關于溫州市龍灣段標準堤工程軟土地基變形原位觀測的研究的論文
溫州市龍灣段標準堤工程軟土地基變形原位觀測
摘要:溫州市龍灣段標準堤地基土中普遍存在一層海積淤泥,其強度低,壓縮性高,承載力低,不能滿足標準堤填筑及水閘運行的要求。采用預壓法進行地基處理,取得的地基沉降、水平位移、孔隙水壓力等現場觀測資料,總結分析了該段海積淤泥地基的變形規律和特點。并提供了有關的原型觀測數據,其沉降曲線規律性較好。
關 鍵 詞:軟土地基;沉降;水平位移;地基處理
Prototype observation on soft soil foundation deformation ofLongwan standard dike in Wenzhou city
Abstract:A layer of marine silt generally exists in foundation of Longwan standard dike of Wenzhou City, whichpassesses properties of low strength, high compressibility, low bearing capacity, and can t meet the needs ofconstructing standard dikes and sluices. The deformation behaviors of the marine silt are summaried and analysedaccording to site data of foundation settlements, horizontal displacements and pore water pressures etc. duringthe foundation treatment by means of pre-loading. The results show that the regularity of settlement curves israther well. Abundance of prototype observation data are provided.
Key words:settlement; horizontal displacement; soft soil foundation; foundation treatment
1 場區地質條件和基礎處理情況
溫州市江濱路龍灣西片防洪堤工程位于甌江南岸,是溫州市防洪工程封閉線的組成部分,工程西起桃花島,東接龍灣升船機,由蒲州堵江工程(包括蒲州新閘工程)和龍灣西片標準堤(江濱路)工程組成。工程場區屬甌江口至沙埕港低山丘陵河口堆積平原亞區,通過地質勘探及鉆孔埋設揭露的堤基土層皆為全新統濱海組(Q4)淤積土層。埋深0~19 m為濱海上段(Q4b3)沖-海積的`粉細砂及海積的淤泥;埋深19~29 m為濱海相中段(Q4b2)海積的淤泥,并夾有少量粉細砂薄層;埋深29 m以下為沖-海積的淤泥質粉質粘土。工程范圍內軟土地基處理情況如下。
(1)七標段3+600~3+920,填土高度5~6m,采用插水板處理地基,間距1.4 m,處理深度至標高-8~14.0 m。
(2)八標段3+324~3+600,填土高3.5 m,采用插水板處理地基,間距1.4 m,處理深度至標高-12.0 m;3+270~3+324,填土高2 m,位于溫州大橋下,采用水泥攪拌樁處理地基;2+980~3+270,填土高2.5 m,采用部分換填及40 kN/m有紡土工布進行處理。
(3)九標段1+660~2+980,填土高2.5~3m,地基表層采取鋪設40 kN/m有紡土工布進行處理;0+800~1+660,填土高4~6 m,采用插水板處理地基,間距1.4 m,處理深度5~12 m。
(4)十標段0+427~0+880,填土高2.5~3m,采用插水板處理地基,間距1.4 m,處理深度5~12 m。工程于1998年10月開始進行插水板及路堤填筑施工,至2000年10月除十標段外,各標段相繼完成了填筑及擋浪墻砼施工。
2 觀測儀器埋設布置及實施
觀測工作的內容包括3部分,第一部分為水平位移觀測,有測斜管;第二部分為沉降觀測,包括沉降板、地表沉降標、分層沉降管;第三部分為孔隙水壓力觀測,有孔隙水壓力探頭和水位管。按照地質土層有代表性、填土較高、且相隔一定距離有一個控制斷面的布置原則,整個場區共布置了11個觀測斷面,其中3+700,1+220兩個斷面為重點觀測斷面,埋設了沉降板、測斜管、分層沉降管、孔隙水壓力探頭、地下水位管等觀測儀器,其它9個斷面為一般觀測段面,分別位于3+440,2+035,1+475及十標段水閘內(6個斷面),一般觀測段面只埋設有沉降板及測斜管。11個斷面總共埋設沉降板17塊,測斜管18根,分層沉降管15根,孔隙水壓力探頭12只,地下水位管6只。觀測儀器埋設之后,即開始進行觀測工作,在填土施工期內,每2 d觀測一次;填土施工完成后,每7d觀測一次;遇非常情況加密觀測。
3 觀測成果及分析
3.1 原地面沉降及水平位移
3.1.1 原地面沉降各斷面實測累計沉降及表面沉降板成果整理分析。1+220斷面沉降與荷載隨時間的過程線。從整個場區觀測情況看,各觀測斷面沉降以1+220斷面為最大,沉降量為1 203.4 mm,該段面處于整個場區淤泥層性質最差、強度最低的地段,斷面上的淤泥土十字板抗剪強度值僅為3.48 kPa。而2+035斷面沉降最小,沉降量為464.1 mm,該段面位于未作塑料插水板處理的地段,地基土質較好。從各斷面沉降大小的分布情況看,地表沉降量與其附近的回填荷載大小有關,最大沉降一般位于擋浪墻堤軸線附近的測點,其次為內側點,最小的沉降發生在外側(靠江邊一側)。從各斷面的時間與荷載、沉降量關系曲線看,加荷期間沉降發展較快,斷面樁號測點編號觀測終止時沉降量的增加,荷載加至最大并穩定后沉降速率逐漸減小。沉降曲線比較符合雙曲線。雙曲線擬合方程為S∞= S0+t- t0a+ b(t- t0),式中:S∞為最終沉降量;S0為起算點沉降量;t0為當前起算時間;t為最終沉降時間;a,b為待定常數。按照雙曲線將各斷面測點沉降過程進行擬合,可求得每個測點的最終沉降量。根據各斷面沉降板沉降推算的最終沉降量見。由此可以看出未經插板處理地段的剩余沉降量一般比經過插板處理地段的剩余沉降量大。各斷面沉降速率觀測成果見表1,最大沉降速率均發生在填土施工過程中,其中1+220斷面施工中最大沉降速率達33.7 mm/d,主要原因是該斷面一次填土厚度過大,填土荷載加完后沉降速率逐漸減小,至2000年10月8日,各斷面的沉降速率在0.11~1.32 mm/d之間。基本趨于穩定。從沉降過程線圖1、圖2可以判斷各斷面軟土層綜合固結度U=S0/S∞情況,各斷面至2000年10月8日已完成的綜合固結度在61% ~94%之間,具體成果。
3.1.2 水平位移各測斜管
累計最大水平位移量及觀測成果。從十標水閘基坑邊坡各觀測點水平位移情況來看,在整個基坑開挖期間,水平位移最大值為I3測斜管,由于該段多次產生邊坡滑坡,使得水平位移最大值達1 290.36 mm,其次為I1,I2測點,水平位移總量分別為214.77 mm,245.68 mm。從各斷面測斜管的時間與水平位移關系曲線看,水平位移大部分產生在填土施工期,施工期內產生的水平位移量占水平位移總量的70%以上。大多數斷面在擋浪墻后填土施工初期因一次性回填厚度較大,引起水平位移速率較大。其中1+220斷面在第一次回填塊石料時,水平位移速率達56.50 mm/d,一般施工斷面回填初期水平位移速率為2.51~14.17 mm/d。隨著時間推移,水平位移速率逐漸減小,至2000年10月8日水平位移速率為0.11~1.13 mm/d。3.2 分層沉降分層沉降管在不同高程處布置了數個沉降環。典型觀測斷面1+220,3+700觀測成果。1+220斷面各沉降環荷載與時間、沉降量關系曲線圖,可以看出如下規律:
(1)位于原地面高程處沉降環的沉降與原地面沉降板沉降規律大部分基本一致,只是數值略有不同,與荷載關系明顯,可以判斷分層沉降觀測值與沉降板的測值是可靠的。
(2)隨沉降環的埋深增加,沉降量逐漸減小。自地表起深約10 m范圍內土層壓縮量較大,隨時間增加該土層的壓縮量增加,但在總沉降中所占比例逐漸減小。
4 結 論
(1)沉降曲線規律性較好,與荷載對應關系良好,且比較符合雙曲線關系,地基平均固結度在61%~94%范圍。
(2)各斷面地基在填土荷載作用下均產生了不同程度的水平位移,填土施工期間水平位移速率較大,一般最大水平位移速率在2.51~14.17 mm/d,隨著時間推移,水平位移速率逐漸減小。
(3)通過對各斷面分層沉降的觀測,了解了地基中各土層的壓縮量。
(4)孔隙水壓力消散過程反映了地基的固結情況,同一土層中上部孔隙水壓力比下部的消散固結快。
參考文獻:
[1] 孫長青,饒錫保,王月青,等.沉降觀測曲線擬合最終沉降量的確定[J].長江科學院院報,2002,19(6):58-61.
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