东港地区土质特性与建筑物基础处理

2014-05-04 03:19李翠兰
水利规划与设计 2014年5期
关键词:砂井东港滨海

李翠兰

(东港市铁甲灌区管理处 辽宁东港 118300)

1 区域概况

辽宁东港市属于滨海平原地区,地形东北高,西南低,东西长约60km,南北宽45 km,呈长方形。地面坡降南北约万分之一,东西在五万分之一以上。地面高程在 2.25~4.9m之间,除少数孤丘、凹地和水泡外,绝大部分较平坦。北部大、中、小型水库星罗棋布,天然河道均为感潮河,两岸有清楚蟹穴分布,由北向南直入黄海。南部海滩地经常遭受海水顶托,海潮浸润,生长稀疏的咸草,有明显的海滩界限。

该滨海平原属于浪头凹陷的地质构造单元,由于构造运动海底喷发,沿岸有漂浮的沸石并有温泉枯水泡。第四纪末由于上升运动的地质过程,海岸逐渐外移,形成了海退平原。第四纪沉积为疏松的海相淤泥类土,表层为成壤作用形成的黄灰色淤泥质亚粘土。北部丘陵由于长期剥蚀风化较深,沿坡为坡积的黄色粘土与亚粘土。

2 土质的特性

2.1 成因及特点

东港滨海平原淤泥类土,是在海水缓慢流动,有微生物参与作用的环境中沉积的粉质粘性土,含有较多的有机质,疏松软弱。

从外表上看,土质常呈灰、灰蓝、灰绿、灰黑等暗淡颜色,粘粒层中有粗、中、细粉颗粒相参杂,垂直方向具明显的分选性,其最大厚度30余米,向东北方向逐渐变薄,说明东北部较西南部脱离海水淹没时期较早,其分布范围与海水淹没范围一致。

在表层为厚约1.0m的黄灰色淤泥质亚粘土,腐殖质层厚度10~30cm,呈屑粒状结构,其下小粒状结构有锈斑,再下为块状结构。

2.2 划分依据

通常将孔隙比大于1,天然含水量超过液限的称为淤泥质土(包括淤泥质砂壤土、淤泥质壤土、淤泥质粘土)。而把孔隙比大于 1.5的淤泥类土称为典型淤泥,不符合淤泥质土定义的沉积物,一般属于新近沉积粘性土。

从铁甲灌区地基 39个原状土的土工实验成果分析看,其中有 25个土样符合淤泥类土的定义,占64%,有14个土样接近淤泥类土的定义,占36%,这是由于淤泥类土取原状土很困难,因此在取样、运输、实验过程中,土会受到扰动造成误差。事实上,在同一沉积环境中,形成的土类应该是一样的。所以,丹东东港滨海平原沉积物应属于淤泥类土。

2.3 物理力学性质18

土的物理力学指标的选定,对工程的安全与经济影响极大,只有把握土的物理力学指标的规律性,才能克服盲目性,较准的确定。

东港滨海平原淤泥类土的物理力学性质,以粘粒为基本因素与其他物理力学指标相关,有如下规律:天然含水量、孔隙比、压缩系数、凝聚力,随着粘粒含量的增加而增大,是正比关系;容量、渗透系数、内摩擦角,随着粘粒含量的增加而减小,是反比关系。于是,只要知道粘粒含量,就可以查出其他物理力学指标。

丹东东港滨海平原淤泥类土的主要物理力学指标经分析见表1。

东港滨海平原淤泥类土,有机质含量较多,在3%左右,主要是粉质土壤和粉质粘土,处于流塑状态,饱和水份,透水性弱,K=10-7~10-8cm/s,一般属高压缩性土 a>0.05cm2/kg,部分属中压缩性土,抗剪强度低,内摩擦角多在16°~12°之间,粘聚力一般在0.2~0.06kg/cm2。同时,在振动等的扰动下,深泥类土的强度更为迅速剧烈地降低。

淤泥类土作为地基时,其承载能力很低。在铁甲灌区渠首消力池地基淤泥类土的野外载荷试验成果表明,许可耐压力在1.0kg/cm2或更低。如果有边荷载的影响,可以更高些,见表2。

表2 铁甲灌区渠首消力池荷载试验成果表

2.4 工程性质

东港滨海平原淤泥类土具有如下工程性质:

2.4.1 触变性

淤泥类土有着一定的结构连接,故具有触变特征。当原状土受到振动以后,破坏了结构连接,降低了土的强度或很快变成稀软状态。

2.4.2 高压缩性

淤泥类土属于高压缩性的土,压缩系数大,这类土的大部分压缩变形发生在垂直压力为1kg/cm2左右,反映在建筑物的沉降方面沉降量大。

2.4.3 低透水性

淤泥类土透水性能低,具有微小的渗透系数,可认为是不透水的。因此,决定了他的水分渗出条件不良,对地基的固结排水不利,反映在建筑物的沉降方面则延续时间长。

2.4.4 不均匀性

淤泥类土具有微细的和高分散的颗粒组成。粘粒属中多局部以粉粒为主,平面分布上有所差异,垂直方向上具有明显分选性,造成建筑物地基差异沉降。

3 地基加固处理措施

淤泥类土属软土,常用的软土处理方法有:

3.1 砂层换置法

当建筑物地基为软土,淤泥厚度在 3m以内时,则可以挖去基底下一定深度的软土,填筑砂垫层。砂垫层的作用主要是扩大了基础底面积,加大了基础砌置深度。

砂垫层法可以就地取材,施工速度快,操作简单,造价低。

由于砂垫层是作为基础的一部分,故要求强度、密实度及施工质量能达到基础的相应要求。根据国内一些实践经验,用级配略好的和粗砂或颗粒更粗材料做垫层就能满足要求。粉细砂的抗剪强度低,抗震稳定性差,压缩性大,最好不用。缺中粗砂地区必须采用时,则应掺入一定数量的卵石或碎石。

3.2 预压加固法

先用预压荷载对地基加压使之固结,以减少土的含水量和孔隙比,可使软土强度加大,然后去掉预压荷载,在地基上进行建筑,这样地基强度和变形将满足建筑物要求。

预压加固还分有砂井和无砂井。无砂井的即于地面直接加预压;有砂井的则在预压荷载之前,在地基中先设置砂井。砂井起加速固结作用,在砂垫层下设置砂井群,内填中粗砂,当砂井距离很稀时,起加速地基排水,加快软土固结的作用,当砂井距离很近,井距为井径5倍以内,则砂井起承重作用,这时就叫砂柱。

3.3 桩基法

桩基分两类,一种是支承桩,其下端直接支承在硬土层上;另一种是悬桩,又叫摩擦桩,桩身均在软土层,利用桩身表面与土间摩擦作用,将建筑物重量传到其四周土层上去。桩子有预先预制好的,也有现场浇筑混凝土井桩。

3.4 放缓边坡和挤淤法

在修建土堤或其他海滩围垦等水利工程,若遇上淤泥厚的地基,可采用放缓边坡的方法,以加大基础底面积,然后在较大的基础底面积范围内填土下陷,随陷随填,直至填方达一定厚并能承受一定重量而不致下沉,再继续于其上填土筑堤即可。

“挤淤法”与以上方法不同,当淤泥不太厚时,先于建筑轴线位置填土,边填边夯,将软土向两旁压挤,待淤泥被挤出后,填土的土体即可直接达到坚实的地基上,逐渐扩大所填的土体与硬土层接触,就会将淤泥排挤出基础以外,建筑物便能得到稳定。

4 加固措施在工程中的应用

东港滨海平原淤泥类土水工建筑物地基加固处理,砂层换置法在铁甲灌区的沟新渡槽节制闸基础、砂坝倒虹吸墩基础等均得到应用;桩基法在铁甲灌区渠首闸基础采用了支承木桩,在友谊灌区洋河闸站基础上采用了混凝土井柱,井柱在全灌区渡槽、桥梁等工程广泛的应用。

总之,根据水工建筑物等级及规模,采用不同基础处理方法,确保淤泥类土地区建筑物整体安全性,发挥建筑物的作用,造福于民。

1. 岩土工程试验检测手册 辽宁科学出版社出版 1994

2. 罗家枢,周文哲.土力学 水利电力出版社 1985

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