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吹填软土的工程特性研究

作者:未知

  摘 要:鉴江供水枢纽工程位于广东省湛江东南沿海一带,是一宗以供水为主,兼顾防潮、灌溉、航运及改善水环境等综合利用的大(I)型跨流域调水工程,在回顾本工程吹填软土技术的运用和吹填成果,及参考近十几年来我国沿海吹填工程实验、实例资料的研究的基础上,对吹填软土工程的性质进行了相关分析,并且针对天然软土和吹填软土进行了对比分析,提出了吹填软土工程在性质上虽然是比不上天然软土,但是通过后期加工和加固处理是要比天然软土性能高。基于此,本文主要是针对吹填软土的工程特性进行分析,予以有关学者参考与借鉴。
  关键词:吹填技术;软土;工程特性;探究
  中图分类号:P642.13            文獻标识码:A            文章编号:1006—7973(2019)06-0083-02
  鉴江供水枢纽工程位于广东省湛江东南部的吴川、坡头和东海岛沿海一带,是一宗以供水为主,兼顾防潮、灌溉、航运及改善水环境等综合利用的大(I)型跨流域调水工程,设计日供水量60万m3,年均供水量2.8亿m3。本工程由拦河水闸、输水管线、库区防护排涝、红星水库扩建工程四部分组成,受填筑资源和施工场地的约束,及节约成本考虑,在部分工区的围堰、隔流堤、施工用地及部分排涝闸站基础处理等施工上多处运用吹填软土施工技术。吹填软土当中所含有的水分一般都高达百分之一百五左右的浮泥,这样是不利于地基后期加固处理的。受地基加固工程的限制,很多场地在受到吹填技术之后,没有足够的时间去晾晒,在泥浆沉积阶段期间,就开始了地基加固,在此过程中也会遇到较多的问题,比如地基加固施工机械设备很难进场,加固前期的砂石铺垫极为困难,排水板滤膜表面有很多泥皮,以及排水板周围所产生的土柱和地基加深的深度不够等。这些问题的出现,都是由吹填土的超软特性所导致的。在回顾本工程施工过程中吹填软土技术的运用、吹填成果及近十几年来我国沿海吹填工程实验及实例资料的研究的基础上,对吹填软土工程特性进行系统分析,解决以上问题。
  1 吹填软土工程特性研究回顾分析
  1.1 吹填软土沉积分析
  鉴江库区防护排涝、拦河闸、输水管线工程分别位于鉴江河中下游沿岸、出海口和沿海处,天然软土广泛分布。施工中发现,在一定程度上天然软土因为地区分布不同或者是在同一个地区不同工程性质中也是有着极大差异的。通过对我国学者魏汝龙对于我国沿海地区和港口地区的软土进行的工程特性的研究及分类,结合鉴江工程软土取样对比得出,鉴江拦河闸、输水管线工程软土类型以淤泥混砂为主,局部部位类型为淤泥,而库区防护工程类型多以淤泥质粘土和淤泥质亚粘土为主。天然软土的物质组成有微观结构、孔隙水以及在实际工程上所表现出的物理力学性质,学者王清对于我国江苏连云港地区的吹填土进行的室内静水条件下的沉积实验,得出了相关吹填软土的特性,在一定程度上通过相关技术能够提高其自身的特性,有利于工程在吹填软土加固中的实际效果。还有学者通过量筒模拟实验以及大型试验箱的实验,对于不同地区所沉积的软土进行了加固期间其结构强度的形成做出了实验,实验结果表明了,长时间沉积的软土是在性能上有所提升。
  通过对上述学者所研究的吹填土沉降性质的分析,及鉴江工程吹填软土施工经验总结,归纳出下面几点:第一,土的颗粒级配,是决定软土沉积速度以及沉积之后密度的重要因素之一。吹填土当中的黏性颗粒含量越多,那么泥水分界下降的速度也会降低,自重沉积的时间越久,那么固结之后的孔隙就会越大。并且在一定程度上,土颗粒级配对于软土沉降的影响,是要比对其他的影响大很多。第二,吹填土的沉积过程可以大致分为三个阶段:①自重固结阶段,②细颗粒絮凝下沉阶段,③次固结阶段。第三,土水比是继土的颗粒级配置后影响到软土沉积的另外一个主要因素,简单来说就是土水比越小,那么泥面下沉也会越来也快,沉积量也会越大,细颗粒絮凝沉积结束之后的时间也会不断缩短,沉积后软土结构也会较为松散。在当软土中含水量超过了标准,那么沉积之后的稳定孔隙也会固定在一个数值当中。
  1.2 软土工程特性分析
  软土主要是指部分冲填土和淤泥质土以及高压索性土。这种类型的土物理特性大多数都是饱和的,含有有机质,孔隙比大于1的。软土工程特性一般都是具有下面几种类型;第一是抗剪强度较低。根据相关软土工程试验结果表明,我国大多数软土的天然不排水抗剪强度一般都是要小于25kpa,其最大变化的范围在6到25kpa;固结不排水剪内摩擦角一般在12°到19°。第二是含水量相对较高,孔隙比较大,一般的软土含水量是在百分之三十到百分之八十左右,其孔隙比在1到2之间。第三是渗透性较小,软土的渗透系数一般是在1x12-5~2x12-9/cm/s。第四就是缓具有较强的流变性,在一定荷载租用下,软土的承剪应力作用是会产生极为缓慢的变形,并且可能会直接导致抗剪强度的不断减弱,在主固结沉降完成之后还有可能会出现可观的次固结沉降。
  2 吹填软土的工程特性分析
  在一定程度上吹填施工结束之后,吹填软土大多是都是极为松散的,并且其含水量也是相对较高的,从而直接导致了整个场地是处于泥浆状态下;在这样的情况下若是不进行地基的加固处理,那么吹填软土的物理力学性质也会伴随着时间的推移而产生较大的变化,也会露水面的表部通过晾晒之后脱水会形成厚0.2到0.4米的龟裂硬壳层,在这个硬壳层和其下部的吹填淤泥在软土物理力学性质上也会反映出极为明显的差异。因为在一定程度上所存在的困难,吹填施工若是完成之后,在进行现场的吹填软土物理力学指标是及其难开展取样实验测试的,在建设部综合勘察研究设计部门,曾有相关设计部门针对吹填软土淤泥形状的模拟实验,并且在淤泥吹填工程完工十个月之后在进行物理力学性质的实际测量;在通过吹填施工一段时间之后,软土的物理力学性质实验资料也会不断增多,这也是对相关研究成果资料进行来总结,从而得到实际的研究结果进展。
  2.1 吹填淤泥硬壳层
  大多数情况下吹填施工之后的三到六个月之内进行吹填淤泥表部通过晾晒蒸发脱水所形成的,也会呈现出龟裂状,缝宽度大约在四到五厘米左右;在其厚度当中也会从管口向外逐渐降低,然后在由吹填淤泥静态落淤所形成,然而软土的颗粒度相对较细,若是含水量在百分之五十左右,其明显是要少于卧吹填淤泥的饱和。由地表向下逐渐呈现递增;软土的孔隙是要比固结要大一点五倍左右,其也具有高压索性,简单来说,其力学性质也是要高于下伏吹填淤泥的。
  2.2 吹填淤泥层
  在硬壳层以下,呈现灰色,极为稀软,不平均性,并且具有高灵敏性,其管口位置分布吹填粉砂是夹杂着淤泥层的,若是往外逐渐从淤泥过度到吹填淤泥中,其颗粒也会越来越小,有极为明显的分选特征;软土的含水量也会高达百分之百,在一定程度上这种吹填淤泥层的工程性质是要弱于上覆硬壳层淤泥的,在天然保护状态下,其自身的物理力学性质也会出现微弱的变化。据不完全统计调查,吹填软土的微结构主要是以絮流状以及颗粒状镶嵌结构为主的,并且在发育过程中有较大的缝隙和粉砂交叉淤泥沉积所形成的袋装结构和以颗粒状的胶结与蜂窝状的微结构为主的海相淤泥相比较,其表现的更为显著;在某种层面上,物质的足够和微观结构是限制土的工程性质最重要的因素,因此也是决定吹填软土和一般天然软土在工程特性上的差异。
  3 结语
  总而言之,在吹填施工完成之后的一段时间之内,没有进行加固的吹填软土工程物理力学性质是要显著的低于原状天然软土的工程物理力学性质的。在一定程度上从施工地基处理加固角度来看,吹填软土的自然条件及其本质上的加固条件是要高于天然软土的,这样也会让吹填软土更有利于在地基加固中的实际应用。
  参考文献:
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  [3]罗庆姿, 韦潇旖, 刘荃铭,等. 吹填软土次固结特性的试验研究[C]// 中国土木工程学会第十二届全国土力学及岩土工程学术大会论文摘要集. 2015.
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