浅析软弱地基预处理方法的施工应用

浅析软弱地基预处理方法的施工应用

易浩浩

上海电力建设有限责任公司 200031

【摘要】工程施工中会遇到特殊的地质条件，施工过程的偏差容易造成重大的安全、质量风险和经济损失，尤其是软弱地基的施工技术应用，设计方案选择与施工组织综合考量需要施工总承包企业采取科学、严谨、审慎的态度，促进了企业在地基处理施工的技术、经验积累。结合工程实例，印度尼西亚棉兰工业园2×150MW燃煤电厂工程由我司承建，厂址地貌为海积形成，约60m深度范围内无优良持力层，通过勘测，以淤泥、粉砂、中砂、粘土、砾砂为主。地质条件差，给地基处理方案选择、施工组织带来一定难度。

【关键词】地基 预处理 真空 堆载 监测

【正文】

1 勘测成果

1.1 通过设计院勘测成果分析，本工程全部为第四系土层组成，勘测过程中未揭露基岩，按照土层的颗粒粒径、密实度和状态，以及空间分布从上到下的顺序，场地内土体可分为5大层共9层，见下表。

表1：地层分层表

设计同时对地下水腐蚀性、土体物理力学性质进行了实验分析，对各区域做出了岩土工程评价。

2 设计方案优化选择

2.1 分区域设计方案：本场地上部软土层具有厚度大、含水量大，强度低，压缩性高等特点，设计建议针对场地不同的用途及对地基的要求，并考虑施工工期，分别不同的方式进行场地地基处理。由于主厂区对于场地地基的工程性质要求较高，建议采用堆载加超载联合真空预压的方式进行处理。对于BOP区，建议视情况采用堆载和超载的方式或堆载加超载联合真空预压的方式进行处理。其余地段，建议埋设竖向及水平排水设施，加快自重固结。

2.2 地基预处理分区布置及加载要求

2.2.1 地基预处理分区加载明细

地基预处理根据现场力能配备、施工进度要求，设计、施工进行了多次讨论优化，预处理分区明细划分见下表。

表2：A区软基处理方案明细表

表3：B区软基处理方案明细表

2.2.3 地基预处理预期目标

地基预处理效果跟施工队伍工艺水平、施工机械设备工况、塑料排水板等材料质量、砂垫层上方粘土密封墙的密封性、真空度稳定性、监测数据分析、取样实验数据成果等全过程有着密切的联系，基于设计理论值预估，从加载、抽真空或堆载至卸载与时间的关系曲线，见下图。

图1：A区分级加载计划                   图2：B区分级加载计划

3 监测成果分析

3.1 本工程软弱场地土处理采取真空预压、堆载预压，监测过程由江苏河海大学土木与交通学院技术支持团队完成，为地基处理方案的选择提供了设计依据。

3.2 A区为真空预压区，以A-2区为例，作为电厂#1机组主厂房、锅炉房区域，上部静载、活载分布较大，对地基加固的效果尤其重要。通过静力触探试验、载荷板试验、原位钻孔与室内试验的手段进行数据分析。

3.2.1 根据工程进度，监测单位于2015年7月14日进场埋设A2区监测仪器设备，包括一组孔隙水压力计（6个），分层沉降管一根（6个磁环），水位管一根，7月15日埋设完毕，7月25日放置沉降板（5块），均埋设正常，成活率达到 100%。A2 区于2015年7月25日开始监测，截止到 2015年10月26日,已抽真空 93 天，最大累计沉降量为 2522mm。2015年10月26日下午A2区卸载，进行钻孔取样、静力触探、载荷板试验，截至到 2015年10月31日已完成钻孔取样6孔，静力触探 6个，载荷板试验 3 组。

3.2.3 静力触探试验结果

（以1号点为例）

图3:1号孔静力触探曲线    表4:1号孔锥尖阻力随深度增长率表

试验结果表明：真空预压加固效果土层上部要好于下部。

3.2.4 土层物理性能指标

表5：A-2区加固前后土层主要物理性力学质指标

总体看来，各项指标的变化量随着深度的增加而变小， 表明真空预压法加固效果随着深度的增加逐渐减弱，这和真空度随深度的传递呈现递减趋势相一致，真空预压法可以改善土体物理力学性质指标，加固效果明显。

3.2.5 静载试验（以1号点为例）

图4：A2 区 1 号点 P-S 曲线

本次试验在场区内随机取点，在密封膜处进行试验，由 A2 区 P-S 曲线可知，地基承载力建议值为 81kPa。

3.3 B区为堆载预压区，以B-4区为例，B-4区为循泵房区域，地下结构埋深较大，对软基加固后成果研究具有一定的代表性。与真空预压一致，通过静力触探试验、载荷板试验、原位钻孔与室内试验的手段进行数据分析。

3.3.1 根据工程进度，B4区监测仪器设备开始于 2015年 11月 18日进场埋设，包括一组孔隙水压力计（6个），分层沉降管（6个磁环），沉降板（3块），11月 18日埋设完毕，仪器成活率 100%。B4区于 2015年 11月 26日开始监测，截止到 2016年 06月 10日，共监测 197天，平均累计沉量 1450mm。监测单位于2016年06月01日进场进行钻孔取样、静力触探试验和载荷板试验，截至到2016年 06月 07日已完成全部工后检测试验,包括钻孔取样 2组，静力触探 2组，载荷板试验1组。

3.3.2 静力触探试验结果（以1号点为例）

图5:1号孔静力触探曲线表6：1号孔锥尖阻力随深度增长率表

试验结果表明：堆载预压加固效果土层上部要好于下部。

3.3.3 土层物理性能指标

表7：B-4区加固前后土层主要物理性力学质指标

总体说来，各项指标的变化量随着深度的增加而变小，表明堆载预压法加固效果随着深度的增加逐渐减弱，这和附加应力随深度的传递呈现递减趋势相一致，堆载预压法可以改善土体物理力学性质指标，加固效果明显。

3.3.4 静载试验结果

图6：B-4区P-S 曲线

本次试验在场区内随机取点，由 B4 区 P-S 曲线，承载力建议值为 102kPa。

4 小结

4.1 对于淤泥质、流塑、欠固结软基，选择真空预压、堆载预压或真空联合堆载的方式，对软基加固是行之有效的科学手段；

4.2 在真空预压、堆载预压等加固方式的选择上，要充分综合考虑土方平衡原则、工期要求、力能供应等因素，不应追求单一指标而造成不必要的经济损失。真空预压工期效果明显优于堆载预压，在电厂施工组织中，一般将主厂区等施工周期较长、结构重要的建构筑物列为真空预压区，BOP区作为堆载预压区，灰场等区域作为卸载的材料存放区，可起到加载作用、再利用塑料排水板以达到自重固结的简化处理效果。在区块划分确定总体原则后，根据施工流水作业、软基预压面积大小、交通运输条件等实际情况再进行细分。

4.3真空或堆载预压理论预估时间与监测成果实例对比，预估的预压时间内，未能完全达到理论预压预估值，存在一定偏差，因此，在施工过程中，夯实每一个环节的施工质量，长时间观测、原位试验数据取样监测与理论预估值相互佐证，根据预测的最终沉降量推算工后沉降，若满足设计和规范要求，方可卸除荷载， 进行下一步工序施工。

【参考文献】

中华人民共和国住房和城乡建设部【M】《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）         

中国电力工程顾问集团西南电力设计院【R】《印度尼西亚棉兰工业园2×150MW燃煤电厂工程岩土工程勘测报告》（F05761C-G01A-01），2014年7月

河海大学土木与交通学院【R】《印度尼西亚棉兰工业园2×150MW燃煤电厂A2区、B4区监测报告、地基加固评价分析报告》，2015年~2016年

【作者简介】

本文作者：易浩浩

出生年月：1986年6月

性别：男

毕业院校：三峡大学科技学院

学历：本科

主要研究方向：土木工程专业毕业，自参加工作以来，长期在电力施工企业生产一线从事项目管理工作。