分级堆载预压在新近吹填土地基处理中的应用

孟 庆 玲

(宝钢工程技术集团有限公司建筑工程事业部，上海 201900)

分级堆载预压在新近吹填土地基处理中的应用

孟 庆 玲

(宝钢工程技术集团有限公司建筑工程事业部，上海 201900)

以某新近吹填场地的工程为例，介绍了塑料排水板结合分级堆载预压法在滩涂区域新近吹填土中的应用，工程以场地稳定作为主控因素进行分级堆载，并进行沉降和位移、孔隙水压力、地下水位监测，监测结果表明，塑料排水板堆载预压法是一种行之有效的处理方法。

塑料排水板，堆载预压，沉降，位移，孔隙水

塑料排水板堆载预压加固吹填土地基的原理是排水固结法。通过堆载加压和竖向排水通道的共同作用使得饱和软土固结，消除大部分沉降，提高密实度和强度[1]。对此方法的应用已进行了大量的研究[2，3]。

本工程场地为新近吹填场地，如采用一次性堆载，可能会造成场地的失稳问题，故拟采用分级堆载结合塑料排水板的方式。

1 工程地质概况

1.1 地形地貌

拟建场地处长江三角洲滨海平原，地貌属于长江河漫滩～河床地貌。场地现地势平坦，以勘探孔孔口高程(宝钢高程)计，地面高程变化在4.74 m～7.16 m之间。其中待处理区域原为长江滩涂，经人工回填成为陆域，表层为新近杂填土，其下为新近吹填砂。

1.2 工程地质条件

场地主要分布情况如下：①1-1杂填土：属新近填土，主要由粘性土、碎石、建筑垃圾、矿渣等组成，土质不均匀。平均厚度约为6.5 m。结构较松散，均匀性差，承载能力较差，未经处理，不宜直接使用。①3吹填土：主要成分为长江冲填砂，夹杂少量粘性土，平均厚度2.50 m，最厚4.10 m，结构松散，为近年新近填积。该层砂土属均匀性较差和强度较低的地基土；未经处理，不宜直接使用。该层砂土存在液化现象。③3淤泥质粉质粘土(平均厚度约4.5 m)、④淤泥质粘土(平均厚度约8.7 m)：该两层土均具有高含水量、高灵敏度、大孔隙比、高压缩性、低强度特性，是上海地区典型的饱和软弱地基土。也是场地内工程性能最差的土层，并具有触变和蠕动等不良特性。⑤1-1粘土:平均厚度约4.1 m，其物理、力学性质稍好，属高压缩性、强度一般的地基土。⑤1-2粉质粘土：平均厚度约9.2 m，其物理、力学性质稍好，属中等偏高压缩性、强度一般的地基土。⑤3粉质粘土：其物理、力学性质一般，属中等压缩性、强度一般的地基土。未钻透。①1-1层，①3层，③3层，④层是A区重点地基处理的软弱土层。

1.3 地基处理方案

本工程场地存在软弱土层—新近填土层①1-1层，①3层，③3层，④层，总厚度达22.70 m。为保证地基稳定性，减少基础和道路的沉降和不均匀沉降，对该场地采用塑料排水板和堆载预压联合进行地基处理。由于存在深厚的吹填砂层(平均厚度2.50 m)，不再在地表铺设砂垫层，而直接利用吹填砂层进行水平排水通道。塑料排水板采用正方形平面布置。排水板的长度约为24 m，间距为1.3 m，堆载预压的填土分两级，分层填土，第一级填土高度为2.5 m，填土的边坡坡率为1∶1.5，第二级填土高度为1.0 m～1.5 m，边坡坡率为1∶1.5，填土表面并修成大约1.0%的横坡以防积水，并对填土表面碾压不少于两遍，以满足填土表面的压实度不小于0.9。填土的坡面应捶面防护，以防坍塌。

分级堆载稳定性分析：天然地基一次性堆料至设计高度的情况下，其地基稳定安全系数为0.728，计算简图如图1所示。本工程再采用第一次堆载2.5 m，两个月后堆载1.5 m的方法分二级堆料至设计高度的情况下，各级堆载的地基稳定安全系数为1.267，1.35，故本场地适宜采用分级堆载的方式进行处理。

2 现场监测成果分析

为确保堆载预压时，地基不会发生失稳破坏，同时正确评估地基的固结情况，评价地基处理效果，预测工后的沉降，以验证设计，指导信息化施工，制定了施工监测方案。监测内容包括：孔隙水压力监测、地表沉降、边桩位移、分层沉降、深层土体位移、地下水位、超孔隙水压力监测。其中沉降观测点6个，侧向位移监测点5个，地下水位监测点3个。

2.1 原地表沉降分析

地表沉降与时间关系曲线如图2所示。6个地表沉降点的平均累计沉降量为-678.57 mm。前期2011年11月16日～2011年12月26日沉降速率约为7.31 mm/d，后期2012年3月1日～2012年3月25日平均沉降速率约为1.39 mm/d；2012年1月4日第16次监测时，地表沉降及水位变化不大，趋于稳定。

塑料排水板施工及前期土方堆载期间，地表沉降变化明显，后期预压阶段沉降趋于稳定。

2.2 边桩位移分析

场地边桩水平位移随时间变化曲线如图3所示，边桩位移在土方堆载前埋设好，边桩点位于堆载土方放坡的坡脚位置。截至2012年3月25日，共监测30次。累计最大位移发生在BZ2点，为166 mm，累计最小位移发生在BZ1点，为159 mm；3个边桩位移的平均值为162.0 mm。边桩位移变化速率稳定，前期土方堆载期间变化速率较大，后期趋于稳定。

2.3 分层沉降分析

场地分层沉降随时间变化曲线如图4所示，分层沉降管与水位管同时钻孔埋设，截至2012年3月25日，共监测30次。由分层沉降曲线可以看出，3个分层沉降孔的测点沉降量比较理想，最上面10 m处沉降环累计沉降量最大；3个分层沉降管中，FC3累计沉降量最大，为-525 mm，最小的为FC2，为-508 mm，与地表沉降对比印证，相差不大，说明测量数据有效。前期土方堆载施工期间变化较大，后期堆载完成后预压阶段变化趋势稳定，变化量不大，目前沉降量已趋于稳定，沉降速率达到卸载标准。

2.4 地下水位变化分析

场地地下水位随时间变化曲线如图5所示，水位管的埋设在堆载前进行，土方开始堆载时水位有缓慢上升，堆载完成后水位开始下降，后期堆载期间受降雨及长江汛期影响，水位有上下浮动。截至2012年3月25日，累计下降量最大值发生在SW2，为-76 mm，最小值发生在SW3，为-29 mm。

2.5 超孔隙水压力分析

场地超孔隙水压力随时间变化曲线如图6所示，超孔隙水压力的监测在土方开始堆载前埋设完毕，并取得初值，截至2012年3月25日，共监测30次。从三个孔隙水压力孔的监测曲线上来看，第一个孔隙水压力的值有较大浮动，毫无规律可循，可能在施工过程中失效。第二个土层的孔隙水压力变化比较快；超孔隙水压力在土方堆载施工期间上升最明显，预压开始后也快速的消散；最上面土层的孔隙水压力变化不大，上升和消散都比较缓慢。根据工程进展和天气变化，也可以看出，降雨对超孔隙水压力的影响也比较明显。从KX2，KX3的超孔隙水压力曲线来看，堆载预压后期，水压力趋于稳定。

2.6 固结度计算

本文采用公式S=∑Si=(e1i-e2i)/(1+e1i)Hi进行总沉降量计算。根据预压前后地质勘察资料计算得到加固区理论总沉降量为789mm。累计沉降量最大值发生在DB5点，为-726.3mm；最小值发生在DB4点，为-647.7mm，固结度分别为82.1%，92.1%。经过129d的沉降固结，平均固结度超过85%，处理效果明显。根据地勘资料显示，处理后的地基承载力达到100kPa。故该区域主厂房内荷载较小的设备基础、小房基础和地坪可直接落于处理后地基上。

3 结语

通过分析监测成果，得出以下结论：1)证明对新近吹填土或深厚软弱淤泥土地基采用塑料排水板联合堆载预压法进行预处理，行之有效。2)塑料排水板堆载预压处理方法可以大幅提高软土沉降速率，缩短工期，降低成本。3)采用塑料排水板施工效率高、管理方便、费用较低、经济性好、施工方便、质量易于控制。4)该方法适合于大面积深厚软弱土地基的加固处理，特别适合沿海地区的软土地基加固。

[1] 龚晓南.地基处理手册[M].第3版.北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2] 郭佑雄，汪肇京，邱良芬，等.塑料排水板堆载法在围海造陆工程中的应用[J].岩石力学与工程学报,2004,23(6):1025-1031.

[3] 姜 弘，沈水龙，钭逢光，等.塑料排水板处理软土地基的分析[J].岩土力学，2004,25(S2):437- 440.

Monitoring on hydraulic foudation treated by preloading method with plastic drainage plate

Meng Qingling

(ArchitecturalEngineeringDepartment,BaosteelEngineering&TechnologyGroupCo.,Ltd,Shanghai201900,China)

Introducting the application of plastic drainage plate combined with stratified preloading method in beach area, take the recently hydraulic fill project for example. Putting on stratified load and taking stability as the main factor in this project, monitoring the settlement,displacement, pore water pressure, ground water. The results show that plastic drainage plate surcharge preloading method is an effective treatment method.

plastic drainage plate, preloading, settlement, displacement, pore water

1009-6825(2015)07- 0056- 03

2014-12-22

孟庆玲(1981- )，女，硕士，工程师

TU472

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