珠江三角洲高含水量软土的工程特性与加固方法

2019/12/21珠江三角洲高含水量软土的工程特性与加固方法王盛源广东省航盛工程有限公司主要内容讨论的问题珠江三角洲高含水量空架结构软土的工程特性珠江三角洲高速公路软基稳定沉降问题珠江三角洲软基加固方法及注意事项结语2019/12/21一、珠江三角洲软土物理指标与微结构特征含水量：一般大于60％，台山、新会、珠海、江门一带高于60％，有的达90％孔隙比：大于2压缩系数：大于1.5MPa-1土的粘粒含量高，渗透系数为10-7cm/s。可归纳为“三高两低”：1）高含水量、高压缩性、高粘粒含量、2）低强度、低透水性。2019/12/21二、珠江三角洲高速公路软基沉降问题2.1本地区土质资料2019/12/21珠江三角洲软土的微结构研究电子显微镜观察现象1.珠江三角洲淤泥是一种空架结构式的土体2.受压过程中，总孔隙体积减少，数量增加软土的压缩变形机理孔隙变化：大孔隙破碎几个小孔隙，原有小孔隙不破碎或迟破碎土的结构：空架结构转化片架结构。缓慢加载时：转化缓慢，土体强度增长过快加载时：转化过快，土结构破坏、地基失稳2019/12/21珠江三角洲软土的微结构研究放大300倍固结前后的微结构图片2019/12/21珠江三角洲软土的微结构研究放大10000倍固结前后的微结构图片2019/12/21珠江三角洲软土的微结构研究微结构放大图片中的有机质2019/12/21珠江三角洲饱和粘土微结构参数统计表我司98年用可测孔压的静力触探珠江三角洲软土中测得渗透系数10-5cm/s。2019/12/212.2工程实践中相关问题常规问题：1.本地区高压缩性软土上如何控制工后沉降标准？（规范要求：15y，30cm，广珠东线工后观测：660d，310.75mm）2.空架结构的软土上复合地基加固方法：刚性桩：受力条件和加固机理尚不清楚，变形协调如何满足？出现过桩与桩间土压缩量差56-60cm之多。柔性桩：桩土应力比、置换率参数选定桩土应力比：柔性桩n＝1-6；刚性桩n远大于6；如果n大于13，有人认为不能按复合地基来考虑，应当按桩基础来考虑。3.真空联合堆载法（夹砂层真空漏失问题，抽真空时间长短的确定）2019/12/212.2工程实践中相关问题京珠高速公路广珠东段深层压缩资料汇总桩号淤泥厚度（m）加固方法660天工后沉降(mm)后续435天工后沉降(mm)3年底工后沉降(mm)分层高程（m）压缩量(mm)2000年沉降速率(mm/d)2001年沉降速率(mm/d)-0.27～-13.7246.68-13.72～-21.23101.68K34+95033砂井20m堆载预压310.7556.35367-21.23以下166.390.590.470.485～-14.3820.90-14.38～-23.9020.46K47+06035砂井20m真空联合堆载179.1622.84202-23.90以下137.800.290.272019/12/212.2工程实践中相关问题真空联合堆载工法工程实录工程名称填土高度(m)淤泥厚度(m)中江高速11.3其中沉降3.3m20江珠高速10.1填土下沉3.1m202019/12/21三、珠江三角洲高速公路软基稳定控制问题3.1强度指标的选择室内试验（直剪、三轴）：（扰动使强度值失真，15％）原位试验（十字板、静力触探）：（结合使用可靠性高）工程实例：深汕高速西段某10m软基经验公式：广珠东线灵山试验路段当Ps≤500kPa时，Cu＝0.386＋0.039Ps当500kPa≤Ps＜1000kPa时，Cu＝0.21+0.04Ps2019/12/213.2从结构上对强度的认识强度变化规律：空架结构的土体受力后，大孔隙被破碎，破碎速度过快时，土的强度迅速降低，大部分损失或完全损失，从而引发地基失稳。工程经验:(1)深圳新湖路地基:降低约30%，(2)浙江舟山大成海堤:降低29%珠江三角洲地区地基极限填土高度估算:7.0土kCuHfk取5.14，Cu取10kPa，γ取1.8T/m3时Hf＝1.99m≈2.0m取用十字板小值平均值的原理2019/12/213.3薄层轮加法填筑技术常规填筑方法（先算出Hf，作为第一级填土，然后预压，等待地基强度增长，一般分2～3级设计计算）薄层轮加法填筑（依据地基强度增长规律，结合施工工艺）按目前施工机械功能，每层填土按30cm（或40cm），填筑后在排水体作用下，强度增长△τ每层土需约12～14天，该△τ已允许再填30cm或40cm厚的土层，按此设计，一薄层一薄层的轮加填筑，直至设计标高。填筑时间比较：实例：深汕高速某路段填筑高4.57m常规填筑：需210天；薄层轮加法：74天2019/12/213.4“薄层轮加法填筑技术”的施工监测必要性：（土质复杂、受气候施工条件等影响）监控内容：（有效的三种：表面沉降、孔压、侧移）控制标准：（V10mm/d;B0.5～0.6;Vh6mm/d，配合使用）2019/12/21四、珠江三角洲软基加固方法及注意事项4.1试验工程高速公路软基特点：线路长、地质复杂差异大、需满足不同要求的构筑物试验路段：将全线的各种问题集中起来做个设计、施工、管理的领先路段，取得本工程的各种参数，达到优化设计，制定出先进的施工工艺和管理计划2019/12/214.2排水固结法的发展优点：设计理念成熟、施工工艺简单、管理方便的加固方法，造价便宜，满足高速公路的加固量巨大，土质复杂的条件。不足：固结时间较长、工后沉降量尚处在模糊状态、对超过20m深的软基尚有一定困难，但20m以内可以达到规范要求。是目前加固珠江三角洲高含水量空架结构软土的主体加固方法：排水固结法和复合地基。2019/12/21微结构研究对排水固结的启示渗透系数的差异：微结构研究：内部渗透系数为10-4cm/s（见前表）勘察报告：渗透系数为10-6～10-7cm/s两者相差2个数量级以上启示：土体内部排水的速度远大于外部排水，因此可以发展内部排水的加固方法。（真空联合堆载法、电渗法、深层井点排水等）相关工作：真空联合堆载快速加固法，珠江电厂电渗法，开展深层排水固结法的可行性思考2019/12/21五、关于复合地基设计问题5.1垫层问题▲作用：传递和分配应力▲厚度：50cm厚的级配碎石或砂石，碾压密实▲柔性筋体材料的设置？5.2复合地基现场试验▲载荷试验：（对1根、4根试验的区别）▲剪切试验：（较困难，工程实例:φ=38,54）2019/12/215.3复合地基设计理论桩身刚度与长度的发展：石灰桩、水泥粘土桩、砂桩，CFG桩、砼冲孔桩、预制管桩、薄壁筒桩刚性桩与流动状态的淤泥如何进行应力分配和变形协调？2019/12/21六、结语以上为珠江三角洲高含水量淤泥地基建造高速公路的部分经验和体会，地区局限性在所难免。建议开展内部排水固结法，达到3-4月完成80-85％的固结度。借此机会与同行们交流和讨论，其中有些问题想吸收兄弟单位的经验，以求得改进和发展。涉及部分工程，会有不同意见，不妥之处，敬请原谅。2019/12/21谢谢！