论文部分内容阅读
摘要：连云港港为淤泥质海岸，各项力学指标差且厚度普遍较厚，各区域的物理力学指标又相差较大，给工程建设造成巨大代价，加固处理也非常复杂，时间也很长，增加了工程建设周期且效果不甚理想。研究其固结特性，对以后探寻经济高效的地基处理方法具有非常重要的意义。
关键词：淤泥；固结；观测；分层沉降；监测
中图分类号：TU196文献标识码： A
1、工程原型
南护岸为充填袋斜坡堤，地基处理采用排水板+砂被，堤身结构为充填袋+开山石组合，围堤堤顶标高为7.0m，堤顶宽度为6.0m，内外坡坡比均为1：1.5，外坡设抛石护面、抛石护底。具体施工顺序为铺排船先行铺设砂被，砂被厚度为1m，宽约90m，采用230g/m2防老化聚丙烯编织布缝制而成。水力充填中粗砂，要求粒径≥0.25mm的颗粒含量≥50%，渗透系数≥10-3cm/s，粘粒（d<0.005mm）含量<3%。砂被上打插排水板，C型，10mm宽。堤身部分间距为1mX1m，两侧为1.2mX1.2m，打插深度为进入持力层下1m。上部铺设四层充填袋，采用760g/m2防老化聚丙烯编织布缝制而成。厚度为0.5m，上层陆抛开山石至+7.0m。
典型结构断面如下
施工总流程图如下
2、地质情况
《地质勘查报告》揭示场区勘探深度范围内地层均为第四系松散堆积物，按其成因时代、成因类型、岩性特征及其物理力学指标从上至下分为6个岩土层，13个岩土（亚）层。
①-1—淤泥：灰色，饱和，流塑。土质均匀细腻，表层含少量贝壳碎片。
①-2—淤泥质粘土：灰色，饱和，流塑。土质均匀、细腻。
②-1—粉质粘土：灰黄色，湿，可塑，含少量铁锰质浸染及结核。
②-2—粉质粘土，局部粘土：灰黄色，湿，可塑，夹粉土薄层。
③-1—砂质粉土：灰黄色，湿，中密，含少量铁锰质浸染。
……
软土主要特征表
由上表可以看出：①-1及①-2层土具含水量高、孔隙比大、压缩性高、灵敏度高、力学强度极低、固结时间长，在附加荷载作用下易产生沉降、不均匀沉降及侧向滑移，属不良岩土层。
地质剖面图
由地质剖面图可以得知土层分布缺失较多，呈垄沟状，淤泥厚度最深多达26m，宽约1000m，整个围堤基本上建造在20多米厚的淤泥上。
不论从淤泥厚度及分布范围还是物理力学指标来看，在这样的地质条件下建设充填袋斜坡堤是非常危险的，地质报告给出的建议是采用爆破挤淤抛石堤的结构形式。如何组织施工，控制加载速率，必须通过严密的监测系统来适时动态指导施工，稍有不慎就极有可能出现失稳垮塌的工程事故。
3、原型观测控制标准
施工期控制标准：
①日沉降量不大于20mm；②日位移量不大于10mm。
若出現接近上述峰值情况时，应加测2～3次/d，并降低围堤施工速率；若连续几次出现接近上述峰值情况时，应立即停止加荷，停止加荷后继续出现接近峰值的，则应立即削顶减载。
4、测点观测方法
4.1、表层沉降
设立稳定的基准点，采用水准法测量，参照国家三、四等水准测量（GB12898-91）方法进行，闭合差小于等于mm（n为测站数）。
4.2、孔隙水压力及地下水位
埋设过程详细记录，结束附钻孔柱状图，并标明各孔压计安放位置深度等。
施工期采用人工观测，用配套的频率仪读测。在埋设初期，连续测读数次后，待数据稳定（电测式液压式连续三天读数差小于2kPa）确定初始值（取稳定后读数的平均值或中值）。监测孔隙水压力的同时必须观测监测断面附近的荷载变化，以确定二者的相互关系，判断地基稳定情况。
地下水位采用钢尺水位计进行监测。
4.3、分层沉降
采用人工观测，用电磁式分层沉降仪进行测读分层沉降磁环位置至管口距离（测尺对准管口固定位置）再通过水准测量测出管口高程，换算磁环高程，每次测量应至少重复1次，且读数差不大于2mm，否则重新测量，通过磁环的高程变化来了解各土层沉降变化情况。
4.4、深层土体水平位移（测斜）
采用全自动测斜仪进行读测，测头的高轮对准施工隔堤方向，作为测试的正方向，观测时自下而上，选择每0.5米测读一次，同一方向正反两次测量，同一测点的误差不应超过0.1mm，并保证每次观测的测点在同一高程。在埋设初期，连续测读数次待数据稳定后，确定初始值。
4.5、埋设时间和观测频率
4.5.1、埋设时间
地面沉降板、测斜管、分层沉降管、孔隙水压力计及水位管埋设均在充填袋结构完成后、抛石完成前进行埋设、安放。
4.5.2、观测频率
（1）观测时间：观测工作自仪器埋设（安放）并经率定后开始，至吹填完工后6个月为止。
（2）观测频率：
加载（围堤及吹填施工，下同）期间及加载结束后1周内原则上应每天观测一次，施工速度变快或出现异常情况时，应加测，反之可适当减少，加载结束1周后原则上每周一次，吹填完工后6个月内原则上每月一次。
遇地面沉降观测出现日沉降量接近20mm/d，或测斜出现日位移量接近10mm/d情况，则应加测2~3次/d，暂停施工并及时告知建设、设计、施工及监理单位。
5、观测成果
由于南护岸全长2.5km，8个观测断面，本论文选取最不利断面即淤泥最厚的观测断面（S1+160）的分层沉降和孔隙水压力指标观测数据分析土体特性。
5.1、分层沉降
S1+160断面分层沉降各磁环随时间变化曲线
5.2、孔隙水压力
S1+160断面堤顶前沿线附近孔隙水压力随时间变化曲线
5.3、异常情况分析说明
从水平位移成果图中可以发现，堤身和内侧位置处测斜的管口顶部水平位移较大，主要原因是堤坝形成过程中施工堆载加高和内侧理坡所致。目前，各测斜表层水平位移速率均较小，趋于稳定。
6、总结
（1） 表层沉降观测结果显示土层处于正常固结过程中。
（2）从分层沉降的过程线看，沉降在不断增大，除加载时刻沉降随时间的变化率增大外，土层处于正常固结过程中。
（3）从孔压的过程线看，各测点的多数孔压计的孔压值处于正常消散状态。
（4）测斜观测数据中部分测点中上部侧移在累增，部分测点中部向外侧移累增。
原型观测从2011年3月开始监测，截至2012年7月份，围堤总体安全处于施工控制范围之内，但土体固结效果不佳，各项曲线收敛特性不明显，仍需继续对该围堤进行后续观测，尤其吹填施工开始后测斜才更具指导意义，随着后续工程的推进本论文将进一步跟踪研究，并补充工后钻孔结果验证土体固结效果，进一步对比阐明淤泥质土的固结特性，在此感谢本工程各参建单位提供的技术资料和数据。作者简介;张建鹏，工程师，1983年出生，本科毕业于河海大学，就职于连云港港口集团有限公司工程管理部。研究方向：港口建设工程
【参考文献】
[1]土力学-钱家欢【河海大学出版社】
[2]岩土工程现场监测技术及应用-王立忠[浙江大学出版社]
[3]岩土工程监测规范YS5229-1996
[4]《工程测量规范》（GB50026-93）；
[5]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；
[6]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
[7]《孔隙水压力测试规程》（CECS55：93）
[8]《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）
关键词：淤泥；固结；观测；分层沉降；监测
中图分类号：TU196文献标识码： A
1、工程原型
南护岸为充填袋斜坡堤，地基处理采用排水板+砂被，堤身结构为充填袋+开山石组合，围堤堤顶标高为7.0m，堤顶宽度为6.0m，内外坡坡比均为1：1.5，外坡设抛石护面、抛石护底。具体施工顺序为铺排船先行铺设砂被，砂被厚度为1m，宽约90m，采用230g/m2防老化聚丙烯编织布缝制而成。水力充填中粗砂，要求粒径≥0.25mm的颗粒含量≥50%，渗透系数≥10-3cm/s，粘粒（d<0.005mm）含量<3%。砂被上打插排水板，C型，10mm宽。堤身部分间距为1mX1m，两侧为1.2mX1.2m，打插深度为进入持力层下1m。上部铺设四层充填袋，采用760g/m2防老化聚丙烯编织布缝制而成。厚度为0.5m，上层陆抛开山石至+7.0m。
典型结构断面如下
施工总流程图如下
2、地质情况
《地质勘查报告》揭示场区勘探深度范围内地层均为第四系松散堆积物，按其成因时代、成因类型、岩性特征及其物理力学指标从上至下分为6个岩土层，13个岩土（亚）层。
①-1—淤泥：灰色，饱和，流塑。土质均匀细腻，表层含少量贝壳碎片。
①-2—淤泥质粘土：灰色，饱和，流塑。土质均匀、细腻。
②-1—粉质粘土：灰黄色，湿，可塑，含少量铁锰质浸染及结核。
②-2—粉质粘土，局部粘土：灰黄色，湿，可塑，夹粉土薄层。
③-1—砂质粉土：灰黄色，湿，中密，含少量铁锰质浸染。
……
软土主要特征表
由上表可以看出：①-1及①-2层土具含水量高、孔隙比大、压缩性高、灵敏度高、力学强度极低、固结时间长，在附加荷载作用下易产生沉降、不均匀沉降及侧向滑移，属不良岩土层。
地质剖面图
由地质剖面图可以得知土层分布缺失较多，呈垄沟状，淤泥厚度最深多达26m，宽约1000m，整个围堤基本上建造在20多米厚的淤泥上。
不论从淤泥厚度及分布范围还是物理力学指标来看，在这样的地质条件下建设充填袋斜坡堤是非常危险的，地质报告给出的建议是采用爆破挤淤抛石堤的结构形式。如何组织施工，控制加载速率，必须通过严密的监测系统来适时动态指导施工，稍有不慎就极有可能出现失稳垮塌的工程事故。
3、原型观测控制标准
施工期控制标准：
①日沉降量不大于20mm；②日位移量不大于10mm。
若出現接近上述峰值情况时，应加测2～3次/d，并降低围堤施工速率；若连续几次出现接近上述峰值情况时，应立即停止加荷，停止加荷后继续出现接近峰值的，则应立即削顶减载。
4、测点观测方法
4.1、表层沉降
设立稳定的基准点，采用水准法测量，参照国家三、四等水准测量（GB12898-91）方法进行，闭合差小于等于mm（n为测站数）。
4.2、孔隙水压力及地下水位
埋设过程详细记录，结束附钻孔柱状图，并标明各孔压计安放位置深度等。
施工期采用人工观测，用配套的频率仪读测。在埋设初期，连续测读数次后，待数据稳定（电测式液压式连续三天读数差小于2kPa）确定初始值（取稳定后读数的平均值或中值）。监测孔隙水压力的同时必须观测监测断面附近的荷载变化，以确定二者的相互关系，判断地基稳定情况。
地下水位采用钢尺水位计进行监测。
4.3、分层沉降
采用人工观测，用电磁式分层沉降仪进行测读分层沉降磁环位置至管口距离（测尺对准管口固定位置）再通过水准测量测出管口高程，换算磁环高程，每次测量应至少重复1次，且读数差不大于2mm，否则重新测量，通过磁环的高程变化来了解各土层沉降变化情况。
4.4、深层土体水平位移（测斜）
采用全自动测斜仪进行读测，测头的高轮对准施工隔堤方向，作为测试的正方向，观测时自下而上，选择每0.5米测读一次，同一方向正反两次测量，同一测点的误差不应超过0.1mm，并保证每次观测的测点在同一高程。在埋设初期，连续测读数次待数据稳定后，确定初始值。
4.5、埋设时间和观测频率
4.5.1、埋设时间
地面沉降板、测斜管、分层沉降管、孔隙水压力计及水位管埋设均在充填袋结构完成后、抛石完成前进行埋设、安放。
4.5.2、观测频率
（1）观测时间：观测工作自仪器埋设（安放）并经率定后开始，至吹填完工后6个月为止。
（2）观测频率：
加载（围堤及吹填施工，下同）期间及加载结束后1周内原则上应每天观测一次，施工速度变快或出现异常情况时，应加测，反之可适当减少，加载结束1周后原则上每周一次，吹填完工后6个月内原则上每月一次。
遇地面沉降观测出现日沉降量接近20mm/d，或测斜出现日位移量接近10mm/d情况，则应加测2~3次/d，暂停施工并及时告知建设、设计、施工及监理单位。
5、观测成果
由于南护岸全长2.5km，8个观测断面，本论文选取最不利断面即淤泥最厚的观测断面（S1+160）的分层沉降和孔隙水压力指标观测数据分析土体特性。
5.1、分层沉降
S1+160断面分层沉降各磁环随时间变化曲线
5.2、孔隙水压力
S1+160断面堤顶前沿线附近孔隙水压力随时间变化曲线
5.3、异常情况分析说明
从水平位移成果图中可以发现，堤身和内侧位置处测斜的管口顶部水平位移较大，主要原因是堤坝形成过程中施工堆载加高和内侧理坡所致。目前，各测斜表层水平位移速率均较小，趋于稳定。
6、总结
（1） 表层沉降观测结果显示土层处于正常固结过程中。
（2）从分层沉降的过程线看，沉降在不断增大，除加载时刻沉降随时间的变化率增大外，土层处于正常固结过程中。
（3）从孔压的过程线看，各测点的多数孔压计的孔压值处于正常消散状态。
（4）测斜观测数据中部分测点中上部侧移在累增，部分测点中部向外侧移累增。
原型观测从2011年3月开始监测，截至2012年7月份，围堤总体安全处于施工控制范围之内，但土体固结效果不佳，各项曲线收敛特性不明显，仍需继续对该围堤进行后续观测，尤其吹填施工开始后测斜才更具指导意义，随着后续工程的推进本论文将进一步跟踪研究，并补充工后钻孔结果验证土体固结效果，进一步对比阐明淤泥质土的固结特性，在此感谢本工程各参建单位提供的技术资料和数据。作者简介;张建鹏，工程师，1983年出生，本科毕业于河海大学，就职于连云港港口集团有限公司工程管理部。研究方向：港口建设工程
【参考文献】
[1]土力学-钱家欢【河海大学出版社】
[2]岩土工程现场监测技术及应用-王立忠[浙江大学出版社]
[3]岩土工程监测规范YS5229-1996
[4]《工程测量规范》（GB50026-93）；
[5]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；
[6]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
[7]《孔隙水压力测试规程》（CECS55：93）
[8]《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）