真空預壓加固軟土地基固結度的研究

張光義　陳立偉

(1.天津中北港灣工程建設監(jiān)理有限公司，天津　300040；　2.交通運輸部天津水運工程科學研究所，天津　300000)

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真空預壓加固軟土地基固結度的研究

張光義1陳立偉2

(1.天津中北港灣工程建設監(jiān)理有限公司，天津300040；2.交通運輸部天津水運工程科學研究所，天津300000)

闡述了真空預壓處理的原理，結合實際工程監(jiān)測數(shù)據(jù)，運用目前真空預壓地基處理監(jiān)測中常用到的兩種固結度計算方法，根據(jù)各個分區(qū)預壓前的土工試驗結果，與理論計算方法計算的固結度進行了分析對比，通過工程實際得出了更適用于實際沉降觀測數(shù)據(jù)推算固結度的公式。

地基處理，真空預壓，固結度，沉降量

1　概述

天津沿海地區(qū)分布深厚的淤泥及淤泥質土層，具有含水率大，強度低，靈敏度大等特點，由于難以滿足工程的需要，往往需要進行地基處理。傳統(tǒng)的處理方法一般有排水固結法和深層水泥攪拌法兩種。而排水固結法中的真空預壓法由于具有加荷速度快，無需堆載材料，加荷中不會出現(xiàn)地基失穩(wěn)，工期短、費用少等優(yōu)點，近年來發(fā)展迅速。

真空預壓加固地基是通過覆蓋于地表的密封膜下采用真空射流泵抽真空，使密封膜內(nèi)外形成一定的氣壓差，從而使地基土產(chǎn)生固結壓力。即是在總應力保持不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應力的方法。因為真空預壓是在負超靜水壓力下完成的排水固結，故為負壓固結。工程中對處理后要求強度大于80 kPa的地基，常與堆載預壓法聯(lián)合使用。真空預壓法適用于均質粘性土和含薄粉土夾層粘性土等地基的加固，尤其適用于新沉積和吹填的地基加固。

2　固結度計算

1)根據(jù)JTS 147—2—2009真空預壓加固軟土地基技術規(guī)程，由現(xiàn)場實測沉降資料，選取地面表層及深度7 m，13 m處的沉降標繪制成的沉降與時間關系曲線(見圖1)，固結度計算公式如下：

當t→+∞時:

式中：St——滿載t時間的實測沉降量；

S0——滿載開始時的實測沉降量；

t——滿載預壓時間,從滿載時刻算起；

S∞——最終沉降量；

α，β——計算參數(shù)，可根據(jù)實測資料確定。

地基的固結度可根據(jù)實測沉降資料按下式推算:

其中，Uε為t時間地基(應變)固結度，%。

根據(jù)時間與沉降關系，以t-t0為橫坐標，以(t-t0)/(St-S0)為縱坐標繪制關聯(lián)曲線(見圖2)，可得：

β=0.001 778 93,α=0.039 291 0。

其中，S0為真空預壓試抽氣階段的沉降量，1區(qū)S0可取371 mm。

經(jīng)計算可得，S∞=933 mm。

實測最大沉降值為10月11日沉降數(shù)值St=800 mm。

故1區(qū)固結度：

同理1～5各個分區(qū)的固結度計算如表1所示。

表1　各分區(qū)固結度計算結果(一)

2)根據(jù)JGJ 79—2012建筑地基處理技術規(guī)范，由現(xiàn)場實測沉降資料，固結度計算公式如下：

其中，s1，s2，s3分別為加荷停止后時間t1，t2，t3相應的豎向變形量，mm，且滿足t2-t1=t3-t2。

根據(jù)1區(qū)實測沉降曲線選取3組不同時間節(jié)點，計算最終沉降量如表2所示。

表2　沉降量計算結果

最終沉降量基本相同，實測最大沉降值為10月13日沉降數(shù)值為800 mm。固結度則接近100%。

同理1～5各個分區(qū)的固結度計算如表3所示。

表3　各分區(qū)固結度計算結果(二)

3)根據(jù)室內(nèi)土工試驗結果，1區(qū)土層自上而下壓縮模量如表4所示。

表4　1區(qū)土層自上而下壓縮模量

計算得該區(qū)最終沉降量為794 mm。同理，其他區(qū)最終沉降量為：786.9 mm，822.67 mm，735.53 mm，771.58 mm。

表5　各分區(qū)固結度計算結果(三)

3　結語

眾所周知，采用真空預壓加固的軟土多存在含水率高、孔隙比大、壓縮性高、固結時間長、后期沉降大等特點，單純采用常規(guī)真空預壓法進行地基處理，很難使其固結度達到100%。從上述三種方法計算固結度結果分析可知，根據(jù)JTS 147—2—2009真空預壓加固軟土地基技術規(guī)程公式計算結果更接近理論值，而根據(jù)JGJ 79—2012建筑地基處理技術規(guī)范計算結果往往偏大，導致為滿足卸載條件而提前卸載，這對工程上來說是不利的，該種計算方法應慎用。同時，根據(jù)方法二計算時，三個時間節(jié)點的選取存在人為性，可能會導致計算結果出現(xiàn)不同的人計算同一組數(shù)據(jù)差別較大的情況，而根據(jù)方法一計算結果，則可避免這一情況。針對目前真空預壓施工過程中常存在的人為停泵，導致沉降量偏小而計算固結度偏高情況，方法一比方法二對真空預壓法地基處理的工程質量具有更強的可控性。

[1]JTS 147—2—2009，真空預壓加固軟土地基技術規(guī)程[S].

[2]JGJ 79—2012，建筑地基處理技術規(guī)范[S].

[3]龔曉南.地基處理手冊[M].第3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[4]《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

On consolidation degree of soft-soil foundation with vacuum preloading

Zhang Guangyi1Chen Liwei2

(1.TianjinZhongbeiHarbourEngineeringConstructionSupervisionCo.,Ltd,Tianjin300040,China;2.TianjinResearchInstituteforWaterTransportEngineering,M.O.T,Tianjin300000,China)

The paper illustrates the principle for the vacuum preloading treatment, combining with the actual engineering test data, adopts the common two ways for the consolidation calculation methods in the vacuum preloading foundation treatment supervision, undertakes the analytic comparison between the civil test results before the preloading of the divisions and the consolidation in the theoretic calculation method, and concludes the induced consolidation used in the settlement observation data in the projects.

foundation treatment, vacuum preloading, consolidation, settlement

1009-6825(2016)19-0056-03

2016-04-20

張光義(1986- )，男，助理工程師；陳立偉(1985- )，男，工程師

TU447

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