真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法軟基處理監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

文/馬麗珠

1 前言

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法結(jié)合真空預(yù)壓和堆載預(yù)壓，堆載引起土體內(nèi)的超孔壓升高，抽真空使得地表和排水板內(nèi)的超孔壓降低，從而增加孔壓差，能加速孔隙水的排出、填筑速度，減少側(cè)向位移，該軟基處理方法在大面積深厚軟基處理中廣泛應(yīng)用。為了下一步施工推進(jìn)并分析研究軟基處理效果，需對(duì)真空聯(lián)合堆載預(yù)壓進(jìn)行全過程監(jiān)測(cè)及分析。

2 工程概況

2.1 項(xiàng)目概況

擬建項(xiàng)目位于橫琴國際居住區(qū)，由S1～S4 四個(gè)片區(qū)用地組成，用地面積合計(jì)為4.1km2。項(xiàng)目主要內(nèi)容為片區(qū)市政基礎(chǔ)設(shè)施配套建設(shè)，本次設(shè)計(jì)范圍S1、S4片區(qū)，包含13 條城市支路，道路總長(zhǎng)9.1km；2 條排洪渠，長(zhǎng)度共766m。

2.2 工程地質(zhì)

場(chǎng)地處于沖（堆）積平原地貌，地形較平坦，高程為2.7～4.61m，高差約1.9m。軟土主要為2～3 層淤泥，層頂埋深為2～10.3m，層頂高程為-6.61～1.23m，厚度為7.2～30.5m，平均厚度為19.81m。

2.3 軟基處理方案

一般路基段采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法處治，路基和管廊帶范圍為堆載預(yù)壓；排洪渠及愛琴路箱涵范圍為真空預(yù)壓，不堆載（方便反開挖）。塑料排水板正方形布置，間距為1m，長(zhǎng)度為10～25m。軟基處理技術(shù)要求：路面設(shè)計(jì)使用年限（15年）內(nèi)工后沉降≤50cm；橋及山體過渡段工后沉降≤20cm；淤泥固結(jié)度要求：道路≧90%，排洪渠≧85%[1]。

2.4 監(jiān)測(cè)方案

監(jiān)測(cè)一般沿路縱向100m 左右布置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，分為一般斷面和重點(diǎn)斷面。監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要有：地表沉降及沉降速率、土體孔隙水壓力、膜下真空度、兩側(cè)土體深層水平位移。軟基處理總工期180 天，填土期60 天，滿載抽真空期120 天。

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

3.1 原地表沉降監(jiān)測(cè)

抽真空施工開始后，隨著真空荷載的增加，測(cè)點(diǎn)沉降量逐漸增大，沉降量在抽真空初期較大。隨著時(shí)間的延續(xù)和真空壓穩(wěn)定后，地表沉降逐漸減??；后續(xù)膜上填土(石屑)加載，測(cè)點(diǎn)沉降速率逐漸加大，待填土加載完成后，沉降速率再次逐漸減小，趨向于穩(wěn)定狀態(tài)。

截至抽真空施工7 個(gè)月，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，累計(jì)沉降量為1375.5～2618.2mm，平均沉降量為1824.3mm。原地表沉降監(jiān)測(cè)值與設(shè)計(jì)值偏差-82.7～41.8cm，平均偏差-14.9cm，實(shí)測(cè)沉降量設(shè)計(jì)預(yù)估沉降量基本吻合，具體如圖1所示[2]。

圖1 監(jiān)測(cè)斷面垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)荷載-時(shí)間-沉降過程線圖

3.2 土體孔隙水壓力監(jiān)測(cè)

堆載前，軟基土體隨抽真空施工的不間斷，孔隙水壓力呈現(xiàn)持續(xù)消散趨勢(shì)，但消散速率逐漸減緩，膜上墊層堆載施工開始后，當(dāng)加載施工產(chǎn)生的荷載大于真空負(fù)壓，孔隙水壓力會(huì)表現(xiàn)為增大。滿載后，在抽真空作用下，孔隙水壓力再次下降并趨向于相對(duì)穩(wěn)定。隨抽真空施工的不間斷延續(xù)，與初始孔壓相比，淺層土體孔隙水壓力降低，深層土體孔隙水壓力表現(xiàn)為上升，軟基處理深度中部土體孔隙水壓力趨于降低，但變化相對(duì)較小。

在真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理過程中，軟基土體發(fā)生固結(jié)變形，有效應(yīng)力逐漸提高，但由于土層各處的滲透性、排水板及砂墊層等排水通道的通暢與否等多種因素在不同程度上影響孔隙水壓力的消散；另外，排水板的插設(shè)深度、孔隙水壓力計(jì)與排水板的距離以及抽真空的施工強(qiáng)度等因素對(duì)布置于軟基土體各高程位置的孔隙水壓力計(jì)讀測(cè)數(shù)據(jù)變化波動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生較大影響，如圖2所示[3]。

圖2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)荷載-時(shí)間-孔隙水壓力變化過程線

整體上，在真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工期間，軟基土體孔隙水壓力上升及消散變化符合一般性規(guī)律。

3.3 膜下真空度監(jiān)測(cè)

開始抽真空施工后，膜下真空度穩(wěn)壓至-80KPa的時(shí)長(zhǎng)在5～10 天左右，存在一定的穩(wěn)壓變化波動(dòng)，表現(xiàn)為前急后緩，逐步穩(wěn)壓至-80KPa，符合密封膜下抽真空施工的一般性規(guī)律。

真空穩(wěn)壓驗(yàn)收后，在持續(xù)抽真空施工過程中，膜下真空荷載穩(wěn)壓情況良好，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)真空度觀測(cè)結(jié)果基本穩(wěn)壓在80～93.2KPa 之間。但是，在第三方膜下真空度監(jiān)測(cè)過程中也發(fā)現(xiàn)因不明原因造成的穩(wěn)壓暫時(shí)不足情況，如千祿道膜下真空度監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZK1、ZK2在2017年3月4日觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)真空穩(wěn)壓不足情況，第三方及時(shí)向施工方反饋，施工方隨即采取相應(yīng)措施處理后，膜下真空度逐漸恢復(fù)穩(wěn)壓至-80KPa，如圖3所示。

圖3 軟基處理真空荷載-時(shí)間變化過程線圖

3.4 內(nèi)部水平位移監(jiān)測(cè)

IN1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)路基邊坡深層土體在抽真空初期先向路基外側(cè)位移，隨抽真空施工的不間斷持續(xù)及堆載施工的進(jìn)行，地基各土層出現(xiàn)壓縮沉降，預(yù)壓產(chǎn)生的有效應(yīng)力使得路基土體產(chǎn)生向內(nèi)的明顯收縮變形，位移變形量隨土層深度增加逐漸減弱，符合真空聯(lián)合堆載預(yù)壓軟土地基內(nèi)部水平位移變化的一般性規(guī)律。土體傾斜位移主要表現(xiàn)在孔深5m 以內(nèi)的相對(duì)淺層土體，孔深5m 以下深層土體位移變化沒有明顯趨勢(shì)性變化跡象，符合一般性規(guī)律。施工期間，內(nèi)部水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)IN1 孔內(nèi)不同高程處位移速率均未超出5mm/天的設(shè)計(jì)預(yù)警值，如圖4所示。

圖4 測(cè)斜管監(jiān)測(cè)點(diǎn)IN1 垂直路基軸線(A+)方向位移-深度曲線

目前，觀測(cè)數(shù)據(jù)在較小范圍內(nèi)波動(dòng)，說明該位置路基深層土體結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，各高程位置路基土體水平位移并不顯著。

4 結(jié)語

沉降量：實(shí)測(cè)沉降量與設(shè)計(jì)預(yù)估沉降量基本吻合?？紫端畨毫Γ涸谡婵章?lián)合堆載預(yù)壓施工期間，軟基土體孔隙水壓力上升及消散變化符合一般性規(guī)律。膜下真空度：開始抽真空施工后，膜下真空度穩(wěn)壓至-80KPa 的時(shí)長(zhǎng)在5～10 天左右，存在一定的穩(wěn)壓變化波動(dòng)，表現(xiàn)為前急后緩，逐步穩(wěn)壓至-80Kpa，符合密封膜下抽真空施工的一般性規(guī)律。水平位移監(jiān)測(cè)：土體傾斜位移主要表現(xiàn)在孔深5m 以內(nèi)的相對(duì)淺層土體，孔深5m 以下深層土體位移變化沒有明顯趨勢(shì)性變化跡象，符合一般性規(guī)律。

依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)軟土地基處理區(qū)域范圍內(nèi)工后沉降、土體固結(jié)度的推算結(jié)果以及實(shí)測(cè)原地表沉降速率變化情況，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓軟基處理效果滿足設(shè)計(jì)文件規(guī)定的卸載標(biāo)準(zhǔn)，可以適時(shí)進(jìn)行卸載，并報(bào)請(qǐng)相關(guān)單位審核。