軟土加固關鍵技術與監(jiān)測方法研究

摘 要:真空聯(lián)合堆載預壓法加固軟土地基既能有減小地基工后沉降，又能在很大程度上提高地基的承載能力。但要運用該方法在實際工程施工中取得良好的加固效果，其合理的施工工藝的研究就十分重要。本文以真空聯(lián)合堆載預壓施工技術及監(jiān)測方法為研究對象，分析了其整個施工工藝流程和監(jiān)測系統(tǒng)組成，相信對同行能有所裨益。

關鍵詞:真空聯(lián)合 堆載預壓法 施工工藝 監(jiān)測

中圖分類號:TU7\t\t\t文獻標識碼:A\t\t\t文章編號:1672-3791(2011)10(a)-0078-01

瑞典皇家地質學院杰爾曼(w.Kjellman)教授于1952年首先提出真空預壓法加固地基的模型，其模型與目前常規(guī)的真空預壓加固軟土地基的工法基本相同。該法的提出引起了學術界和工程界的極大關注，我國在20世紀50年代末和20世紀60年代初開始對這一方法進行研究，但當時沒能使之成功用于現(xiàn)場地基的加固。20世紀80年代，以交通部第一航務工程局為主，天津大學、南京水利科學院土工所參加的聯(lián)合攻關小組，對真空預壓加固軟土地基的施工工藝和設計方法等方面做了不少工作，成功地解決了水氣分離問題，使膜下真空度穩(wěn)定在530Inln汞柱，先后在塘沽新港進行了幾次現(xiàn)場試驗后獲得成功，并于1985年12月通過了國家技術鑒定。目前我國真空預壓法的工藝技術在真空度和大面積加固方面處于國際領先水平，應用也越來越廣泛。此后該工法得到很大的發(fā)展，從單一的真空預壓法加固軟土地基發(fā)展到真空聯(lián)合堆載、真空聯(lián)合電滲、真空聯(lián)合降水、真空聯(lián)合碎石樁加固軟土地基等系列工法。

1 概述

真空聯(lián)合堆載預壓法加固軟土地基既能有減小地基工后沉降，又能在很大程度上提高地基的承載能力。但要運用該方法在實際工程施工中取得良好的加固效果，其合理的施工工藝的研究就十分重要。真空聯(lián)合堆載預壓法主要包括排水系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、場地填筑系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)。

(1)堆載前要采取可靠措施保護密封膜及密封查漏工作，防止堆載時刺破密封膜;(2)堆載底層部分應選顆粒較細且不含硬塊狀的堆載物，如砂料等，這一點特別重要，一旦在土體填筑過程中造成真空膜的破壞，將影響土體的正常填筑。(3)選擇合適的堆載時間和荷重。堆載部分的荷重為設計荷載與真空等效荷載之差。如果堆載部分荷重較小，可一次施加;荷重較大時，應根據(jù)計算分級施加。(4)加固區(qū)內差異沉降控制問題。

2 施工工藝

施工前必須對欲加固區(qū)的土層分布進行十分認真的分析，特別是對含有硬夾層、透水性好的流沙層深厚復雜軟土地基，這些將影響抽真空的成敗與否，所以前期的地質補勘工作很重要。補勘后就可以進行施工準備工作，測量放線、工設備及材料進場、場地平整、挖四周排水溝，為后面的排水系統(tǒng)施工打好基礎。

2.1 排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)主要由豎向排水系統(tǒng)和水平排水系統(tǒng)兩大部分組成，下面分別論述。

(1)豎向排水系統(tǒng)。

真空負壓是通過打設在地基中的豎向排水體向下傳遞給土體的。豎向排水體有普通砂井、袋裝砂井、塑料排水板等形式，目前工程中應用的最多的是塑料排水板。

(2)水平排水系統(tǒng)。

水平排水系統(tǒng)采用鋪設砂墊層，其材料采用透水性好的砂料、細碎石、砂礫石或復合土工材料褥墊。一般采用級配良好的中粗砂墊層，含泥量不大于3％，滲透系數(shù)不低于10～3cm/s，厚度一般為30cm～40cm。砂墊層應該均勻、密實，表面平整，碾壓后經檢驗達中密D>0.67就可以進行元件埋設和豎向排水系統(tǒng)施工。

2.2 抽真空系統(tǒng)

抽真空系統(tǒng)包括主、濾管布置及鋪設，主管出膜裝置、抽真空設備與安裝。敷設濾管前，先對場地進行測量，然后按設計施工圖的幾何關系，放線主、濾管位置。濾管敷設前，對管子的接長和交叉，應事先加工二通、三通、四通軟接頭配件，以便施工時好用。施工操作員要特別注意管子連接部位的施工質量，必須做到不漏氣。濾管的末端要用木塞或PVC圓板封死，然后套上預先縫制好的反濾管布套，再扎牢即可。

2.3 密封系統(tǒng)

密封系統(tǒng)主要包括真空膜及鋪設、密封溝開挖與回填、真空膜保護及土層深部密封、拉裂縫處理等。真空膜鋪設前，要求派專人，逐一檢查場地表面，是否有尖銳器物，如鐵絲頭等，發(fā)現(xiàn)應及時清理，以免刺破密封膜而漏氣。而后在砂礫層上鋪設10cm厚的細砂，表面要求達到平整且壓實，然后鋪一層土工布，土工布的頂破強度要求≥1600N，然后再鋪真空膜。

3 監(jiān)測系統(tǒng)

真空聯(lián)合堆載預壓加固軟基的監(jiān)測裝置，主要有膜下真空度和泵上真空度觀測的真空表，用于觀測加固場地沉降的沉降標和測定地下孔隙水壓力的孔壓計、測斜儀、水位觀測孔、土體及塑料排水板中真空度等，埋設位置和數(shù)量符合設計要求。

3.1 表面沉降觀測

表面沉降觀測目的，以了解沉降速率、總沉降量和地基平均固結度。表面沉降板的埋設:在埋設點地面挖50cm×50cm×3cm的土坑，內鋪50cm左右的黃砂，整平壓實;將沉降板平放在坑內，保證板面水平，并回填土整平壓實;沉降板的金屬測桿、套管和接駁的垂直偏差率應不大于1.5%，金屬測桿直徑為4cm，測桿應與底板焊接為一體;套管采用塑料管，直徑為10cm，具有一定的強度和剛度。

3.2 水平位移觀測

土體水平位移是控制場地填筑速率的重要參數(shù)。由于真空預壓使場地中心形成負壓區(qū)，即相當于土體上施加了圍壓，此時側向位移表現(xiàn)為向場地中心移動的趨勢，有利于填土穩(wěn)定。而在堆載預壓加固填土時，水平位移主要是作為控制加荷速率、保證堆載安全的控制指標。

3.3 孔隙水壓力觀測

與位移資料相比，實測孔隙水壓力會更好的提供關于土體破壞情況的最早跡象。對于估計固結過程和確定填土施工速率來說，測定孔隙水壓力也是一種基本手段。了解抽填過程中土體內孔隙水壓力的變化情況，主要是用來控制填土速率，判斷土體的整體穩(wěn)定性，根據(jù)測出的孔隙水壓力隨時間的變化過程線，反算土層的加固系數(shù)及不同時間的固結度，進而推算土體加固強度的增長情況，以確定下一級施加荷載的大小和時間，最終判定土體加固效果和加固的終止時刻。

3.4 分層沉降觀測

分層沉降觀測可以查明沉降發(fā)生的層位，為地基處理提供科學的依據(jù)。分層沉降觀測可以得到不同深度土層在加固過程中的沉降曲線，了解各土層的壓縮情況，判斷加固達到的有效深度及各深度土層的固結程度，為計算沉降的研究及設計提供驗證的資料.

3.5 真空度觀測

膜下真空度的量測有助于了解真空壓力隨時間的變化情況，得到真空荷載隨時間的變化曲線;砂井中真空度的量測有助于了解真空度沿垂直排水通道中的傳遞規(guī)律及真空度的傳遞損失，判斷真空荷載在垂直方向上的分布情況、影響深度，判斷有效加固深度;淤泥中真空度的量測有助于了解在淤泥中真空度隨時間的發(fā)展過程，從而判斷淤泥的加固效果和固結程度。

參考文獻

[1]\t任世杰.塑料排水板處理軟土路基施工技術[J].鐵道建筑，2005(11).

[2]\t石洋海，魏麗敏，任世杰.真空—堆載聯(lián)合預壓加固效果分析[J].公路交通科技(應用技術版)，2007(7).