关于温州市龙湾段标准堤工程软土地基变形原位观测的研究的论文
温州市龙湾段标准堤工程软土地基变形原位观测
摘要:温州市龙湾段标准堤地基土中普遍存在一层海积淤泥,其强度低,压缩性高,承载力低,不能满足标准堤填筑及水闸运行的要求。采用预压法进行地基处理,取得的地基沉降、水平位移、孔隙水压力等现场观测资料,总结分析了该段海积淤泥地基的变形规律和特点。并提供了有关的原型观测数据,其沉降曲线规律性较好。
关 键 词:软土地基;沉降;水平位移;地基处理
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 场区地质条件和基础处理情况
温州市江滨路龙湾西片防洪堤工程位于瓯江南岸,是温州市防洪工程封闭线的组成部分,工程西起桃花岛,东接龙湾升船机,由蒲州堵江工程(包括蒲州新闸工程)和龙湾西片标准堤(江滨路)工程组成。工程场区属瓯江口至沙埕港低山丘陵河口堆积平原亚区,通过地质勘探及钻孔埋设揭露的堤基土层皆为全新统滨海组(Q4)淤积土层。埋深0~19 m为滨海上段(Q4b3)冲-海积的`粉细砂及海积的淤泥;埋深19~29 m为滨海相中段(Q4b2)海积的淤泥,并夹有少量粉细砂薄层;埋深29 m以下为冲-海积的淤泥质粉质粘土。工程范围内软土地基处理情况如下。
(1)七标段3+600~3+920,填土高度5~6m,采用插水板处理地基,间距1.4 m,处理深度至标高-8~14.0 m。
(2)八标段3+324~3+600,填土高3.5 m,采用插水板处理地基,间距1.4 m,处理深度至标高-12.0 m;3+270~3+324,填土高2 m,位于温州大桥下,采用水泥搅拌桩处理地基;2+980~3+270,填土高2.5 m,采用部分换填及40 kN/m有纺土工布进行处理。
(3)九标段1+660~2+980,填土高2.5~3m,地基表层采取铺设40 kN/m有纺土工布进行处理;0+800~1+660,填土高4~6 m,采用插水板处理地基,间距1.4 m,处理深度5~12 m。
(4)十标段0+427~0+880,填土高2.5~3m,采用插水板处理地基,间距1.4 m,处理深度5~12 m。工程于1998年10月开始进行插水板及路堤填筑施工,至2000年10月除十标段外,各标段相继完成了填筑及挡浪墙砼施工。
2 观测仪器埋设布置及实施
观测工作的内容包括3部分,第一部分为水平位移观测,有测斜管;第二部分为沉降观测,包括沉降板、地表沉降标、分层沉降管;第三部分为孔隙水压力观测,有孔隙水压力探头和水位管。按照地质土层有代表性、填土较高、且相隔一定距离有一个控制断面的布置原则,整个场区共布置了11个观测断面,其中3+700,1+220两个断面为重点观测断面,埋设了沉降板、测斜管、分层沉降管、孔隙水压力探头、地下水位管等观测仪器,其它9个断面为一般观测段面,分别位于3+440,2+035,1+475及十标段水闸内(6个断面),一般观测段面只埋设有沉降板及测斜管。11个断面总共埋设沉降板17块,测斜管18根,分层沉降管15根,孔隙水压力探头12只,地下水位管6只。观测仪器埋设之后,即开始进行观测工作,在填土施工期内,每2 d观测一次;填土施工完成后,每7d观测一次;遇非常情况加密观测。
3 观测成果及分析
3.1 原地面沉降及水平位移
3.1.1 原地面沉降各断面实测累计沉降及表面沉降板成果整理分析。1+220断面沉降与荷载随时间的过程线。从整个场区观测情况看,各观测断面沉降以1+220断面为最大,沉降量为1 203.4 mm,该段面处于整个场区淤泥层性质最差、强度最低的地段,断面上的淤泥土十字板抗剪强度值仅为3.48 kPa。而2+035断面沉降最小,沉降量为464.1 mm,该段面位于未作塑料插水板处理的地段,地基土质较好。从各断面沉降大小的分布情况看,地表沉降量与其附近的回填荷载大小有关,最大沉降一般位于挡浪墙堤轴线附近的测点,其次为内侧点,最小的沉降发生在外侧(靠江边一侧)。从各断面的时间与荷载、沉降量关系曲线看,加荷期间沉降发展较快,断面桩号测点编号观测终止时沉降量的增加,荷载加至最大并稳定后沉降速率逐渐减小。沉降曲线比较符合双曲线。双曲线拟合方程为S∞= S0+t- t0a+ b(t- t0),式中:S∞为最终沉降量;S0为起算点沉降量;t0为当前起算时间;t为最终沉降时间;a,b为待定常数。按照双曲线将各断面测点沉降过程进行拟合,可求得每个测点的最终沉降量。根据各断面沉降板沉降推算的最终沉降量见。由此可以看出未经插板处理地段的剩余沉降量一般比经过插板处理地段的剩余沉降量大。各断面沉降速率观测成果见表1,最大沉降速率均发生在填土施工过程中,其中1+220断面施工中最大沉降速率达33.7 mm/d,主要原因是该断面一次填土厚度过大,填土荷载加完后沉降速率逐渐减小,至2000年10月8日,各断面的沉降速率在0.11~1.32 mm/d之间。基本趋于稳定。从沉降过程线图1、图2可以判断各断面软土层综合固结度U=S0/S∞情况,各断面至2000年10月8日已完成的综合固结度在61% ~94%之间,具体成果。
3.1.2 水平位移各测斜管
累计最大水平位移量及观测成果。从十标水闸基坑边坡各观测点水平位移情况来看,在整个基坑开挖期间,水平位移最大值为I3测斜管,由于该段多次产生边坡滑坡,使得水平位移最大值达1 290.36 mm,其次为I1,I2测点,水平位移总量分别为214.77 mm,245.68 mm。从各断面测斜管的时间与水平位移关系曲线看,水平位移大部分产生在填土施工期,施工期内产生的水平位移量占水平位移总量的70%以上。大多数断面在挡浪墙后填土施工初期因一次性回填厚度较大,引起水平位移速率较大。其中1+220断面在第一次回填块石料时,水平位移速率达56.50 mm/d,一般施工断面回填初期水平位移速率为2.51~14.17 mm/d。随着时间推移,水平位移速率逐渐减小,至2000年10月8日水平位移速率为0.11~1.13 mm/d。3.2 分层沉降分层沉降管在不同高程处布置了数个沉降环。典型观测断面1+220,3+700观测成果。1+220断面各沉降环荷载与时间、沉降量关系曲线图,可以看出如下规律:
(1)位于原地面高程处沉降环的沉降与原地面沉降板沉降规律大部分基本一致,只是数值略有不同,与荷载关系明显,可以判断分层沉降观测值与沉降板的测值是可靠的。
(2)随沉降环的埋深增加,沉降量逐渐减小。自地表起深约10 m范围内土层压缩量较大,随时间增加该土层的压缩量增加,但在总沉降中所占比例逐渐减小。
4 结 论
(1)沉降曲线规律性较好,与荷载对应关系良好,且比较符合双曲线关系,地基平均固结度在61%~94%范围。
(2)各断面地基在填土荷载作用下均产生了不同程度的水平位移,填土施工期间水平位移速率较大,一般最大水平位移速率在2.51~14.17 mm/d,随着时间推移,水平位移速率逐渐减小。
(3)通过对各断面分层沉降的观测,了解了地基中各土层的压缩量。
(4)孔隙水压力消散过程反映了地基的固结情况,同一土层中上部孔隙水压力比下部的消散固结快。
参考文献:
[1] 孙长青,饶锡保,王月青,等.沉降观测曲线拟合最终沉降量的确定[J].长江科学院院报,2002,19(6):58-61.
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