原位测试评价分析某软基处理工程效果

张升锋

(福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)

原位测试评价分析某软基处理工程效果

张升锋

(福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)

利用平板载荷试验、双桥静力触探试验、十字板剪切试验和标准贯入试验等原位测试结果，结合监测资料，对采用“排水板+高真空击密法”的某软基处理工程效果进行分析研究。研究结果表明，该软基处理工程效果明显，土体强度得到显著提高。

原位测试；排水板+高真空击密法；软基处理效果

0 引言

原位测试技术是在岩土体原有的位置上，保持岩土体的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土体物理力学性质，进而评价被测试对象的性能和状态[1]。原位测试技术以其对岩土体的“不破坏、不扰动或少扰动”特点，在工程建设领域，尤其是在软基处理中得到越来越广泛的应用。事实证明，利用原位测试结果对常规真空预压法、堆载预压法和真空-堆载联合预压法软基处理工程的效果分析是可行的[2-5]，然而，利用原位测试结果对采用“排水板+高真空击密法”软基处理工程的效果分析却鲜见研究。本文利用多种原位测试结果，结合监测资料，对采用“排水板+高真空击密法”的某软基处理工程效果进行分析评价，以期为类似软基处理工程提供借鉴。

1 工程及地质概况

某工程场地位于福建省平潭综合实验区金井湾片区，场地地貌单元主要为海岸平原。场地高程为4.00m～6.30m，平均高程为5.35m，由于场地高程低于设计高程1m～2m，现场采用海砂吹填至设计高程，面积约6.9万m2。

勘察资料显示，工程区域岩土层从上到下依次为：

①-1素填土：灰黄～灰白色，松散～稍密，稍湿。主要填料为中细粒石英砂，上部主要由海砂吹填形成，中下部为中细粒石英砂与淤泥混合，局部见透镜体，含贝壳类碎屑，部分为含少量碎石粘性土，属新近回填。回填未经压实处理，密实度较差，均匀性一般，厚1.50m～9.30m。

①-2块石：灰白色，松散～稍密，稍湿。主要填料为中风化花岗岩块，棱角状，空隙填充中细砂或淤泥。属近期回填，出露地表，个别因自重沉入淤泥层内，厚0.40m～2.50m。该层属松散堆填，密实度、均匀性均较差。

②淤泥：深灰～灰黑色，流塑，饱和。干强度中等，韧性高，无摇振反应，有光泽，以粉粘粒为主，含少量有机质、腐殖质、贝壳类碎屑，具腥臭味，粘性好，在局部地段其孔隙比较小，相变为淤泥质土，属高压缩性土层。厚度为1.20m～24.00m。

③粉质粘土：灰黄～灰褐色，软塑～可塑，饱和。干强度中等，韧性中等，无摇振反应，稍有光泽，以粘粉粒为主，局部含少量中细砂。本层在整个工程区域均有分布。

2 软基处理方法

考虑到场区软土层厚度较大且分布不均、含水量大、压缩性高，在上部新填土和外部荷载作用下易引起较大的地面沉降，且由于场地内软土层厚度差异大，地面差异沉降明显，现采用“排水板+高真空击密法”进行地基预处理，以便后续单位进场施工。

“排水板+高真空击密法”通过数遍的高真空排水和数遍的变能量击密，达到降低土体含水量，提高土体密实度和地基承载力的目的，能有效减少地基的施工后沉降与差异沉降，是一种新型快速真空动力排水固结方法[6-8]。其主要工序为：开挖排水沟→施工放样定位→插设塑料排水板→打设密封墙→真空管安装→管路、泵的连接和密封→第一遍高真空排水→第一遍击密→第二遍高真空排水→第二遍击密→满夯或振动碾压→平整场地→交工验收。

该工程地基预处理结束后需满足：①地基土表层承载力从原始70kPa提高到120kPa；②基本消除①-1层素填土液化问题；③完成现填土荷载作用下的大部分沉降，场地地表沉降进入收敛阶段。

3 软基处理效果分析

该工程主要采用平板载荷试验、双桥静力触探试验、十字板剪切试验和标准贯入试验等原位测试方法对软基处理效果进行分析评价。各试验点平面分布如图1所示。

图1 试验点平面分布图

3.1平板载荷试验

在软基处理前布置1个试验点、软基处理后布置30个试验点，分别测定表层填土加固前、后的地基承载力。试验所用荷载板尺寸为1m×1m，面积为1m2。试验加荷方式为慢速维持荷载法，最大荷载加至240kN。试验结果表明，软基处理前表层填土地基承载力特征值为75kPa；软基处理后表层填土地基承载力特征值均不小于120kPa。典型试验荷载-沉降(Q-s)曲线如图2所示。

图2 平板载荷试验典型Q-s曲线图

3.2双桥静力触探试验

在软基处理前、后分别布置13个双桥静力触探试验点，测定土体的锥尖阻力和侧壁摩阻力。试验结果统计表明，软基处理后，①-1层素填土的锥尖阻力和侧壁摩阻力均有大幅度增长，增幅达362%～406%；②层淤泥的锥尖阻力和侧壁摩阻力亦有明显增长，增幅达53%～59%。加固前、后土层静力触探数据对比如表1所示。

表1 加固前、后土层静力触探数据对比表

3.3十字板剪切试验

在软基处理前、后分别布置13个十字板剪切试验点，测定淤泥层的不排水抗剪强度。试验结果统计表明，软基处理前，淤泥的原状土不排水抗剪强度为15.7kPa，灵敏度为2.4，属中等灵敏土。软基处理后，淤泥的原状土不排水抗剪强度增长明显，为25.2kPa，增幅达60%。淤泥层原状土不排水抗剪强度增幅与锥尖阻力和侧壁摩阻力增幅基本一致，均达50%以上。

3.4标准贯入试验

在软基处理前、后分别对13个试验点进行标准贯入试验。加固前、后标准贯入试验对比如表2所示。试验结果表明，软基处理后，标准贯入试验实测锤击数平均值由8.0击提高到16.2击，标准贯入试验锤击数标准值由7.7击提高到15.3击，标准贯入试验修正锤击数标准值由7.1击提高到14.5击。在高真空击密后，①-1层素填土的密实程度由松散提高到中密。

表2 加固前、后标准贯入试验对比表

通过计算，地表以下20m范围内饱和砂土在抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g的情况下，所有标准贯入试验点软基处理前全部都产生液化，其液化指数在1.89～14.92之间，液化等级为轻微～中等，平均液化指数为9.4，综合评定为中等液化。软基处理后均不发生液化。

4 监测结果

由于场地高真空击密施工过程中，监测点无法有效保护和观测。在高真空击密施工结束后，对场地地表进行沉降观测。观测结果表明，从2013年1月21日至2013年6月20日，最大沉降量为184.25mm，沉降速率为1.23mm/d；最小沉降量为127.09mm，沉降速率为0.85mm/d；平均沉降量为159.22mm，平均沉降速率为1.06mm/d。从2013年5月21日至2013年6月20日的平均沉降速率为0.66mm/d。高真空击密施工结束后，地表平均沉降速率逐渐减小。高真空击密施工结束5个月后，场地地表沉降进入收敛阶段。地表平均沉降速率变化如图3所示。

图3 地表平均沉降速率变化图

5 结论

(1)软基处理后表层填土地基承载力特征值由75kPa提高到120kPa以上。

(2)软基处理后①-1层素填土的锥尖阻力、侧壁摩阻力和标准贯入锤击数均有明显提高。密实程度由松散提高到中密，且其液化全部消除。

(3)软基处理后淤泥的锥尖阻力、侧壁摩阻力和不排水抗剪强度增长明显。淤泥层原状土不排水抗剪强度增幅与锥尖阻力和侧壁摩阻力增幅基本一致，均达50%以上。

(4)多种原位测试结果及监测资料表明，该软基预处理工程采用“排水板+高真空击密法”效果明显，该方法可为类似软基处理工程提供借鉴。

[1] 徐超，石振明，高彦斌,等.岩土工程原位测试[M].上海：同济大学出版社，2005.

[2] 杨建学，赵剑豪.十字板剪切试验在某地基处理工程中的应用[J].福建建筑，2008，126(12)：53-55.

[3] 楼晓明，范成杰，朱亚娟，等.利用原位测试结果评价真空预压的加固效果[J].岩土工程学报，2013，35(S2)：511-514.

[4] 徐宏，邓学均，齐永正，等.真空预压排水固结软土强度增长规律性研究[J].岩土工程学报，2010，32(2)：285-290.

[5] 汪小平，吴洪贵，王军，等.真空预压联合堆载法加固吹填淤泥地基室内试验研究[J].福建建筑，2015，210(12)：68-72.

[6] 李镜培，马原，杨培芳，等.软土地基高真空击密法与低位高真空分层预压击密法加固效果分析[J].建筑科学与工程学报，2011，28(2)：9-83.

[7] 张尧禹，沈宇鹏.高真空击密法处理吹填土地基的效果分析[J].公路，2015(8)：51-53.

[8] 颜庆智，崔亮，江立群.高真空击密法加固吹填土地基试验研究[J].建筑结构，2010，40(S1)： 605-608.

EvaluationofaSoftFoundationTreatmentProjectbyIn-situTest

ZHANGShengfeng

(Fujian Academy of Building Research,Fujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology,Fuzhou 350025)

The effect of the soft foundation treatment project of "drainage plate + high vacuum densification method" was investigated by the in-situ test results,such as plate loading test,cone penetration test,vane shear test,standard penetration test,and monitoring data.The results of the study show that the effect of the soft foundation treatment is obvious and the soil strength is improved significantly.

In-situ test; Drainage plate + high vacuum densification method; Soft foundation treatment effect

TU4

A

1004-6135(2017)10-0054-03

张升锋(1979.5- )，男，高级工程师。

E-mail:931675097@qq.com

2017-02-14