鄺曉婷，韋未，張偉鋒，郭澤鋒，陳盛原

（華南農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院廣州501642）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設發(fā)展也在不斷地加快。由于我國沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，且該地區(qū)地質條件大多為軟土，對此，解決軟基問題成為我國城市建設的重大任務。

其中，靜力觸探試驗在巖土工程中的研究也在不斷深入［1-3］。黃飛［4］通過海床式靜力觸探實驗得到砂土內(nèi)膜查繳等物理力學指標略大于室內(nèi)試驗和標準貫入試驗；閆偉等人［5］通過靜力觸探CPT 對水力吹填土地基進行承載力的相應評估；田樂海［6］針對砂土液化情況對辨準貫入試驗與靜力觸探試驗進行比較分析；陳維家等人［7］利用靜力觸探對成層土模型進行試驗研究，得到成層土界面效應的規(guī)律性。

本文以中山市民眾鎮(zhèn)某變電站廠區(qū)的軟土地基為研究對象進行現(xiàn)場試驗，針對該軟土條件，結合現(xiàn)階段常用的堆載預壓及攪拌樁施工工藝，在現(xiàn)場進行水泥攪拌樁聯(lián)合堆載預壓排水不同方式處理軟土地基的試驗研究，探究“先堆載預壓后樁處理（DPZ）”及“先樁后堆載固結處理（ZDP）”兩者工藝條件下的工程特性，綜合分析兩種不同的工藝下軟土地基的靜力觸探試驗結果，并對其進行相關評價。

1 現(xiàn)場試驗

本項目位于廣東省中山市民眾鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)內(nèi)，項目范圍內(nèi)存在較深厚的軟土地基情況［8，9］，由于軟弱土層的物理特性會在在建設階段會對施工過程造成一定的不良影響，且在后期軟土固結會造成建構筑物的不均勻沉降，因此需對場地軟土地基進行加固處理。項目區(qū)各巖土體工程地質分層如表1所示。

對現(xiàn)場試驗場地進行平整，在相應區(qū)域鋪設砂墊層，插入塑料排水板。然后先對DPZ 區(qū)進行2.5 m 的堆載預壓，當DPZ 區(qū)沉降逐漸穩(wěn)定下來后，對DPZ、ZDP區(qū)同時打樁，在樁后7 d對ZDP區(qū)進行堆載2.5 m。靜力觸探試驗是以靜壓力將圓錐形探頭按一定速率勻速壓入土中，量測其貫入阻力（錐頭阻力、側壁摩阻力、摩阻比），并按其所受阻力的大小劃分土層，確定土的工程性質，在工程地質勘察中應用廣泛［10，11］。為了對比各區(qū)不同處理方式對軟基處理的效果，明晰其土層間力學性能在處理前后的變化關系，在各區(qū)特征位置設置了靜力觸探檢測點，檢測總共分為兩批進行，分別是處理前的原狀土及不同方式處理后的改善土，第2 批檢測時兩區(qū)樁體齡期為“28 d”。主要位置分布在“DPZ”及“ZDP”堆載區(qū)的樁間土。圖1 為靜力觸檢測測孔平面布置圖，圖2為檢測時的現(xiàn)場圖片。

表1 項目區(qū)地質情況Tab.1 Geological Conditions of the Project Area

圖2 靜力觸探試驗現(xiàn)場Fig.2 Static Penetration Test

圖1 靜力觸探測孔平面布置Fig.1 Survey Hole Layout of Static Penetration Test

2 結果分析

現(xiàn)場試驗靜力觸探結果如表2所示。

2.1 DZ區(qū)靜力觸探實測數(shù)據(jù)分析

DZ 區(qū)介于ZDP 與DPZ 區(qū)之間，處于原始樁的樁間土。DZ區(qū)在打樁前后的靜力觸探數(shù)據(jù)如圖3所示，可以看出來淺層的素填土錐頭阻力增加了1.64 MPa，淤泥層的錐頭阻力增加了0.02 MPa，但淤泥質砂土層則減少0.02 MPa，而下層土體（淤泥質黏土、粉質黏土、粉質黏土）分別增加了0.06 MPa、0.02 MPa和0.23 MPa。DZ 區(qū)受到DPZ 堆載區(qū)與ZDP 堆載區(qū)兩則共同的側向壓力作用，下部土層的錐頭阻力值整體增大了。雖然DZ 區(qū)位于樁間土中，在打攪拌樁的施工過程中會使樁間土的土體變松散，但是其兩側同時又受到堆載區(qū)的擠壓作用，所以該區(qū)域處理后的土體會變得更密實，錐頭阻力自然也會增加。

圖3 ZJ區(qū)處理前后土體錐尖阻力的對比Fig.3 Comparison of Ssoil Cone Tip Resistance before and after Treatment in DZ Area

表2 靜力觸探試驗結果Tab.2 Results of Static Penetration Test

2.2 DPZ區(qū)和ZDP區(qū)靜力觸探實測數(shù)據(jù)分析

在DPZ 區(qū)和ZDP 區(qū)堆載前后的靜力觸探變化如圖4 所示，可以看出來每個土層在堆載后錐頭阻力都有增加，特別是淺層的素填土錐頭阻力增加的幅度最大，DPZ區(qū)和ZDP區(qū)分別達到了2.01 MPa、1.90 MPa，其次兩個區(qū)域錐頭阻力增加量第2的分別為DPZ區(qū)的淤泥質砂土層和ZDP 區(qū)的粉質黏土層，兩者在堆載后錐頭阻力各增加了0.42 MPa和0.6 5MPa。而DPZ區(qū)底層的粉質黏土在堆載后錐頭阻力也相應增加了0.38 MPa。

圖4 DPZ區(qū)和ZDP區(qū)處理前后土體錐尖阻力的對比Fig.4 Comparison of Soil Cone Tip Resistance before and after Treatment in DPZ Area and ZDP Area

2.3 兩種工藝對比分析

對比先堆載后打樁和先打樁后堆載這兩種施工工藝處理軟土后的錐尖阻力變化（見圖4），可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過“DPZ”及“ZDP”區(qū)各處理方式后的軟基都有一定變化，處理后的各土層間的錐尖阻力都得到了提升。并得到ZDP 堆載區(qū)在素填土層、淤泥層和淤泥質砂土層的錐頭阻力均比DPZ 區(qū)的大，而DPZ 堆載區(qū)在淤泥質黏土層和粉質黏土層均比ZDP 區(qū)的大?？傮w上表現(xiàn)為：先堆后樁的施工工藝對軟土地基淺層的土體作用效果較明顯，錐頭阻力較大；先樁后堆的施工工藝對軟土地基深層的土體作用效果較明顯，錐頭阻力較大。ZDP堆載區(qū)的前3層土體的錐頭阻力比DPZ區(qū)要小，說明水泥土攪拌樁發(fā)生變形起到一定的支撐作用，因此ZDP 堆載區(qū)的樁間土固結度不高，后期還會固結沉降，同時印證了在現(xiàn)場試驗中測得ZDP 區(qū)的總沉降量比DPZ區(qū)的小。

軟土層的錐尖阻力與土體抗剪強度及承載力間呈一定的正相關關系，則處理后的軟土在力學性質上得到了改善。相比未處理的原狀軟土地基，不管是先堆后樁還是先樁后堆的施工工藝，總體上軟土的錐頭阻力都比原狀土增加了，說明地基承載力也增大了。

先堆后樁的施工工藝在工程實踐中運用的比較廣泛，處理過后的軟土地基的承載力也相對較好，但是相對先樁后堆的施工工藝，先堆后樁的施工工藝其工期較長，大約是先樁后堆的2倍甚至更長。因此，在軟土地基承載力要求相對較低的工程中（如圍墻工程），可以考慮采用先樁后堆的施工工藝，這樣既可以縮短工期，同時也會節(jié)省工程投資。

3 結語

⑴ DZ 區(qū)位于樁間土中，在試驗過程中其兩側同時受到“DPZ”及“ZDP”堆載區(qū)的擠壓作用，所以該區(qū)域處理后的土體會變得更密實，從而錐頭阻力增加。

⑵ 對比先堆載后打樁和先打樁后堆載這兩種施工工藝處理軟土后的錐尖阻力變化可知，經(jīng)過“DPZ”及“ZDP”區(qū)各處理方式后的軟基都有一定變化，承載力都得到相應的提高；并且對比兩種工藝下可得到，先堆后樁的施工工藝對軟土地基淺層的土體作用效果較明顯，錐頭阻力較大；先樁后堆的施工工藝對軟土地基深層的土體作用效果較明顯，錐頭阻力較大。

⑶ 先堆后樁處理過后的軟土地基的承載力也相對較好，但是先堆后樁的施工工藝其工期較長。對于軟土地基承載力要求相對較低的工程中，可以考慮采用先樁后堆的施工工藝，以降低工程的經(jīng)濟成本。