地基处理试验区浅层处理监测、检测成果分析

1.引言

依托于大连临空产业园填海造地工程纳泥区地基处理项目，根据《大连临空产业园填海造地工程纳泥区地基处理试验区监测及检测技术要求》，为掌握试验区地基处理效果，并检验设计方案的可行性，进一步优化设计、指导施工，在地基处理期间进行监测与检测。浅层地基处理监测及检测的工作内容主要包括地表沉降、膜下真空度、分层沉降、水位、孔隙水压力、加固前后取土、原位测试等，分析预压前后土的物理力学指标变化情况，判断浅层地基处理效果。

2.工程概况

大连临空产业园填海造地工程纳泥区地基处理项目，纳泥区共布置2个试验区共计9600m2，每个试验区分为3个试验单元，两个试验区经过浅层真空预压形成具有一定承载力的工作面后进行深层处理，纳泥区目前吹填淤泥厚度约10.5m（试验1区、试验2区地质不同，部分排水板型号等不同，根据数据反映情况，本次采用1区为典型示例进行说明）。

本次地基处理试验的主要目的是通过现场试验分析评价不同地基处理方案的适用性及地基处理效果，并对其工期、造价进行评估，为机场一期用地和远期机场跑道大面积地基处理提供参考。

3.监测、检测数据分析

3.1 插板前后高程测量

根据设计要求，对纳泥区试验区进行10m×10m网格高程测量，测量内容包括打板前、打板后工作垫层顶面高程。2018年6月10日，我方进行该区域打板前高程测量，实测场地平均高程约4.51m；2018年7月3日进行打板后高程测量，实测场地平均高程约4.48m。通过打板前后测量结果平均值比较分析，打板施工对场地并未产生十分明显的沉降。（根据工程概况描述，各个试验区根据数据反映情况，本次数据采集均采用1区为典型示例）

表1 监测及检测内容、工作量及配备的仪器设备见表

3.2 浅层处理结束后高程测量

2018年9月23日，我方进行浅层处理结束后的高程测量，实测场地平均高程约3.91m，与打板前测量结果比较分析，平均沉降值为0.6m。

3.3 分层沉降监测

根据设计要求，在纳泥区试验区设置分层沉降监测点2组，位于加固区中间，沿深度共计设置3个分层沉降测点，对各深度土层累计沉降量进行汇总。

2018年6月10日，分层沉降埋设点位的地面初始高程为4.50m；2018年7月13日抽气开始，分层沉降埋设点位的地面高程为4.43m；2018年9月18日预压结束，分层沉降埋设点位的地面高程为3.84m。该点位地表沉降总量为0.66m，其中插板阶段沉降量0.068m，真空预压阶段沉降量为0.592m。由于真空压力自膜面向下传递，与深层土体相比，浅表土层压缩量更大，地基处理效果更明显。

3.4 表层沉降监测

根据设计要求，在纳泥区试验区设置分层沉降监测点，均布位于加固区，各点位沉降—时间曲线见图1，沉降速率—时间曲线见图2。

图1 表层沉降曲线图（示例）

图2.表层沉降速率曲线图（示例）

根据监测曲线，2018 年7月13日至2018年9月18日真空预压期间，15 个沉降点数据中最大沉降值为0.686m，最小值为0.415m，沉降速率平均值由初期的0.026m/d降低至0.005m/d。根据浅层处理阶段表层沉降结果分析，浅层抽真空末期，沉降速率平均值仍然保持在＞0.004m/d，至观测结束时沉降仍未收敛。

3.5 孔隙水压力监测

根据设计要求，在纳泥区试验区设置孔压监测点2组测点，位于加固区中间，沿深度共计设置3个孔压测点。

根据数据统计，从不同深度孔隙水压力消散曲线可见，真空压力是从膜面逐渐向下传递的，后期随着真空预压时间的延续，真空压力传递逐渐稳定，孔隙水压力曲线呈现缓慢下降趋势，各监测点最终消散总量为：U(-0.5)10.8kPa、U(-2.5)10.1kPa、U(-5.0)7.3kPa，表明在抽真空过程中孔隙水排出速度较慢，孔压降低幅度较小，土体中超静孔压未完全消散，尚有大量孔隙水在承重。

3.6 水位监测

根据设计要求，在纳泥区试验区内设置水位监测点2个测孔，位于加固区中间，在纳泥区试验区外设置水位监测点1个测孔。

根据数据统计监测曲线，在整个真空预压施工期间，预压区内、外水位管水面高程最大值为4.612，出现在区内；最小值为4.034，出现在区外；水位变化最大值为0.4m，最小值为0.16m，出现在区内。在地基加固过程中，加固区内、外地下水位较为稳定，纳泥区试验区内略有波动，表明加固区内、外地下水位存在一定连通，压膜沟未能完全切断加固区内、外的水力联系。

3.7 泥下真空度监测

根据设计要求，在纳泥区试验区内设置泥下真空度监测点5个测点，4个位于加固区四周，1个位于加固区中心。

根据数据统计监测曲线，在整个真空预压施工期间，纳泥区试验区泥面下10公分处真空度最大值为75kPa，最小值为0kPa，真空压力波动较大，期间由2018年8月20日前后现场短暂断电，致使真空压力读数接近于0，浅层真空预压后期，真空表读数逐渐缓慢升高，表明加固区内真空压力已逐渐由膜下向浅部土体浅部传递。

4.浅层处理检测结果分析

纳泥区试验区地基浅层处理根据设计要求，在纳泥区试验区设置浅层处理前、浅层处理后十字板各3个测点。各检测点通过钻孔取样、静力触探、十字板监测等，根据浅层处理前后取样、原位测试结果分析，纳泥区试验区吹填淤泥含水量高、孔隙比大、压缩性高、密度小、强度低、渗透性小，经过浅层真空处理后，其浅层0m～1m深度部分孔位土样含水率降低幅度、土体强度升高幅度较大，土体承载力提高显著；1m～5m深度部分孔位土样含水率降低幅度、土体强度升高幅度较小，土体平均承载力≦50kPa。

5.总结

纳泥区试验区吹填淤泥整体呈现出含水量高、孔隙比大、压缩性高、密度小、强度低、渗透性小等特点，经过真空预压处理，虽然地基发生了较明显的沉降变形，但插板期间产生沉降较小，预压初期日沉降量较大，末期较小，沉降速率平均值仍然保持在＞4mm/d，至观测结束时沉降仍未收敛。

吹填淤泥浅部0-1 m深度承载力与处理前相比承载力提升较大，1-5m深度承载力提升较小，土体平均承载力≦50kPa。

吹填淤泥的物理力学特点致使在抽真空过程中孔隙水排出速度较慢，孔压降低幅度较小、土体中超静孔压不易消散，土体中尚有大量孔隙水在承重，预计深层处理预压时间也必然会相对较长，各方面成本也会相应提高。

经过浅层处理后，场地满足机械设备进行深层插板的施工要求。