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深圳后海湾海相沉积淤泥固结变形特性研究 论文摘要 深圳地区海相淤泥多分布在西部沿海地区和伶仃洋东岸，一般厚度3 1 0 米，最厚达2 0 m ，含水量可高达1 0 0 以上。深圳特区成立二十多年来，沿海地区 进行了许多大型建设项目，在软基处理工程实践上积累了丰富的经验，在理论上 也有提高。但对软土物理力学性质指标的统计分析、固结沉降计算方法、固结系 数变化规律研究、建立统一的沉降速率卸载标准、预测任意时刻剩余主圆结沉降 和卸载时间的研究还不够完善。对海相淤泥固结变形特性的进一步研究将有助于 日后的工程实践。 通过选取深圳地区有代表性工点软土的物理力学性质指标，采用数理统计的 方法建立它们之间的相关关系，可以提高物理力学参数选取的精度。在深港西部 通道软基处理工程中，采用压缩指数c c 计算的总沉降与实测沉降量相一致。对 后海湾海相淤泥室内固结实验的结果分析表明，淤泥所受有效荷载每增加 l o o k p a ，固结系数约减少2 x1 0 c r 2 s 。经过固结系数修正后的理论计算曲线和 实测曲线基本一致，证明其变化规律的正确性。运用沉降速率和剩余主固结沉降 的关系，推算出深圳湾淤泥软基处理工后沉降小于2 0 0 r r u n 时的沉降速率卸载标准 为0 5 m m d 。在h s a o k a 方法中推算出沉降速率，运用沉降速率和剩余主固结沉降 的关系，可以推导出预测任意时刻的剩余主固结沉降量和卸载时间的公式，称之 为“速率法”，此法的正确性和准确性在深港西部通道工程中得到了验证。 关键词：后海湾；海相淤泥；固结变形特性 s t u d y o nt h ep r o p e r t i e so fd e f o r m a t i o na n dc o n s o f i d a t i o no f m a r i n ec l a ya ts h e n z h e nh o u h a ib a y z h a n gc h a n g s h e n g ( g e o c h e m i s t r y ) d i r e c t e db yp r o f i z h a n gb o y o ua n dp r o f l i ug u o n a n a b s t r a c t s h e n z h e na r e am a r i n ec l a yl i e st ot h ew e s to fs e a c o a s ta n d 血ee a s to fl i n g d i n g o c e a n ，i t s t h i c k n i s si sa b o u t3t o10 m ，t h em a x i m u mi s 2 0 m ，t h em a x i m u m 。s n a t u r a lw a t e rc o n t e n te x c e e d 1 0 0 m a n yl a r g ei t e m s w e r ec o n s t r u c t e d ，m a n y f o u n d a t i o ns o i lt r e a t m e n tp r a c t i c e sw e r ea c c u m u l a t e da n dc o n s o l i d a t i o nt h e o r yh a s d e v e l o p m e n ti ns h e n z h e ns p e c i a le c o n o m ya r e ae s t a b l i s h e d2 0y e a r s b u ts o m e s t u d i e sa r ei m p e r f e c t ，s u c ha si ns o f tc l a yp h y s i c a lm e c h a n i c sp r o p e r t i e s sa n a l y s i n g 、 s e t t l e m e n tc a l c u l a t i o nm e t h o d 、t h el a wo fc o e f f i c e n to fc o n s o l i d a t i o n 、e s t a b l i s h i n g u n i f i c a t i o ns e t t l e m e n tv e l o c i t yu n l o a d i n gs t a n d a r d 、f o r e c a s t i n gr e s i d u a ls e t t l e m e n ta n d u n l o a d i n gt i m ei np r e l o a d i n ga n y t i m e e n g i n e e r i n gp r a c t i c e sw i l lb eb e n e f i tf r o m m a r i n ec l a yc o n s o l i d a t i o nd e f o r m a t i o np r o p e r t ys t u d y b ys e l e c t i n gr e p r e s e n t a t i v ep h y s i e a lm e c h a n i c sp r o p e r t i e so fs h e n z h e ns o f tc l a y a n da d o p t i n gs t a t i s t i cm e t h o d ，w ec a nf o u n dt h e i rc o r r e l a t i v i t yi no r d e rt oe n h a n c et h e p a r a m e t e rs e l e c t e dp r e c i s i o n a o p t i n gc o m p r e s s i o ni n d e xc a l c u l m et o f l es e t t l e m e n ti s c o n s i s t e n tw i 血f i e l ds e t t l e m e n ta ts h e n z h e n - h o n g k o n gw e s tp a s s a g ep r o j e e l a f t e r h o u h a ib a ym a r i n ec l a yc o n s o l i d a t i o ne x p e r i m e n tr e s u l t sw e r ea n a l y s e d ，w eh a v ef o u n d w h e ne f f e c t i v el o a di n c r e a s e1 0 0 吼t h ec o e f f i c e n to fc o n s o l i d a t i o nw i l lr e d u c e2 1 0 - 4 c m 2 s ，t h et h e o r yc h i v ec o r r e c t e db yc o e f f i c e mo fc o n s o l i d a t i o na c c o r dw i t hf i e l d c u r v e , t h e s ep r o v ei t sl a wi sc c o n 刮l a p p l y i n gt h er e l a t i o n s h i po fs e t t l e m e n tv e l o c i t ya n d r e s i d u a ls e t t l e m e n t ，w ec a nc a l c u l a t ep o s tc o n s t r u c t i o ns e t t l e m e n tl e s st h a n2 0 0 m m s s e t t l e m e n tv e l o c i t yu n l o a d i n gs t a n d a r di so 5 m m di ns h e n z h e nb a ym a r i n ec l a y f o u n d a t i o ns o i lt r e a t m e n t s p r o j e c t b ya s a o k ac a l c u l a t i n gs e t t l e m e n tv e l o c i t y , a p p l y i n gt h er e l a t i o n s h i po fs e t t l e m e n tv e l o c i t ya n dr e s i d u a ls e t t l e m e n t ，w ec a n c a l c u l a t er e s i d u a ls e t t l e m e n ta n du n l o a d i n gt i m ei np r e l o a d i n ga n y t i m e ，t h em e t h o di s n a m e d “s e t t l e m e n tv e l o c i t ym e t h o d , i tb ev a l i d a t e di ns h e n z h e n h o n g k o n gw e s t p a s s a g ef i l ls e a f r o n ta n df o u n d a t i o ns o i lt r e a t m e n t sp r o j e c t k e yw o r d s ：h o u h a ib a y ；m a r i n ec l a y ：c o n s o l i d a t i o nd e f o r m a t i o np r o p e r t y 主要符号 主要符号 代表意义 排水圆结参数 压缩系数 排水固结参数 a s a o k a 法关系图系数 a s a o k a 法关系图系数 塑料排水带截面宽度 压缩指数 竖向固结系数 横向固结系数 次固结系数 抗剪强度 粘聚力 当量换算直径 等效圆直径 压缩模量 孔隙比 地基承载力标准值 侧壁摩阻力 比重 软土层厚度 塑性指数 液性指数 渗透系数 塑料排水带间距 沉降系数 体积压缩系数 弘 m 圳 一 础卅耐畹 一 一岫 畹 m 矾 m 霎 号 一 a 矾 b 屈崩b c 巴 巴 c 啡出 殴 岛 r l l 。 。 o 符 a a b卢崩b c 巴 巴 c 啡出 殴 岛 r l l k l m 中国科学院研究生院博士学位论文深圳后海湾海相沉积淤泥固结变形特性研究 n 井径比 超固结比 密度 荷载 前期固结压力 锥尖阻力 相关系数 灵敏度 饱和度 地基总沉降 实测沉降 工后沉降 主固结沉降 剩余主固结沉降 次固结沉降 瞬时沉降 最终沉降 沉降速率 时间因数 固结时间 时间间隔 固结度 孔隙水压力 天然含水量 液限 塑限 内摩擦角 塑料排水带截面厚度 g c m 3 k p a k p a m p a 一 一 一 一 一 一 一 删 d d 吼 。 嘲 p p r 吼 y 。芎s s s研&s l 札u u 锄 中6 前言 前言 l 研究目的和意义 深圳地区在软基处理工程实践中积累了丰富的经验，在理论上也有较大的提 高，但也存在着一些问题，对这些问题的研究将有助于日后的工程实践。本文主 要研究以下问题： ( 1 ) 深圳特区成立二十多年来，沿海地区进行了许多大型建设项目，积累 了大量的地质勘察数据和丰富的软基处理工程经验，对这些资料进行数理统计分 析，可以建立深圳地区海相沉积淤泥的物理力学性质指标之间的相关关系，即可 以提高物理力学参数选取的精度，也可以减少试验成本。 ( 2 ) 尽管一维固结理论已广泛应用于软基处理工程，但沉降量预估计算精 度低仍是此领域的技术难题，当前计算精度一般难以控制在3 0 以内，对深圳地 区沉降量大的工程，将产生巨大的填方误差，这将给整个工程投资和工期带来了 重大的影响。 ( 3 ) 在t e r z a g h i 一维固结理论中0 在整个固结过程中被认为是常数，而 深圳后海湾的工程实践证明g 随着荷载的增加而有规律地变化，掌握其变化规律 将提高固结计算的准确性和精度。 ( 4 ) 深圳地区软基处理工程一般要求工后沉降控制在1 5 2 0 c m ( 包括次固 结沉降) ，在理论上建立沉降速率卸载标准和工后沉降控制标准福对应的关系， 将有利于指导施工。 ( 5 ) 有多种根据实测沉降曲线推算最终沉降量的方法，却无公式预测任意 时刻的剩余主固结沉降量和达到设计要求时的卸载时问。因而在理论上建立一套 可行的预测方法，准确预测满足设计要求时的剩余主固结沉降量和卸载时间，将 有助于合理安排施工顺序和后续工程的工期。 2 研究方法 本文主要利用深圳后海湾深港西部通道软基处理工程实践现场监测结果，通 过以下方法进行研究； 中国科学院研究生院博士学位论文深圳后海湾海相沉积淤泥固结变形特性研，c ( 1 ) 收集深圳地区有代表性工点软土的物理力学性质指标，采用数理统计 的方法得出物性指标之间及与变形指标之间的线性回归方程，所取得的统计规律 将指导类似工程软土物理力学参数的选取。 ( 2 ) 结合深圳后海湾深港西部通道软基处理工程实测沉降观测结果，探讨 一维固结沉降计算公式的两种形式在深圳地区海相沉积淤泥沉降计算中的精度 及沉降系数m 的取值。 ( 3 ) 观测发现深圳后海湾淤泥在达到相同固结度，实测历间比计算时问长 1 倍，主要原因是主固结系数随荷载增加而逐渐变小。通过室内固结实验研究了 的变化规律，并用实测曲线反演证明其正确性，在此基础上提出修难方法。 ( 4 ) 从砂井固结理论推导出剩余主固结沉降和沉降速率、沉降速率与时间 的关系，由深港西部通道软基处理工程实例论证沉降速率卸载标准和工后沉降控 制标准的对应关系。 ( 5 ) 根据a s a o k a 方法推算出的沉降速率，运用沉降速率和剩余主固结沉降 的关系，推导出任意时间的剩余主固结沉降和卸载时间的公式。 3 主要结论 ( 1 ) 圃结系数变化规律 通过室内固结实验分析，总结出后海湾淤泥所受有效荷载每增加l o o k p a ， 则固结系数约减少2 x1 0 c 一s 的变化规律，并由实测曲线反演得到验证。 ( 2 ) 提出沉降速率卸载标准和求解卸载时间的“图解法” 由剩余主固结沉降和沉降速率的关系，推算出后海湾淤泥的工后沉降小于 2 0 0 m m 时，沉降速率卸载标准为0 5 m m d 。从沉降速率雪t 的半对数关系曲线， 得到求解卸载时间的“图解法”。 ( 3 ) 推导出“速率法4 的理论公式 从t e r z a g m 一维固结理论和h s a o k a 法中推导出计算剩余主固结沉降量和卸 载时间的理论公式，并在实践中总结出运用“速率法”的实用步骤。“速率法” 的实用性在深港西部通道软基处理工程中得到了验证。 第一章深圳地区软土分布规律及处理方法 第一章深圳地区软土分布规律及处理方法 1 1 软土的分布规律及地质成因n 羽1 深圳是一个依山面海的新兴城市，地势东南高西北低，可分为三个地貌带； 南带为半岛海湾地貌带；中带为海岸山脉地貌带，自梧桐山至东部边境的笔架山 为一条北东向的山脉，高程多为4 0 0 7 0 0 r e ；北带为丘陵沟谷地带，高程多为 1 0 3 1 5 0 m ，由十条主要河流切割，形成谷地，谷地内分布有四级台阶和两级阶 地，谷地高程多为3 0 5 0 m 。由于深圳特有的地形地貌，使地层土即有坚硬的花 岗岩和其上覆性质特殊、厚度不等的残积土，又有含水量高达8 0 1 0 0 、孔隙 比高达2 5 的深厚海积淤泥和淤泥质土，局部还有泥炭和泥炭质土，典型的地层 结构剖面见图1 1 。 0 i i 其土o 。黼黼“、囊特矿敝臻l i c 土e 勰t 0 。熊$ _ 曩 证 图1 1 典型的地层结构剖面 深圳地区淤泥的生成环境，可以从粒度分析、粒度参数及粒度曲线特征来判 断当时的搬运介质、搬运方式及沉积环境，由区域资料及综合粒度分析，深圳 地区软土分别属于滨海相沉积、海陆交互相沉积和湖沼相沉积。 中困科学院耐f 究生院博上学位论文深圳后海湾海相沉积淤泥崩结变形特性研究 深圳地区的淤泥和淤泥质土多分布在西部沿海地区和伶仃洋东岸，如落马 洲、白石洲、深圳河口、后海、前海、妈湾、西乡、福永、沙井，面积约1 0 0 k m 2 。 一般厚度3 1 0 米，最厚达2 0 m ，属滨海相和三角洲相软土，形成于中至晚全新 世，主要矿物成分为石英、高岭石、伊利石、绢云母、长石、蒙脱石等，具絮状 及蜂窝状结构”“。海滩地貌的海积淤泥多出露于地表，含水量可高达1 0 0 以上， 基本成流动状态，自稳坡度小于5 度。埋藏于海积平原的海陆交互相沉积的淤泥 质土，含水量一般4 0 6 0 ，呈流塑状态。尚有呈透镜状埋藏于砂或其他土层 的淤泥质土，含水量4 0 左右，液性指数接近于1 0 ，呈软塑流塑状态。湖沼 相沉积的含泥碳质粘性土的含水量虽然较高，但液性指数往往小于1 0 ，野外观 察与触摸已呈可塑状态，在深圳、惠阳、东莞均有发育，其上往往有褐黄色隐斑 状结构的粘性土。 1 2 软土的物理力学特性n 羽 深圳软土具有一般软土所共有的特性，含水量高( 最大可达1 0 0 以上) ，大 孑l 隙比( 最大可超过2 5 ) ，高压缩性( 压缩模量的平均值约为1 6 m p a ) 和低强 度( 不排水抗剪强度可低于4 o k p a ) 。近二十年来，深圳市属及驻深各科研、勘 察设计单位都对深圳的软土性质进行了许多测试和研究，特别是深圳有关地方规 范如地基基础设计和地基处理等技术规范编写过程中，对深圳地区淤泥的物理、 力学指标( 或参数) 进行了统计和概括，按地层成因进行统计的结果见表1 2 。 湖沼沉积的含泥炭质粘性土的性质远好于其他两类软土，而海陆交互相的淤泥质 土亦好于海积淤泥，原因是由于沉积时代不同、沉积环境不同。 1 3 深圳地区软基处理方法心1 深圳早期开发建设主要集中在平原、阶地及台地上，随着经济和城市建设的 飞速发展，市区及附近的土地资源开发殆尽。为了满足城市进一步发展的需要， 深圳西部开始大量填海造地。而在这些区域广泛分布有3 l o m 厚的淤泥及淤泥 质软土，因而要先进行软基处理后才能作为建设用地使用。 深圳地区进行大面积软土地基处理主要有三种方法：排水固结法、深层搅拌 桩复合地基法和强夯块石墩法。 6 第一章深圳地区软土分布规律及处理方法 表1 - 2 深圳地区软土物理学性质指标统计表 地层 地层成因海积。4 -海陆交互沉积q ”湖沼相沉积0 。“ 淤泥质粘性土 含泥炭质粘性土 缔冲内霖、 土层名称淤泥 范围值 4 0 1 1 84 0 5 82 0 4 2 天然含水量o ( ) 甲均值 8 3 54 93 2 范围值 1 3 6 1 8 01 6 7 1 8 01 7 4 20 8 密度p ( g c m 3 ) 平均值1 5 01 7 31 9 l 范围值2 4 0 2 7 82 6 8 2 7 2 2 5 9 26 7 _ _ 二粒相对密度d 平均值2 7 02 ，7 02 6 4 范尉值 1 1 1 3 2 41 0 9 1 4 70 5 3 l1 9 孔隙比e o 平均值2 5 11 2 90 8 2 范围值 4 0 7 62 8 5 02 0 4 8 渡限i ( ) 平均值 6 3o3 6 43 42 范围值1 9 3 6 1 1 2 6 8 2 0 塑性指数i 。 平均值2 5 51 4 21 2 3 范围值1 o 3 o1 o 2 40 2 3 l1 1 液性指数i - ， 平均值 2 01 7 10 6 3 范围值 0 8 3 一，3 9 1o 7 0 1 9 00 3 l 0 6 0 压缩系数 竖向 平均值 2 3 51 1 50 3 6 a 12 范围值0 o 3 3 4 ( m p a l ) 横向 平均值 2 3 l 压缩模量 - 睽向 范围值1 o 2 6 01 2 3 72 6 60 e 。 平均值 1 5 51 74 5 范围值 1 0 2 4 ( m p a ) 横向 平均值 1 5 3 内摩擦角范围值 0 0 5 8 3 0 1 0 0 巾( o ) 平均值 1 8 5 6 2 直蜉试验 粘聚力范围值1 0 8 07 0 1 8 0 c ( k p a )半均值3 5 3儿6 内摩擦角范围值 0 o 1 90 3 l 1 二轴试验 击( o ) 平均值 080 7 u u 粘聚力范围值 2 3 6 0 2 6 1 3 3 c ( k p a ) 平均值 2 9 7 2 内摩擦角范围值0 0 2 01 0 4 1 4 ，9 三轴试验 由( o ) 平均值1 01 3 0 c u 粘聚力范围值 4 0 7 0 6 4 1 6 5 c ( k p a ) 平均值 5 31 0 2 范围值 2 6 7 8 0 3 嗣结系数 竖向 平均值 4 3 6 范围值 2 2 0 8 4 2 1 0 c 一s 横向 平均值4 5 4 范围值4 2 1 0 7 渗透系数 竖向 平均值7 2 7 范围值 4 ，1 1 1 2 1 05 c m s 横向 平均值73 9 7 中图科学院研究生院博士学位论文 深圳后海湾海相沉积淤泥固结变形特性研究 ( 1 ) 排水固结法 排水固结法是先在软土地基中设置砂井、塑料排水带等竖向排水体，然后分 级逐渐加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度 逐步提高的方法。排水固结法可使地基沉降在加载预压期间大部分或基本完成， 使建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。排水固结法能够加速地基土 抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。 排水固结的预压方法有多种，常用的有堆载预压、真空预压等，也可联合使 用。堆载预压法技术上简单可靠，造价经济，但工期略长，如在福田保税区、皇 岗口岸、深圳湾填海区、滨海大道、南油填海区、蛇口三突堤集装箱码头”、后 海路软基加固工程和深港西部通道工程等中的应用。深圳机场一期场坪和停机 坪还采用了袋装砂井堆载预压。在深圳河治理等工程中采用了真空预压法进行加 固。在宝安新中心区裕安路路基加固、深港西部通道i i c 区等工程中采用了动 力排水固结法。深圳地区排水固结法的一些工程实例见表1 3 一l 。 ( 2 ) 深层搅拌桩复合地基法 水泥深层搅拌桩复合地基法可解决软基的沉降和承载力问题，优点是材料运 输压力小、工期快，缺点是工程造价高。搅拌桩的桩长应穿透软土层到达良好持 力层。在深圳地区早期多层住宅选用搅拌桩复合地基作为房屋基础，以深圳市益 田村多层福利房住宅基础工程为典型代表，共有数十栋住宅和校舍等建筑物采用 搅拌桩复合地基。由于高层建筑本身存在工后沉降偏大，稳定性差等问题，近年 逐渐淡出房建地基处理。此外，搅拌桩还常作为止水桩墙在深基坑工程中大量使 用，在路基工程中也广泛采用，深圳地区搅拌桩的一些工程实例见表1 3 - 2 。 ( 3 ) 强夯块石墩法 在深圳地区强夯块石墩法在旌工方法和机理方面均有发展，强夯块石桩加固 软土厚度宜小于6 0 m ，软土上部应铺设2 o m 3 0 m 厚块石垫层，单击夯击能宜 大于3 0 0 0 k n m ，每点击数宣大于i o 击并达到规范要求收锤标准：当淤泥厚度大 于8 0 m 时，块石桩很难着底且费用大幅度增加，不宜采用该工法。强夯块石墩 法的典型工程为深圳机场二期停机坪工程，并在深圳湾填海区、深圳高新技术产 业园区等工程中大量采用，深圳地区强夯块石墩法的一些工程实例见表1 3 - 3 。 第一章深圳地区软土分布规律及处理方法 表1 3 - i 排水固结法复合地基程实例 序号t 程名称主要工程概况加固方案要点 备注 原为鱼塘，淤泥厚 深圳机场一 4 6 m 9 5 m ，下部为粘 采用中7 0 袋装砂井，间 砂井间距 l 期场坪和停 土、中细砂、中粗砂，厚 距0 9 m ，预压荷载1 5 0 k p a ，为1 2 m 时，满 机坪 0 6 m ，其中，淤泥 满载预压两个月，同结度u载预压7 个月吲 大丁9 0 结度u 太于9 0 瓦= 8 4 ，瓦= 2 4 6 原为鱼塘，淤泥厚度采用塑料排水板，间距 h 为淤泥厚 福田保税区 为8 o m 1 8 o m ，含水量1 o 1 3 m ，预压荷载7 0 度，加固后 2 瓦= 6 0 ，瓦= 1 6 4 ，e s ： 1 2 0 k p a ，要求1 8 0 天固结度 万- 4 0 4 5 1 5 m p a ，面积为i ，8 k m 2 ， u 大于9 0 ，沉降量= ( 9 可= 1 1 7 1 3 填土高5 。o m 6 ，。m 1 2 ) h 软土为第四系海相 插板间距1 o m ，共4 3 0 淤泥质亚粘土层，厚度为 万延米，预压荷载2 m 填土， 深圳皇岗口 3 0 5 1 3 4 m ，瓦= 5 0 ，工期共计1 4 个月。加固后 岸片区 瓦= 1 3 ，c 产4 1 0 一c m 2 s ， 的软土石= 4 0 ，万= l ，1 ，承 载力提高一倍 e s = 1 7 m p a ，面积4 0 万m 2 要求交工 宝安新中心软土厚2 0 8 ，0m ， 插板间距0 9 i o m ，面的 人于 区裕安路路下部为中粗砂，加同段长穿透淤泥入砂层0 i m ，填 1 0 0 k p a ，1 - 后沉 4 基( 动力排 6 1 6 m ，宽5 0 m ，淤泥层厚士高3 o m ，强夯4 6 遍，夯 降1 5 c m ，纵横 水固结法)平均为4 ，0 m击能1 0 0 0 2 5 0 0 k n m l o o m 沉降芹 1 5 c r a 加固面积7 4 3 6 5 m 2 ， 加固后 深圳河堤加 软土8 1 3 m ，瓦= 5 0 ， 插板间距1 2 1 2 m ，真( - o = 4 4 e = 5 圃( 真空预空压力8 0 k p a ，共插板6 5l - 0 6 7 ，十字板 压法) 瓦= 1 3 7 要求四个月固 万m ，总工期3 3 0 天 抗剪强度增长 结度大于8 0 2 3 倍 加固面积1 5 0 万m 2 ， 深港西部通 软土7 o 1 9 0 米厚， 排水带间距0 ，9 m 、 加同后， 道一线口岸 瓦= 9 0 9 ，瓦= 2 ，4 6 ，盛 1 o m 。平均满载预压4 0 0 天， 万= 5 5 ，3 ， 6区填海及软 = 1 6 0 m p a ，c u 2 ，e s - 1 6 0 1 5 0 c m ， 8 7 ： ( e ) 回弹模量：处理后交工面回弹模量值术2 5 m p a 。 ( 4 ) 过渡带处理工程 过渡带是插塑料板堆载小区和旧海堤、新海堤、内隔堤之间的地带，重点处 理内隔堤“三角区”的工后沉降，以调整从隔堤到场坪之间的不均匀沉降。过渡 带是采用砂石桩进行地基加固。 2 6 第三章深港西部通道软基处理工程概况 图3 2 - 2 软基处理典型竖向结构图 2 7 4th=h*日*女，!蓑#+*#l+24#孥1_i 2，【et#m目：mm4#蛳_=wj“t粜l，hh t禁_自l，。_ tu#s$o! m*#*誊，目w*g*#*h*譬+*目*#q，#*日*事，_ w*目h“g，m日目sgg“ m目e茸efh 棋q尉硝嗣嫩；|蚓科帚啦蜘隧 舀k*毒g 中瑚科学院研究生院博士学位论文 深圳后海湾海相沉积淤泥周结变形特性研究 3 。3 深港谣部通道软基处理监测1 2 们m 3 为了掌握施工过程中的地面沉降、淤泥层排水固结等情况，保证施工质量 并为预压土卸载提供技术依据，按要求进行了细致的现场虢测，施工监测内容有： 淤泥表面沉降板监测、分层沉降监测、深层沉降标、水位计和孔隙水压力监测等。 监测仪器和监测点平面布置图如3 3 一l 所示，标准断面图如3 3 - 2 所示。考虑到 本工程的重要性，全部测试仪器均选用可靠性较高的土工测试仪器。 ( 1 ) 淤泥表面沉降板监测 表层沉降板监测板下土层在堆载作用下的沉降量随时间发展过程。用来评价 填土加载速率的安全合理性及通过对观测结果的分析，推算淤泥的实际固结度， 推算地基工后沉降值以及确定合理的卸载时间。在场区内及过渡带都按1 0 0 1 0 0 m 间隔布置沉降板，全场坪共布置了3 6 9 块沉降板，其中场区内布置沉降板 1 5 9 块、过渡带1 6 5 块，隔堤4 5 块。沉降板的具体埋设情况见表3 3 - l 。 表3 3 - 1沉降板统计一览表 场区过渡带 隔堤 分区 数量沉降板编号数量沉降板编号数量沉降扳编号 i a1 5 s 1 i s 1 1 5 1 3 s m i - s n , - 1 3 i b 1 8 $ 1 1 6 一s r 3 1 、s i - 3 s 、s 1 4 6 1 4 s l i k 1 s | i k d 4 1 c4 s l 、s j 3 3 、s i - 3 4 、s i - 3 7 9 s i z i k q s r i k 9 j l a2 0 s n - i s u - 1 9 、s u 5 0 1 7 s v m l ，s v i i k 1 ns n - a 、s n o i i b2 0 s i i 2 r s l l - 3 9 1 8 s v l m 1 s i * ”、s u a 、 i i 、c1 0 s n 4 0 s n - 4 9 1 4 s u l k 1 0 s l l l k 2 3 1 1 1 a1 3 s m i - s i n - 1 3 1 5 s i 1 s 1 ) 1 5 i i i b1 2 s i n - 1 4 s - 2 5 1 5 s x k i s x x q s 2 2 s m g - i s i i i g 一2 2 i i i c 1 1 s i l l - 2 6 一s l l i 3 6 1 5 s x m i - - s x i k 一1 5 i 乙a1 4 s i v - l s i v - 1 4 1 3 s v 1 s v 1 3 i v l b1 4 s i v 1 5 8 1 v 2 8 1 2 s v x | 1 s v k 1 2 2 3 s i w i s i v g 一2 3 i 、l c8 s i v - 2 9 心i v - 3 6 l o s i v k 1 心 v k 1 0 总计 15 9 1 6 54 5 2 8 第三章深港西部通道软基处理工程概况 圈3 3 - 1 监测仪器平面布置图 一2 9 一 注 。水位计 。_ 孑l 压计 。分层沉降标 深层沉降标 ”霸i 堤沉降板 s 过渡带沉降板 。括板区沉降板 中围科学院研究生院博士学位论文深圳后海湾海相沉积淤泥闱结变形特性研究 l i r i i i i i i i i 青i i i i i 鼍i i i i i 葺i 嗣i i i 覃i i i 嗣i i i 图3 3 - 2 监测区标准断面图 一3 0 第三章深港两部通道软暴处理工程概况 场区沉降板的底板设置于砂垫层正中间( 埋深i m ) ，是在砂垫层和塑料排水 板打设完成之后，第一层地基土填筑以前进行埋设的。沉降板埋设与观测如图 3 3 3 所示。 ( 2 ) 分层沉降监测 图3 3 - 3 沉降板埋设与观测 分层沉降标监测淤泥层中不同层面的沉降随时间发展过程，监测结果可用来 推算不同深度范围内淤泥的压缩量以及固结度随深度的变化情况，分析堆载预压 效果。场区内总共埋设分层沉降仪2 1 组，具体埋设情况见表3 3 2 。 分层沉降在砂垫层和塑料排水板打设完成之后，第一层地基土填筑以前埋设 的。它采用钻孔埋设，钻孔钻到位后。要清理干净套管内的残留淤泥，然后按照 设计要求的深度依次埋设磁环和芯管。每孔依次在淤泥层上、中、下以及下卧土 层中各埋设一只磁环，磁环闻隔2 3 r n 。分层沉降的埋设及测试如图3 ，3 4 所示。 圈3 3 - 4 分层沉降的埋设及测试 中国科学院研究生院博士学位论文 深圳后海湾海相沉积淤泥固结变形特性研究 表3 3 - 2分层沉降标埋设一览表 区段 分层沉降标编号埋设深度( m )管底高程( m ) m 【i l 1 ，m j 。1 2 ，m i 1 3 ，m i i - 4 3 0 ，6 ，0 ，8 0 ，1 0 5 9 9 l 1 a m i 2 i ，m i - 2 2 ，m i - 2 - 3 ，m i - 2 4 3 ，0 ，6 0 ，8 2 ，1 0 5- 9 7 0 m i 3 mm i - 3 2 ，m i - 3 - 3 ，m l 3 4 ，m i - 3 5 3 0 ，6 0 ，9 0 ，1 2 0 ，1 4 0 - 1 3 5 0 i b m 1 4 i ，m i - 4 2 ，m 1 4 3 ，m 3 5 ，6 0 ，8 0 ，1 0 5- 1 0 0 5 i c m l 5 i ，m i - 5 2 ，m i - 5 3 ，m i - 5 - 4 ，m i - 5 53 0 ，6 0 ，9 0 ，1 2 0 ，1 4 0 1 0 8 5 m n 】一1 ，m l l 一1 - 2 ，m i i i 一3 ，m n 一1 _ 30 ，6 0 ，8 5 ，1 0 6 1 0 4 2 1 1 a m n 2 1 ，m r l - 2 - 2 ，m i l - 2 3 ，m n - 2 4 3 ，0 ，6 ，5 ，9 0 ，1 1 31 1 2 1 m n 一3 1 ，m n - 3 - 2 ，m i i 3 3 ，m i i 3 4 3 0 ，5 0 ，7 0 ，9 0 9 0 2 i i b m n - 4 一l m j 4 - 2 m 1 1 4 3 ，m 4 4 30 ，5 ，0 ，7 0 ，9 0 _ 8 9 8 i i c m 1 1 5 i ，m n 5 2 ，m n 5 3 ，m n 一5 43 5 ，5 o ，7 o ，1 1 o 9 2 7 m m i i ，m m 一1 - 2 ，m u i - 1 - 3 ，m m 1 4 3 7 ，9 7 ，1 2 7 ，1 5 7 1 6 2 0 i i i a m m 2 i ，m 1 1 1 - 2 - 2 ，m m - 2 - 3 ，m m “ 6 0 ，9 0 ，1 2 0 ，1 5 01 4 8 0 m i i i - 3 1 ，m 1 1 1 - 3 - 2 ，m u i 3 - 3 ，m h i - 3 - 4 4 1 ，7 1 ，1 0 1 ，1 2 0 1 3 1 0 i l i b m m 4 i ，m i i 4 - 2 ，m u t 4 - 3 ，m i “ 3 5 ，9 3 ，1 4 9 ，1 8 82 0 3 0 m h i - 5 一i ，m i 5 2 ，m m - 5 - 3 ，m i - “ 4 。5 ，7 ，6 ，i o ，6 ，1 3 6一1 5 6 0 i i i c m m 6 一i ，m i i i 2 ，m i i i 5 - 3 ，m 3 ，2 ，6 ，2 ，8 2 ，1 1 f 31 3 8 0 m l v - i 1 ，m i v - l - 2 ，m r v - 1 3 ，i v l f v 1 4 3 ，8 ，6 8 ，9 3 ，1 2 31 2 7 0 i v a m v 2 1 ，m i v 2 - 2 ，i v l w 2 3 ，m w - 2 - 4 4 5 ，7 5 ，1 0 5 ，1 3 8- 1 3 o o m w - 3 - 1 ，l - 毛v 3 2 ， m v o o ，m l v 3 4 5 5 ，8 5 ，1 1 5 ，1 4 51 4 9 0 i v - b m i v - 4 i ，m i v 4 2 ，m r v - 4 - 3 ，m i v 4 44 5 ，7 6 ，1 1 5 ，1 5 2 1 5 1 0 j 、l c m w - 5 1 ，m i v - 5 - 2 ，m l v - 5 - 3 ，m 1 v - 5 _ 4 4 ，9 ，7 ，8 ，1 0 8 ，1 4 8- 1 5 8 0 注：埋设深度( m ) 是从砂垫层顼面算起。 3 2 第三章深港西部通道软基处理工程概况 ( 3 ) 深层沉降标 深层沉降标监测淤泥下卧层的沉降随时间变化规律，在场区内总共埋设深 层沉降标2 1 个。 ( 4 ) 孔隙水压力计 孑l 隙水压力计用来测量淤泥土在堆载作用下的超静孔隙水压力的上升、消 散过程，监测结果用来推算周结系数和圄结度。场区内总共埋设孔隙水压力计 2 5 组，具体埋设情况见表3 3 3 。每孔依次在淤泥层上、中、下层中各埋设只 孔隙水压力计，监测实际孔隙水压力。 孔隙水压力计在砂垫层和塑料排水板打设完成之后，第一层地基土填筑以 前进行埋设。口岸区淤泥极其软弱且淤泥比较均匀，孔压采用压入法进行埋设的， 即在砂挚层中挖槽，土工布露出后将其剪开引孔，而后采用静力触探仪直接将孔 隙水压力计压到设计位置，然后拔出静力触探杆即可。埋设较浅的( 如2 3 m ) 可直接采用静力触探杆将孔压计压入，其余埋设较深的则一律采用静力触探架， 以保证孔压计在埋设过程中呈竖直状态。 孔隙水压力计采用靠性较高的频率读数仪测试，通过频率换算即可得出孔 隙水压力。为了了解场地自由水位，在每组孔压计旁边埋设了自由水位观测孔， 以观测淤泥层以上砂垫层及填筑层中的自由水位。对于填土面高程、自由水位应 与孔隙水压力计观测同步进行。孔隙水压力测试及测试仪器如图3 3 - 5 所示。 图3 3 - 5 孔隙水压力测试及测试仪器 中固科学院研究生院博上学位论文 深圳后海湾海相沉积淤泥同结变形特性研究 表3 3 - 3孔隙水压力埋设一览表 区段测点编号孔压编号埋设深度( m ) u 【1 1 ，u l - 1 2 ，u 【i 3 8 3 4 6 ，8 3 6 4 ，8 9 5 03 o ，6 o ，8 0 i a u i 2 1 ，u 1 - 2 - 2 ，u i o 一3 9 3 2 1 ，9 2 8 5 ，8 9 6 1 3 0 ，6 0 ，8 2 u i 3 i ，u 1 3 - 2 ，u i 3 3 ，u 1 3 - 4 ，u i 3 5 8 5 7 9 ，8 3 5 2 ，8 9 5 5 ，8 9 5 3 ，8 8 5 83 0 ，6 0 ，8 0 ，1 0 ，1 2 i b u 1 4 mu l - 4 - 2 ，u - 4 3 8 5 6 4 ，8 5 7 5 ，8 9 5 63 5 ，6 o ，8 o i c u i 5 1 ，u l 一5 - 2 ，u i 5 3 ，u i - 5 _ 4 8 5 3 3 ，8 5 6 7 ，8 8 7 2 ，8 9 5 44 0 ，6 0 ，8 0 ，1 0 0 u i i i 1 ，u 1 2 ，u i i 一1 3 8 5 6 5 ，8 5 6 8 ，8 9 6 5 2 o ，4 o ，6 o i i a u i i 2 1 ，u i i - z - 2 ，u n - 2 3 8 5 6 6 ，8 3 5 3 ，3 1 5 82 0 ，4 0 ，7 0 u i - a - i ，u l i a - 2 ，u a 3 3 3 1 1 。1 2 8 2 ，4 4 6 35 0 ，7 0 ，9 o u i i 3 1 ，u i - 3 2 ，u i m o 9 3 1 l ，8 5 7 3 ，8 6 5 62 0 ，4 0 ，6 0 i i b u n 一4 1 ，u 4 2 ，u h 4 - 3 8