一、研究背景
隨著經濟的發展,各地對土地資源的需求逐漸增大,圍海造陸是擴大土地使用面積的常見方法。圍堰的建造是圍海造陸工程中重要的一環,隨著技術的成熟和研究的深入,圍堰的類型從草土圍堰發展到水泥砂漿圍堰、混凝土圍堰,再到近幾年興起的砂袋圍堰。砂袋圍堰因具有造價低、工期短、整體性強等優點而得到廣泛應用。
沿海的海洋軟土中淤泥層較厚,軟土具有含水量高、孔隙比小、滲透性低等特點,在軟土地基上修筑圍堰時,容易產生失穩和土體破壞,給工程帶來隱患。因此對軟土地基進行一定的處理以提高承載力是十分必要的。
排水固結法是較為常見的軟土地基加固方式。軟土土體通常需要較長時間完成全部的固結沉降,排水板為超靜孔隙水壓力的消散提供了更短的路徑,從而能夠加速土體的固結與沉降,提高其抗剪強度。排水板的應用在工程中十分常見。
太倉市浮橋鎮中遠國際城港區陸域利用長江大堤和圍堤圍成的封閉區域進行吹填形成,圍堤采用袋裝砂結構,圍堤下軟土地基采用塑料排水板加固,筑堰和吹填施工中監測到孔壓一直處于安全值范圍"。
澳大利亞新南威爾士州北海岸港鎮巴利納的試驗圍堰建筑于高壓縮、低滲透的人海口軟粘土上,圍堰下軟土設置了排水板,監測期間地基沉降、孔壓以及水平位移均處于正常水平'。
黃驊港散貨港區航道南側圍堰二期工程A標段地基為淤泥質土質,基礎施工包括拋袋裝中粗砂、拋填中粗砂墊層、打設塑料排水板、鋪設高強土工布和高強土工格柵、拋碎石墊層等環節,最終整個圍堰工程施工過程中,基礎穩定、安全,質量合格0。
二、研究內容與方法
本文通過PLAXIS 2D,采用摩爾-庫倫模型,模擬大砂袋圍堰在軟土地基上的填筑過程,分別對比探討了: (1)設置排水板與不設置排
水板工況下圍堰的沉降、軟土中超靜孔隙水壓力的消散;(2)排水板間隔分別為0. 5m、1m和2m時對土體固結作用的不同。
三、設置排水板對地基加固的作用
圖1為沉降量隨時間變化的曲線。由圖可知,在未設置排水板的情況下,每加載一級袋裝砂,圍堰沉降迅速增大。固結階段,圍堰沉降速率較慢,完成全部沉降至少需要1000天。設置排水板后,沉降隨時間變化顯著,500天左右即可達到沉降穩定。兩種情況的最終沉降量均為0. 25m。
四、排水板間隔對加固地基作用的影響
本文模擬了三種不同排水板間距下砂袋圍堰的填筑過程,間距S分別設置為0. 5m、1m和2m。由圖3可知,在該范圍下,排水板間距對沉降速度的影響幾乎可以忽略。而從圖4可以看出,當間距為0. 5m和1m時,超靜孔壓隨時間消散的曲線基本重合,當間距較大為2m時,雖然曲線變化規律與另外兩種間距一致,但在圍堰填筑和填筑間的固結階段超靜孔隙水壓力一直維持在一個較大的值。在S=0. 5m和S= 1m的工況下,超靜孔隙水壓基本消散耗時大于15天,而當S =2m時,該過程僅需要10天左右。

五、結論
綜上所述,可得結論:( 1)排水板的設置能夠使圍堰的沉降在更短的時間內達到穩定值,快速消散超靜孔隙水壓力,加速軟土地基固結;(2)在工程常采用的排水板間距范圍內,間距對圍堰沉降速率的影響不大,但間距越大,排水板加速超靜孔隙水壓力消散的作用越小,故在實際工程中,需要控制最大間距以滿足一定的排水板打設密度,從而達到良好的排水效果。
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