吹填区宕渣分区回填过程中地基过度变形机理研究杨雅师_1

吹填区宕渣分区回填过程中地基过度变形机理研究杨雅师
发布时间：2021-11-10T06:38:06.185Z 来源：基层建设2021年第24期作者：杨雅师[导读] 吹填淤泥形成的陆域其含水量高、孔隙比大、抗剪强度低，因而具有触变性、流变性、高灵敏度、高压缩性等特点，不宜直接作为地基持力层皖江工学院水利工程学院安徽马鞍山 243000摘要：吹填淤泥形成的陆域其含水量高、孔隙比大、抗剪强度低，因而具有触变性、流变性、高灵敏度、高压缩性等特点，不宜直接作为地基持力层，经地基加固技术处理后可作为浅基础持力层。

真空预压法和高压旋喷桩是两种常见的处理软土地基方法。

加固处理后的软土地基再回填耕植土或宕渣以满足后续使用需求。

舟山某项目分为东、西两个片区，东片区由吹泥造陆而来，经过真空预压地基处理之后，在宕渣回填过程中，东片区隔离场发生了地基过度变形和失稳破坏。

本文通过Plaxis对现场宕渣回填过程中地基过度变形现象进行了数值模拟分析，找到了地基过度变形的机理。

关键词：宕渣；回填；地基；过度变形
舟山某项目分为东片区和西片区。

东片区主要由陆域吹填、地基处理及表层处理三部分组成。

根据金塘区海域地质特点，陆域吹填料主要为淤泥，具有含水量高、孔隙比大、抗剪强度低且具有触变性、流变性、高灵敏度、高压缩性等特点，吹填完成后需进行真空预压地基处理，地基处理完成之后，根据使用需求，需要在表面回填耕植土或者宕渣。

在试验区真空预压处理过程当中已经遇到了一些难题，按设计要求真空预压处理后的地基承载力不均匀，部分地区承载力达不到设计要求，在回填宕渣过程中出现硬壳层[1]破碎、石料沉没现象，在回填区与未回填区交界处，土体发生了隆起现象，并且回填区两侧土体有较大水平位移。

宕渣回填技术理论的研究包括宕渣地基施工质量控制、宕渣地基施工技术设计。

宕渣地基质量控制研究方面，目前使用最多的压实方法有：碾压法和夯实法，路基填筑施工质量控制都是采用压实度，由于宕渣粒径比较大，宕渣的最大干密度很难确定，因此佟丽欣等[2]在分析粗粒土最大干密度的基础上，提出粗粒宕渣最大干密度经验公式，并应用已有数据进行验证。

而在当前实践工程实践中，由于宕渣干密度难以测定，多采用碾压过程中宕渣表层沉降来控制压实质量，即碾压到宕渣沉降稳定为止，为此周忠等[3]采用离散单元法模拟宕渣碾压过程，解释了宕渣碾压效果与碾压遍数和摊铺厚度的关系。

试验结果表明：碾压5遍基本稳定，前3遍碾压使路基沉降完成80%以上，最佳摊铺厚度为30cm。

周进华等[4]分别对固体体积率法、剪切波速法和机械导纳主频法3种检测软土地基压实度的方法进行了测评，提出固体体积率法固然测算简单，但物理含义不清楚，后两种方法更值得推广。

对于压实度衡量宕渣地基的压实质量，他们提出由于压实度相对孔隙率的离散型较大，孔隙率能够更好反映地基压实的整体质量，建议采用压实度和孔隙率相结合的方法来表示宕渣路基的压实质量。

林名涌[5]宕渣作为一种填筑材料在公路工程路基施工中应用比较广泛。

本文重点分析了公路工程路基施工中宕渣填筑的特点、基本要求以及注意事项，以供业内人士参考。

庞俭[6]通过对宕渣原材料的各项指标的试验，结合施工实践，分析了宕渣的各种指标的内在关系，为宕渣路堤填筑的试验及施工提供了经验和方法。

朱立才等[7]沿海高速公路软土路基施工中，路基填料采用宕渣，填筑后需进行预压。

介绍其施工工艺及施工过程中为确保路基施工质量采取的主要技术对策。

在宕渣回填技术施工设计方面，因为不同区域的地质状况不样，所以不同区域的路基施工时采取的填筑物也会不尽相同，而且施工工艺也有差异。

在我国的福建、浙江一带，山区较多，因此其所处平原地区多为淤积地质层，这一带的路基施工所采用的填筑材料大都使用宕渣填筑。

为改进宕渣回填的技术，刘晓亚[8]提出了进行宕渣路基材料实验和宕渣路基填筑工艺指导。

宕渣的材料实验为选用宕渣和施工监测提供依据；而宕渣路基填筑工艺则通过路基实验段确定了技术指标，为后续路基填筑提供了技术支持。

综上，宕渣回填已在工程中大量应用，但多基于工程人员经验，现有研究大多与具体工程结合，其结论具有一定的局限性，目前尚缺乏相关理论指导其设计施工。

本研究将现场宕渣回填过程抽象成数学模型，用数值软件对回填过程进行数值模拟，反演宕渣回填过程中加固地基过度变形和破坏的过程，并通过参数敏感性分析，考虑弹性模量、内摩擦角、泊松比、粘聚力、地下水位的变化对加固地基变形的影响。

所得主要结论如下：
建立宕渣回填过程中加固地基典型断面的有限元模型，计算得到的最大水平位移为1.86m，最大垂直位移为2.41m，而现场通过测斜管和沉降标监测到的最大水平位移2m、最大垂直位移2.5m，与Plaxis数值计算结果的误差分别为7%、3.6%，证明了Plaxis软件数值计算的准确度。

建立有限元模型对土性参数的影响性进行分析，主要考虑了弹性模量、内摩擦角、泊松比、粘聚力的变化，计算发现随着弹性模量的增加，可以大大延长地基变形的时间，减小地基最终的水平位移和垂直位移，当弹性模量扩大十倍时，土体几乎不变形；随着泊松比的增大，土体水平位移逐渐增大，垂直位移逐渐减小，当泊松比从0.2变为0.4时，水平位移增加了近一倍，垂直位移减小了约50%，说明泊松比的改变，对地基变形的影响较大；而土体的内摩擦角、粘聚力则对地基变形影响较小。

建立有限元模型对地下水位变化影响性进行分析，计算发现随着地下水位的降低，水平位移和垂直位移均逐步减小，这是因为随着水位降低原来处于地下水位以下的地基土变成了水上的部分，土层内的土体大多处于非饱和状态，由于土体颗粒较细，因此会产生较大的毛细压力，土体的强度得到了显著的提高。

当土体处于地下水位以下时，土体处于饱和状态，随着宕渣的回填，就会对土层产生附加应力，引发超孔隙水压力，超孔隙水压力消散的过程就是，土体沉降的过程，而当土体处于地下水位以上时，这个过程就不会存在，土体的沉降也就会大大的降低。

因此，在宕渣回填过程中，保持一个较低的水位对工程质量而言是比较重要的，一定需要做好排水工作，降低地下水位。

通过建立有限元模型，计算表明弹性模量越大，隆起波陡越小；泊松比、回填速率、分层回填厚度越大，隆起波陡越大；地下水位越高，隆起波陡越大；内摩擦角、粘聚力的变化对隆起波陡变化影响不大。

即地基破坏程度随弹性模量增大而减小，随泊松比、地下水位、回填速率、分层回填厚度增大而增大，而内摩擦角、粘聚力对地基破坏程度影响不大。

通过改变回填方式，无法降低地基最终沉降和水平位移，但通过堆载预压或者高压旋喷桩二次地基处理可以减小最终沉降和水平位移，所以现场地基过度变形和破坏的成因是加固地基承载力不足。

参考文献：
[1]孙运坚，孙树青，鲍树峰. 新近吹填淤泥现行真空预压技术加固效果不佳原因分析[J]. 水运工程，2015，（11）：148-154.
[2]佟丽欣，周忠，徐永福，王欣，秦长国. 高速公路宕渣路基的压实特性[J]. 低温建筑技术，2008，30（2）：68-70.
[3]周忠，秦长国，徐永福，佟丽欣. 高速公路宕渣路基压实特性试
[4]周进华，黄金荣，徐永福. 宕渣路基压实质量检测方法研究[J]. 公路与汽运，2008，（6），88-92.
[5]林名涌. 公路工程路基施工中的宕渣填筑施工技术分析[J]. 建材发展导向，2013，（11）：307-308.
[6]庞俭. 杭宁高速公路宕渣填筑路堤的试验研究[J]. 公路交通技术，2004，（2）：20-22.
[7]朱立才，王勇. 软土地段宕渣路基施工技术[J]. 铁道建筑技术，2003，（2）：53-54.
[8]刘晓亚. 宕渣填筑路基施工技术[J]. 科技与企业，2013，（3）：180.。