軟土區(qū)真空預(yù)壓法施工對(duì)周?chē)鷺?gòu)筑物的影響的研究

文/簡(jiǎn)榆 上海中船勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 上海 200063

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軟土區(qū)真空預(yù)壓法施工對(duì)周?chē)鷺?gòu)筑物的影響的研究

文/簡(jiǎn)榆 上海中船勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 上海 200063

本文主要就軟土區(qū)真空預(yù)壓法施工對(duì)周?chē)鷺?gòu)筑物的影響，展開(kāi)了相關(guān)的分析與探討，首先就真空預(yù)壓加固機(jī)理予以了簡(jiǎn)要的闡述，而后主要就真空預(yù)壓對(duì)周?chē)鷺?gòu)筑物在面積因素、預(yù)壓條件以及影響范圍等方面展開(kāi)了深入的研究，最終明確了在真空預(yù)壓加固的過(guò)程當(dāng)中，不同深度、距離的土層在加固場(chǎng)地之中的水平位移量及深度，會(huì)伴隨著時(shí)間的發(fā)展而產(chǎn)生不同的改變。

軟土；真空預(yù)壓法；構(gòu)筑物；影響

運(yùn)用真空預(yù)壓法對(duì)軟土地質(zhì)進(jìn)行加固處理，通常是采用在密封薄膜，使膜內(nèi)外產(chǎn)生出一定的氣壓差，地基土質(zhì)會(huì)伴隨著等向應(yīng)力的提升而發(fā)生收縮固結(jié)，而其對(duì)于周邊的土體環(huán)境的影響目前還缺乏可靠的參考依據(jù)。并且這一方法在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，還存在有一定的條件限制并且存在有許多仍需解決的問(wèn)題，特別是環(huán)境方面的問(wèn)題影響。因此開(kāi)展相關(guān)的研究工作便具有十分重要的作用與價(jià)值，應(yīng)當(dāng)引起人們的重視與思考，據(jù)此下文之中將主要針對(duì)真空預(yù)壓對(duì)周?chē)鷺?gòu)筑物的影響，展開(kāi)具體的分析與探討。

一、真空預(yù)壓加固機(jī)理

真空預(yù)壓法具備十分明顯的優(yōu)勢(shì)特性，與傳統(tǒng)的堆載預(yù)壓法相對(duì)比而言，真空預(yù)壓法能夠有效的降低能源損耗，并且在工期與造價(jià)方面優(yōu)勢(shì)顯著。另外，還不會(huì)造成土體的側(cè)向擠出損毀，較常應(yīng)用于對(duì)軟土地質(zhì)的加固當(dāng)中，尤其是超軟土的地基條件之下。真空預(yù)壓固結(jié)在負(fù)壓環(huán)境的作用之下，土質(zhì)條件的固結(jié)過(guò)程同時(shí)也滿(mǎn)足于正壓固結(jié)當(dāng)中，需要滿(mǎn)足連續(xù)條件，即為在土體固結(jié)之時(shí)滲流的速度和水力梯度能依從達(dá)西定律；土體的有效應(yīng)力和孔隙比之間所產(chǎn)生的變化關(guān)系要能夠依從于壓縮定律。因而通過(guò)負(fù)壓作用所產(chǎn)生出的固結(jié)環(huán)節(jié)，亦可運(yùn)用固結(jié)微分方程。然而這一固結(jié)理論往往需要假定土體當(dāng)中，相應(yīng)的附加應(yīng)力應(yīng)當(dāng)沿著水平面均勻分布，且土體壓縮和軟土水滲流均是一維的。

二、真空預(yù)壓對(duì)周?chē)鷺?gòu)筑物的影響分析

1.面積因素的影響

為了對(duì)面積因素所造成的影響進(jìn)行相關(guān)的分析探討，便需要將面積因素予以獨(dú)立分析，即為單純將預(yù)壓加固范圍當(dāng)中面積因素予以改變，并確保其他相關(guān)因素不發(fā)生任何改變，例如土質(zhì)指標(biāo)、排水板間隔距離、排水板布設(shè)深度、膜下真空度以及邊界狀況等均完全一致。

在面積因素當(dāng)中，可將圖紙指標(biāo)視作為和具體的工程建設(shè)完全一致，即為排水板之間的距離取值為1.0m，布設(shè)深度為20m，薄膜下側(cè)的真空性為80KPa均完全一致不發(fā)生任何改變，在垂直向和水平方向上的滲流系數(shù)均為并確保不發(fā)生改變。在此之中依然探討的是平面上的影響因素，因此一舉對(duì)陣性原則僅取值加固區(qū)域?qū)挾鹊囊话悖筮x用相關(guān)的有限元分析應(yīng)用程序予以計(jì)算處理。在實(shí)際的計(jì)算過(guò)程當(dāng)中，可選取具有代表性的加固區(qū)域外部地表層的水平位置移動(dòng)，以及加固區(qū)域邊界點(diǎn)之上順延著布設(shè)方向的水平位置移動(dòng)，將之作為主要的研究對(duì)象。針對(duì)計(jì)算所得出的結(jié)果內(nèi)容采用坐標(biāo)系圖像的方式呈現(xiàn)出來(lái)，對(duì)此可選取出加固區(qū)域在實(shí)際的布設(shè)寬度距離條件下，予以相應(yīng)的運(yùn)算處理，并繪制出相應(yīng)的位置移動(dòng)坐標(biāo)圖，如下圖1所示。

圖1 加固區(qū)邊界點(diǎn)的水平位移情況

2.預(yù)壓條件的影響

因?yàn)檎婵疹A(yù)壓法是采用排水管道所產(chǎn)生出負(fù)壓邊界，而孔間隙會(huì)因?yàn)椴煌膲毫Σ钪刀l(fā)生滲流情況并使得土體發(fā)生固結(jié)，進(jìn)而達(dá)到土體加固的作用，因此真空度即等同于在正壓作用之下的外部載負(fù)荷力。其能夠?qū)τ谧罱K的加固效果質(zhì)量，產(chǎn)生出最終的決定性影響，因此開(kāi)展真空度的研究至關(guān)重要。通常會(huì)因?yàn)橄嚓P(guān)的預(yù)壓施工工藝，以及薄膜密封的要求，往往在真空預(yù)壓之時(shí)所選用的膜下真空度通常為80KPa。以實(shí)際施工項(xiàng)目的土質(zhì)指標(biāo)為參考依據(jù)，在加固范圍的寬度取值90m之時(shí)，則相應(yīng)的排水板間隔距離即為1m，加固范圍計(jì)算寬度取180m，布設(shè)深度20m，選取有限元程序計(jì)算真空度在80KPa左右變化時(shí)，土體所產(chǎn)生的側(cè)向變形壓力值，而后將計(jì)算所得出的結(jié)果值繪制為坐標(biāo)圖，如下圖2所示。

圖2 真空度90d時(shí)最大側(cè)向位移曲線

通過(guò)對(duì)上圖2的觀察，能夠明顯的發(fā)現(xiàn)，在真空值逐漸增大的同時(shí)，側(cè)向位移的最大數(shù)值及最大沉降值也逐漸增加，并且與真空度之間近乎呈現(xiàn)出了一種正比例關(guān)系，由上述位移曲線能夠推測(cè)出真空度和最大側(cè)向位移及沉降曲線，是經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的一條直線，且其斜率是由土體的性質(zhì)、排水板間隔距離以及布設(shè)深度等條件所共同決定的。

3.影響范圍分析

近些年來(lái)，伴隨著相關(guān)擴(kuò)建工程建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量的不斷增加，需采取真空預(yù)壓加固的軟土地基區(qū)域，越來(lái)越會(huì)牽涉到相關(guān)的已建成構(gòu)筑物體，因此相關(guān)的側(cè)向位置移動(dòng)以及對(duì)于周邊構(gòu)筑物體所產(chǎn)生的影響，已經(jīng)引起了相關(guān)技術(shù)人員的高度重視。因此可對(duì)于一些具體的實(shí)際測(cè)量觀測(cè)數(shù)據(jù)展開(kāi)具體的分析與探討，并針對(duì)真空預(yù)壓對(duì)周邊構(gòu)筑物所產(chǎn)生的影響范圍予以初步的分析。

在實(shí)際的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，應(yīng)依據(jù)實(shí)際的地基土質(zhì)條件來(lái)進(jìn)行影響范圍分析，對(duì)于加固的土質(zhì)地層含水量較高，并且具備有高壓塑性，以及抗剪強(qiáng)度較差等典型軟土地基時(shí)，在實(shí)際的施工過(guò)程當(dāng)中可在加固范圍的邊緣位置，給予周邊臨近的構(gòu)筑物布設(shè)以適當(dāng)?shù)奈灰朴^測(cè)點(diǎn)，及沉降觀測(cè)點(diǎn)。受制于加固區(qū)域土體固結(jié)的影響，施工區(qū)域附近的土體位移通常發(fā)生于真空預(yù)壓的前期施工中，并且其位移量會(huì)伴隨著固結(jié)深度的加大，而逐步縮減；另外伴隨著加固預(yù)壓時(shí)間的推進(jìn)，其對(duì)于周邊土體所造成的影響也會(huì)逐漸增強(qiáng)。

結(jié)束語(yǔ)：

若在真空預(yù)壓的施工過(guò)程當(dāng)中，施工現(xiàn)場(chǎng)周邊存在有相關(guān)的構(gòu)筑物體，則應(yīng)當(dāng)促使加固區(qū)域和構(gòu)筑物之間確保有充足的間隔距離，同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)于施工過(guò)程的監(jiān)測(cè)，對(duì)于周邊存在有淺層基礎(chǔ)的構(gòu)筑物群可運(yùn)用開(kāi)挖隔離溝的方法，來(lái)減輕對(duì)構(gòu)筑物的形變影響；在樁基礎(chǔ)之上要充分考慮到軟土質(zhì)地基當(dāng)中樁體嵌入位置，以及上端位置的康水平能力等相關(guān)因素，并對(duì)于土體的位置移動(dòng)影響予以相應(yīng)的判定之后，依據(jù)樁基形式與加固區(qū)域間隔以適當(dāng)?shù)木嚯x。

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