摘 要 岩土工程监测是岩土体变形分析的重要手段之一。准确的监测数据与岩土工程理论结合可以更好地说明岩土变形的过程及原因。本文通过工程实例介绍了监测成果在地基沉降成因分析中的应用。
关键词 软土 沉降监测 成因分析
1 工程概况
英国BP石油有限公司在长乐营前闽江边兴建一座储气站,场站三面环山,一面临江,征地面积约6.6公顷,进出场站由唯一的隧道通行。场站主要分为工作区、储气区、码头区及驳岸区。工作区主要由生产车间、办公室等单层构筑物组成。储气区则由两个直径约为20 m的球罐组成。场站投产使用期间,生产车间、办公室两构筑物及储气罐体地基发生了沉降变形,导致构筑物结构变形、破坏。为了掌握变形成因及动态,制定处理方案提供资料,对变形区域进行了沉降监测。场地地形、主要构筑物及检测点布建筑工程论文定制置如图1.
场站地层由上至下依次分为①人工填土;②第四系全新统长乐组冲海积粘土、粘质粉土、砾砂、含淤泥砾砂、淤泥、淤泥夹砂、砂夹淤泥、中细砂、泥质中细砂及含砾砂淤泥;③第四系坡积层(包括含砾粘土、粘质粉土、砂质粉土、碎石,含少量粘质砾砂;④第四系残积粘性土,残积砂质粘性土,残积砾质粘性土;⑤强风化、中风化及微风化花岗岩[1]。场地地形为“v”形谷地貌,冲沟中心线岩面埋深约22 m。建筑场地是由开挖及回填两个区域组成。开挖区域表面的坡积土覆盖面一般在1—2 m左右,覆盖层下为较完整的花岗岩。回填区的回填材料由场地内开挖的坡积土及爆破后的块石为主填成,采用浅基础。根据设计要求,回填块石宜小,深层软土层(主要是淤泥层)必须采用的土工布加砂垫层或砂井预压固结进行处理,回填土必须分层碾压,同时建筑物基础大于2 m以上应考虑软土地基的震陷附加沉降。本次要求监测的工作区及储气区布置于回填区域。
2 观测方法
在监测区外约20 m处选择裸露的完整基岩埋设两个监测基准网点,高程起算采用独立高程系统。监测频率为每个月观测一次,精度按变形三等要求。
3 观测结果及变形特征
各观测点沉降曲线列于图2、图3、图4。从观测结果可以看出:
(1)生产车间及办公室变形量较大,生产车间最大的变形值达98.5 mm,办公室最大的变形值达88.1 mm,变形速率都大于福州地区的稳定标准[3](沉降速率≤0.04 mm/d)。变形特征为:生产车间北端不沉降而南端沉降,办公室北端沉降而南端不沉降,向两构筑物的中间沉降。生产车间及办公室虽然存在较大的沉降变形,但构筑物中心点的沉降量与沉降速率近似两端点的平均值,其基础不存在挠度变形现象,也不可能破坏两构筑物结构。
(2)储气罐虽然处在回填区域,但罐体基础采用嵌岩桩,观测期间未产生沉降变形。而罐体附属管线设备,受地表沉降影响,部分产生弯曲变形,已接近设计上预留极限值。 4 变形分析
监测结果结合场地的地质构造分析表明,导致储气站地面沉降及生产车间、办公室建筑物沉降的主要成因有如下三个方面:
1.回填土压实度不足带来的自重固结沉降。
2.软体地基处理效果欠佳
工作区据钻孔揭示,填方区软弱淤泥厚度最厚达18.76 m,生产车间及办公室基础利用表层1—2 m厚的粘土硬壳层作为天然地基,由于场地不同部位淤泥厚度存在差异,虽然下伏软土进行了处理,但效果不尽理想,在建筑荷载下仍可产生沉降,差异沉降由此产生。
3.对填土产生的附加荷载沉降估计不足
建筑工程论文定制地磅施建在场软土层最厚之处,且填土厚度达到3 m。填土荷重造成了附加沉降,当填土吸水后容重更有增加,因此还可能加大附加沉降量。这与监测数据反映的当年五月份降雨较大,沉降变形量及变形速率最大是一致的,其次场站销售部门提供的销售业绩表明当月的销售量最大,每天数部甚至十几部重达25吨级的汽车经过地磅,软弱的土层受动荷载影响,也加剧了场地的沉降变形。
5 地基处理方法
本场地存地深厚软土层,对重要设备基础的区域进行地基处理,处理方法主要有排水固结法和化学加固法。
排水固结法在软土地基处理中被广泛采用,通常包括预压和排水两个方面。预压是对地基预先施加一定荷载,使土固结后密度增加,孔隙比减小,强度提高,压缩性降低。预压方法的堆载预压和真空预压等。为加速土层固结,通常在软土层中设置排水通道,在设计中采用竖向和横向两种排水体,竖向排水体主要有袋装砂井和塑料排水板两种形式,在地面铺设砂垫层或砂沟作为横向排水体,竖向排水体和横向排水体构成统一的排水系统。
为缩短工期,排水固结法可采用堆载-真空联合预压法,它具有堆载预压和真空预压的双重加固效果,一般加固深度可达20 m。控制好加荷速率,能减少对土体结构的破坏,并能有效减少工后沉降,而且经济效益显著,是一种经济合理的方法。
采用化学加固法,即向地基土中掺入水泥、石灰,或其它化学固化浆(粉)材,增强地基土强度,提高承载力。具体方法有深层搅拌桩法和高压旋喷注浆法等,这两种方法对处理软土地基效果显著,根据地区经验,利用深层搅拌桩法和高压旋喷注浆法处理地基,其累积沉降量是袋装砂井和塑料排水板处理的地基累积沉降量的1/3~1/2,说明化学加固法处理地基在控制软土地基沉降变形方面优于排水固结法,但其造价要高于后者一倍左右。
6 建 议
6.1 本场地存地深厚软土层,对重要设备基础的区域进行地基处理。经过经济、技术和工期等对比,处理方法以化学加固法为宜。
6.2 地磅移建在办公室南部。办公室南部为开挖区域,且岩面较浅。
6.3 生产车间、办公室两构筑物进行纠偏处理时,同时对软土层进行处理。
6.4 及时对管线支架进行维护修正处理,必要时应进行地基处理。
参考文献:
1.福建省交通规划设计院.场地岩土工程勘察报告[R]
2.JGJ/T8—97,建筑变形测量规程[S]/index.php
3.张正禄.工程测量学[M]武昌:武汉大学出版社:2002,102-1294
4.中华人民共和国国家标准. GB50026-93.工程测量规范[S].北京:中国计划出版社,2001:73-81
5.GB50007-2002,建筑地基基础设计规范[S]
6.赖树钦.控制G2021油罐地基变形的方法[J].路基工程,2008(6):64-65