滩涂圈围区地基处理及变形分析

黄 锐

(同济大学，上海 200092)

滩涂圈围区地基处理及变形分析

黄 锐

(同济大学，上海 200092)

基于宝钢滩涂圈围区域地基处理及观测结果，分析了沉降观测数据随时间和荷载的变化规律，以及沉降因素的影响，实践表明，采用塑料排水板堆载预压法处理深层软土地基，取得了较好的效果。

软土地基，荷载，监测，沉降

1 工程简介

宝钢滩涂圈围区域道路及桥梁工程位于上海市宝钢分公司厂区内滩涂新近圈围区域内。项目内容包括3 227 m长的新建江堤和1.07 km2的圈围陆地。圈围的同时在围内吹填砂至3.35 m标高，然后再往圈围陆地堆填土方至4.2 m标高。滩涂圈围项目完成后，拟于圈围区域分期建设道路等基础设施。道路工程包括部分在新圈围陆地内的经五延路、纬六路、渣三路和沿着新建江堤内侧布置的经四支路、纬七路。道路中心线设计标高6.0 m～7.0 m，道路设计荷载为公路Ⅰ级和平均轴重28 t的框架车。路基宽度为15 m～20 m，考虑管线用地，合计宽度27 m～60 m。道路概况图见图1。

2 工程地质条件

根据勘察报告钻孔资料揭露，拟建场地“生地区”属新近填土，平均厚度达8 m～10 m，场区内土层详细分布见图2。

拟建场地地下水属潜水类型，主要赋存于①和③2之中，大气降水的垂向渗入与长江江水的侧向补给为其主要补给来源。勘察期间测得地下水稳定水位埋深为0.67 m～6.20 m，因潜水位随季节、气候、潮汐而有变化，故道路设计和抗浮设计时宜从回填土完成面满水位计算。

本标段中需要处理的主要土层为淤泥质粉质粘土层③3和淤泥质粘土层④。由于该两层地基土含水量大，压缩性高，透水性差，平均厚度约15.5 m，在较大的回填荷载及使用荷载作用下会产生相当大的沉降，而且沉降延续时间长。地基土强度低，地基承载力和残余沉降均不能满足工程构筑物的使用要求。

为了改善“生地区”地基土的岩土工程特性，保证道路地基承载力和道路路基工后沉降满足相应规范和设计要求，拟采用堆载预压[1]联合塑料排水板的方法对软土地基进行加固处理。

3 地基处理及监测方案

3.1 堆载预压方案

考虑到场地吹填土颗粒为粉细砂，渗透系数较大，可作为水平排水层，因而不另设水平排水砂垫层。然后对道路区域和管线布置区域进行堆载预压，区内填土高度均按+7.0 m～8.0 m计，采用分级加载施工方式。预压荷载满载后进行沉降观测，直到地基固结度达到设计要求，且沉降速率符合规定。最后卸载(填土)推平至强夯起始面标高5.7 m～6.7 m，采用普夯作业方式，对场地表层振动碾压整平至地基加固成型面标高5.2 m～6.2 m。经地基处理效果检测合格后，可进行道路面层结构的施工。

3.1.1 排水系统设计

1)竖向排水体：采用塑料排水板，型号为C型，宽度为100 mm，厚度为4 mm，纵向通水量为45 cm3/s；塑料排水板正方形布置，间距1.4 m，打设深度24 m，板底标高约为-19.2 m，打穿第④层；2)水平排水体：利用①1-2层冲填砂层。

排水板布设图见图3。

3.1.2 荷载系统设计

本工程的施工荷载采用场地附近堆放的杂质土，分级进行加载。各路段具体加载历程及填土高度如图4所示，分别从三个位置对纬七路的堆载历程进行描述。从图4中可以看出：经五北支路最早填土加载，最早满载进入预压期；纬七路最晚开始填土加载，也最晚满载进入预压期；经五延路的加载历程比较复杂。

3.2 地基处理施工监测方案

在地基处理堆载施工之前，首先进行包括监测设施埋设在内的监测准备工作。堆载施工开始之后，跟踪监测地表沉降、地层分层沉降、深层水平位移、地下水位及孔压等参量随地基处理进行的变化情况，为卸载和地基处理后续施工提供依据。

3.2.1 施工监测的内容与监测点布设

在地基处理堆载预压作业前，需布置监测元件和监测设施，具体监测项目和监测点数量如表1所示。

表1 监测项目和监测点数量表

3.2.2 施工监测及频率

各监测项目的观测须严格按照操作规程和技术要求进行。在地基处理各项施工期间应加强观测，利用实测数据分析判断地基固结进程，控制施工节奏。采用的施工监测频率见表2。

表2 监测频率表

4 地基变形的理论计算与分析

在经五北支路堆载之前，位于其东面、纬七路南面的停车场旁，曾有过大面积填土堆载，历时约一个月，该填土即为现在的经五北支路处堆土。根据现场情况，现将其概化，以方便定量估算出该堆载作用下经五北支路地基的变形情况及对后期地基处理效果的影响。

近似考虑堆载为矩形均布荷载，宽度为20 m，高3 m，长度与经五北支路长度相当，计200 m，堆土重度取17 kN/m3，距离经五北支路1 m。

经五北支路下地层分布：第①层为杂填土，厚度为3.5 m；第③层砂质粉土，深度为10.3 m；③3层为淤泥质粉质粘土，层底深度为12.8 m；④层淤泥质粘土，层底埋深22.5 m。参考勘察报告，并结合我方进行的原状土室内固结试验结果，将其物理力学指标列于表3。

表3 土性参数表

现在计算在该堆载作用下，在经五北支路下各层深度处引起的附加应力。

如图5所示，按角点法计算土中附加应力[2]。

σz=σz(Aeag)+σz(Aebh)-σz(Afdg)-σz(Afch)

(1)

对应各层深度，查表确定竖向应力系数αa，并计算经五北支路中心点A下各个深度的附加应力值，结果列于表4。

表4 附加应力值

选取28号钻孔进行计算，各层地基土厚度见表4，近似取地下水位为2.0 m。沉降计算方法按分层总和法，沉降修正系数取1.2[3]。得到最终沉降量。

路旁前期堆载历时按一个月考虑，计算期间经五北支路处的固结度及沉降量。按Terzaghi方法计算固结度[4]。

表5 堆载前固结度计算

从表5的计算结果可知：当在经五北支路旁堆土1个月，③3层孔压消散为21.4%，第④层只完成19.1%。此时，地基已完成的沉降量为1.4 cm。

5 结语

通过对软土地基在堆载作用下变形和孔压的监测及监测结果分析，可以得到如下结论：1)在堆载应力作用下，地表沉降前期沉降很快，但之后地表沉降主要由下伏软土层的固结变形完成，沉降速率较慢，软土层的主固结需要大约6个月完成；2)从分层沉降观测结果来看，场地地表沉降主要由软土层的固结变形组成。浅部吹填土层和杂填土层的压缩变形较小，而且在满载后很快完成；3)场地应力历史较复杂，由前期吹填土和杂填土引起的软土层中超孔压消散较慢，在进行地基堆载预压施工时，尚未消散完毕。此时测得的孔压值并非土中静止孔压，而是包括各种因素引起的超孔压。孔压监测后期算得的负超孔压应该是合理的。

[1] 李明英.真空联合堆载预压法软基处理的固结特性及沉降研究[D].北京:中国石油大学硕士学位论文，2008.

[2] 钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算[M].第2版.北京:中国水利水电出版社,1996.

[3] GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范[S].

[4] Terzaghi,K..Die Berechnung der Durchlassigkeitszifer des Tones aus dem Verlauf der Hydrodynamischen Spannungsercheinungen,Sitsber.Akad.Wiss.Vienna,Abt.Ila,1923,132(3/4):125-138.

[5] 陈春银.真空联合堆载预压法处理软基[J].山西建筑，2013，39(1)：43-44.

Thefoundationtreatmentanddeformationanalysisonmudflatenclosurearea

HUANGRui

(TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

Based on the treatment and observation results of Baosteel mudflat enclosure area, this paper analyzed the change law of settlement observation data with time and load, and the influence to settlement factors, the practice showed that using plastic drainage board pre-loading treatment of deep soft soil foundation, achieved good results.

soft soil foundation, load, monitoring, settlement

1009-6825(2014)33-0039-03

2014-09-15

黄 锐(1989- )，男，在读硕士

TU441.6

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