超软淤泥地基处理方法的试验研究

超软淤泥地基处理方法的试验研究

1次真空预压软基处理试验为了促进沿海地区的经济发展，将土地废弃整理成解决土地利用不足的有效手段。随着围海造陆工程的规模越来越大,海底淤泥逐渐被用作吹填材料,这样既解决了淤泥沉积和堆填场地问题,又弥补了吹填材料的不足。但是,吹填后的淤泥是一种典型的新近欠固结沉积软土,具有含水率高、孔隙比大、灵敏度高、透水性差、承载力低等特点,对这种超软地基加固处理的关键是如何尽快提高浅层地基承载力,满足后续工程建设的需要真空预压法是大面积加固软土地基的常用方法。由于淤泥吹填地基承载力几乎为零,采用常规的真空预压法,将因施工设备出现“陷机”现象而无法正常施工本文依托某大面积吹填软基处理试验区,采用二次真空预压软基处理方法对试验区内超软地基进行处理,即第一次采用无砂垫层真空预压法对新吹淤泥土进行固结,第二次采用有砂垫层进行真空预压。通过现场试验,研究浅层加固机理、施工工法,分析加固效果。2超软超高水沙体的基根据勘察资料,工程场地原地基土主要为海相、冲海相的含细砂淤泥、淤泥软土,该层土具有高压缩性和低强度等特点,属典型软土地基,厚度达20m以上。其上部为近海水力吹填所形成的淤泥,平均层厚约3.5m,呈流动态,强度极低,含水率高达130%以上,孔隙比大,基本无承载力,属于典型的超软超高含水率软土。新吹填淤泥层基本参数见表1。3基加固效果及监测方案整个试验区分为地块区和道路区,其中道路区采用二次真空预压软基处理方法。一次竖向排水板打设至原滩面,二次软基处理根据设计道路标高不同,采用不同的深度处理。为指导现场施工、评价地基加固效果,在现场对膜下真空度、地表沉降、孔隙水压力、分层沉降以及水位进行了监测,典型区块监测仪器布置见图1,监测仪器剖面见图2。膜下真空度采用真空表测量。真空表安装时应注意密封性,与其连接的测头布置在排水支管组成网络的中心位置,置于无纺布下或水平砂垫层下10cm左右。沉降量通过沉降板测量,沉降板在铺设密封膜之后人工埋设,埋设时用土工布包裹板体,防止破坏密封膜。孔隙水压力采用孔隙水压力计测量,一次处理区采用压入埋设法,二次处理区采用钻孔埋设法,每孔埋设一支孔压计。分层沉降采用磁环测量,钻孔埋设。水位由水位孔观测。4试验结果的分析4.1地表沉降过程曲线第一次预压采用无砂垫层真空预压法。在抽真空初期,膜下真空度随开泵率增加上升明显,各区块在膜下真空度达80kPa后整体维持了较好的真空压力,局部受膜面维护、返浆处理、停电等影响有所下降,但及时处理后迅速恢复。预压后期受开泵率下降和现场停泵取土等影响,部分区块真空压力出现明显波动。典型真空度随时间变化见图3。图4为典型区块地表沉降过程曲线。各区块在抽真空初期,地基沉降显著,当膜下真空压力达80kPa后,沉降速率逐渐减小,地基变形进入渐变收敛阶段,直至达到设计要求的卸载标准。真空预压一次处理累计沉降量351~849mm,平均583mm。4.2次沉降时基层土体沉降量第二次处理采用有砂垫层的真空预压法进行。图5为二次真空预压处理中真空度变化曲线。由于砂垫层提高了真空压力的传递效果,抽真空初期膜下真空压力上升迅速,大部分区块在抽真空1~2周内即达到80kPa以上,之后的预压期整体维持了较好的真空压力,局部因外部因素影响有所下降,但及时处理后压力恢复迅速。图6为二次处理典型区块累计沉降量分布图。各区块在抽真空初期地基沉降显著,当压力稳定后沉降速率逐渐减小,进入渐变收敛阶段,直至卸载标准。各区累计沉降量随排水板处理深度的增加而明显增加,表明排水板处理深度和抽真空时间对地基变形影响显著,排水板底高程-3.5m区块,沉降量为664~1086mm,平均857mm;排水板底高程-9.0m区块,沉降量为916~1074mm,平均为983mm;排水板底高程-19.0m区块,沉降量为940~1483mm,平均1307mm。图7~8分别为二次处理典型区块孔隙水压力变化曲线和累计消散分布。抽真空初期,随着膜下真空压力的增加,土体孔隙内的水体不断被排出,地基土层不同深度处的孔隙水压力均产生一定程度的消散;预压后期孔隙水压力消散曲线趋于平缓,个别区块受真空压力下降影响,孔隙水压力出现明显反弹。整个预压期内,浅层孔隙水压力消散明显,随着埋深的增加整体呈现递减趋势,埋深大于15m的孔隙水压力消散效果不明显。在真空压力作用下,地基各土层均产生一定程度的压缩。统计时间段内各区块地表累计沉降量为156~1800mm,分层沉降量第一个磁环为83~1338mm,该层土体压缩量74~488mm,占总压缩量21%~57%;第二个磁环为73~1050mm,该层土体压缩量10~159mm,占总压缩量0~21%;浅层土体压缩量占总压缩量的34%~80%,较好反映了真空压力与土层固结变形的规律。5加固效果及现场试验(1)采用无砂垫层真空预压法可以对新吹淤泥土进行加固处理,解决了常规真空预压法因地基承载力过低而无法施工的问题。工程实践和现场试验结果表明,该方法加固效果良好。(2)现场试验表明,对超软淤泥地基在采用无砂垫层真空预压法进行一次预压处理的基础上,进一步采用有砂垫层的真空预压法进行二次预压可以进一步提