系曲線見(jiàn)下圖5。由孔隙水壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析表明：（1）孔隙水壓力大小受上覆荷載影響顯著，各傳感器孔壓測(cè)值隨傳感器位置深度不同而不同，傳感器埋置越深，孔壓測(cè)值越大。（2）每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)孔隙水壓力變化與加載時(shí)間和大小的關(guān)系密切。每增加一級(jí)荷載，孔隙水壓力值就有聚增現(xiàn)象，但隨著淤泥的排水固結(jié)，孔隙水壓力逐漸消減。下一級(jí)荷載施加時(shí)，前一級(jí)荷載作用下的孔壓增量已有明顯消減，軟

14、土得到固結(jié)，強(qiáng)度滿足加載要求，最后一級(jí)荷載施加（即滿載）后，經(jīng)過(guò)穩(wěn)定期的排水固結(jié)，至卸載前孔壓已基本消散，孔壓曲線趨于平穩(wěn)，說(shuō)明場(chǎng)地排水固結(jié)趨于完成。4.4 地下水位觀測(cè)（1）主要目的：配合場(chǎng)內(nèi)孔隙水壓力測(cè)量，推算超孔隙水壓力增長(zhǎng)及消散情況，指導(dǎo)堆載施工及抽排水工作。（2）水位觀測(cè)管的加工與埋設(shè)：地下水位觀測(cè)管采用帶孔的硬塑料管制成，由鉆機(jī)配合在插板完成后埋設(shè)，盲管部分埋入淤泥層中1.00m 以上，管周回填濾料。地下水位（w ）與時(shí)間（t ）的關(guān)系曲線見(jiàn)下圖6。從地下水位關(guān)系曲線分析表明，每級(jí)加載時(shí)，地下水位均有所上升，然后隨著抽排水工作的進(jìn)行，地下水位逐漸下降。穩(wěn)載期間地下水位維持在1.08

15、m 4.54m 標(biāo)高之間，平均標(biāo)高為3.47m 。從W6、W7、J29、W8和W9的地下水位（w ）時(shí)間（t ）關(guān)系曲線來(lái)看，地下水位觀測(cè)孔中的地下水位與集水井中的水位升降關(guān)系密切，集水井中抽水時(shí)，其臨近的地下水位觀測(cè)孔中的地下水位也隨之下降，但降深的幅度較小，且時(shí)間上稍顯滯后。5 結(jié)論（1）地基經(jīng)堆載預(yù)壓加固處理后的累計(jì)總沉降量在12672547mm 之間，整個(gè)場(chǎng)地平均總沉降量為2010mm ，其中區(qū)（正常卸載區(qū)域）平均沉降量2090mm ，區(qū)平均沉降量2025mm 。（2）區(qū)（正常卸載區(qū)域）后期沉降速率在0.000.09mm/day之間，平均為0.05mm/day，滿足設(shè)計(jì)對(duì)沉降速率小于1

16、mm/day的要求；剩余沉降量在148mm 之間，平均剩余沉降量為10mm ，滿足設(shè)計(jì)對(duì)剩余沉降量小于150mm 的要求；淤泥固結(jié)度在97.299.9%之間，平均固結(jié)度為99.5%，大于設(shè)計(jì)要求值92.1%。區(qū)（正常卸載區(qū)域）的后期沉降速率在0.000.18mm/day(剔除S70 ，平均為0.11mm/day，滿足設(shè)計(jì)對(duì)沉降速率小于1mm/day的要求；剩余沉降在1139mm 之間，平均剩余沉降量為16mm ，滿足設(shè)計(jì)對(duì)剩余沉降量小于150mm 的要求；淤泥的固結(jié)度在94.099.9%之間，平均固結(jié)度為99.3%，大于設(shè)計(jì)要求值93.3%。因此，根據(jù)上述監(jiān)測(cè)結(jié)果我們認(rèn)為本場(chǎng)地的軟基處理已經(jīng)達(dá)

17、到了設(shè)計(jì)要求45 ，可以進(jìn)行后續(xù)卸載施工。（3）通過(guò)監(jiān)測(cè)表明，本次軟基處理設(shè)計(jì)方案是經(jīng)濟(jì)合理的，施工中無(wú)異常情況發(fā)生，軟基處理效果良好，場(chǎng)地均勻性較好，場(chǎng)地地基在原設(shè)計(jì)使用功能和使用荷載狀況下能完全滿足本軟基處理設(shè)計(jì)中的技術(shù)要求6 。（4）本次工程監(jiān)測(cè)直觀、合理地反映了在堆載預(yù)壓法加固軟基過(guò)程中，軟土固結(jié)沉降、孔隙水壓力、地下水位等的變化情況，起到了信息化施工、控制堆載施工速率等的作用，達(dá)到了監(jiān)測(cè)的預(yù)期目的，監(jiān)測(cè)資料與效果檢測(cè)資料結(jié)合，能夠充分有效地評(píng)價(jià)軟基處理效果，并為同類工程提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)資料。閱讀更多理工論文就在科技論文網(wǎng)參考文獻(xiàn) (References1 蔡小會(huì)南方某路基軟基處理工

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