真空联合堆载预压中孔压监测研究

白 雪

(宁夏公路工程监理咨询公司，宁夏银川 750002)

0 引言

真空联合堆载预压［1］在处理软土地基时抽真空和堆载同时进行，相比较于堆载预压大大缩短路堤预压时间;同时很多工程将路基堆载和路堤填筑两道工序合并，利用本身路堤的自重作为堆载，经济节省。正是因为这些优点，该项处理技术已经越来越广泛的被运用于公路软基处理中。

真空联合堆载预压施工中常规监测包括真空度、表层沉降、分层沉降、边桩位移、测斜、孔隙水压力、水位。孔隙水压力监测是其中一项非常重要的检测内容;用来控制填土速率，判断土体的整体稳定性;反算固结系数，进而推断土体强度增长，确定荷载分级施加的时机和大小。

1 工程地质概况与加固方案

1．1 工程地质概况

青岛某沿海公路工程路基下面原为软土层，含水量大，强度低，属于高压缩或中等压缩性软土。该软路基路段在上部填土，路面结构及使用荷载作用下，将产生较大沉降。场区各段地层岩性特征简述如下:①人工填土。②素填土:主要由碎石、砂土、粘性土、风化岩石碎屑组成，一般2m～3m。填土年限2年～10年，松散～稍密。③海积层软土:灰黑色淤泥、亚粘土、亚砂土、粉细砂、含有机质，结构松散，具臭味，沿胶州湾海岸淤泥增厚。青岛地区的软土主要为滨海相成因，分布于胶州湾及其沿岸。

1．2 加固方案

由于场区路基下部软土工程地质性质差，不能直接满足地基变形及特定要求，因此采用真空联合堆载预压进行软基处理。塑料排水板间距1．0 m，正方形布置，打设深度10 m～17 m;砂垫层厚度50 cm。以抽真空及3 m高的填土联合预压，并在试验中对真空度、孔隙水压力和沉降进行观测。经过真空联合堆载预压加固后的路基预压结束后地基土体的平均固结度大于90%。

2 孔隙水压力监测重要性

首先从真空联合堆载预压的加固机理［2］来看，在真空荷载及堆载的联合作用下，土体中产生超静孔隙水压力。在排水条件下，随着时间发展，土体中水被排出，超静孔隙水压力逐步消散，土体中有效应力逐步增大，直至超静孔隙水压力完全消散。这一过程称为固结;即加固处理的全过程。由此可见孔隙水压力是贯穿始终的一个重要部分，其变化规律可以展现地基加固处理的全过程。

其次从施工监测中的可控性来看，通常施工过程中总是采用监测膜下真空度来控制抽真空力度及开泵情况，但施工单位真空探头的埋设位置及真空表的准确性大大制约了其对施工的控制能力。孔隙水压力的监测就不同了，它是由第三方监测，孔隙水压力计预封装、预埋设就避免了施工单位作假的可能。且它是埋设于地基深层，受平面埋设位置的影响不大。可见孔隙水压力的监测可控性较好。

3 实际监测过程中的几种情况分析

真空联合堆载预压处理监测过程中，整理了孔隙水压力变化的几种情况如图1～图3所示。针对这几种情况分析如下:

1)典型变化规律。K17+020～K17+421．5路段，获得的孔压随时间变化曲线整体上较符合真空联合堆载预压的典型变化规律(见图1)。其规律大致分为三个阶段。a．抽真空开始以后，孔压随着时间的增加及真空度的传递逐渐降低并出现负压，约20 d～30 d逐渐稳定。b．开始进入堆载施工即真空联合堆载期，由于上部荷载作用产生正的超静孔隙水压力及施工影响，孔隙水压力出现升高，随着时间的继续，荷载产生的超静孔隙水压力逐渐消散，孔压在上部堆载及真空的双重作用下达到一个新的平衡。c．最后软基达到卸载条件后，抽真空停止，孔压上升达到稳定。

图1 K 17+020～K 17+421.5孔压时间变化曲线

2)密封膜破裂。破膜情况在抽真空过程中经常出现，K21+200～K21+850路段孔压在40 d时有一个陡然升高回落，就是一个典型的表现(见图2)。破膜以后需及时进行补膜，否则真空压力无法维持。

图2 K 21+200～K 21+850孔压时间变化曲线

3)孔压计串孔。K20+519～K21+200路段(见图3)，－4．9 m与－8．9 m处孔压变化情况基本一致，出现这种情况后，核查现场孔压计埋设法相对该两孔压计埋设于同一个钻孔中，初步判断该两孔压计之间间隔未密封完全，出现了串孔现象。

图3 K 20+519～K 21+200孔压时间变化曲线

4)钻孔未填实。图1中开始抽真空时全部深度处孔压均有大幅度下降，而图2，图3中，高程－10以下孔压变化不大。结合真空度在地基土深部的传递有大幅衰减，实际情况孔压应该变化不大。而K17+020～K17+421．5路段初期钻孔未填实，所以出现孔压大幅下降情况。

4 仪器埋设及监测控制要点

孔隙水压力计［3，4］通常采用钻孔埋设法。埋设分准备工作及埋设工作两步进行。

准备工作包括:透水石放入净水中煮沸，以排除其孔隙内的气泡和污物;准备仪器埋设相关记录表;核对孔隙水压力测头编号，并对其电缆编号。埋设工作包括:采用全站仪定位钻孔，测量初始频率;在水中将透水石装在测头上，将测头连同水桶送至钻孔边;确认满足埋设高程的要求，向孔内放入干净中粗砂约30 cm;测头放入钻孔时，尽量减少其暴露于空气间的时间，保证透水石的饱和;确认测头定位后，向孔内注入约40 cm中粗砂;回填封孔密实;填写埋设原始记录。

综合上文监测过程中出现的几种情况及实际埋设过程，在此提出几个控制要点:

1)保证孔压计埋设中的饱和状态，包括准备工作中透水石煮沸，以排除其孔隙内的气泡和污物;埋设时始终放于水中。非饱和状态对于测头频率的影响较大。2)埋设孔压计采用单孔单埋方式。考虑到现场工作的实际操作性与经济性，也可1个钻孔埋设2个～3个孔压计，各孔压计之间需间隔一定距离，且保证间隔的密封性，否则就会出现串孔情况，例如上文中出现的情况3。不推荐采用一孔多埋方式。3)封孔必须填实，可以采用分段分时间填实法即孔中采用孔中分段捣实，当天填实以后，隔1 d～2 d再填1次。保证封孔成功，防止上文中情况出现。4)每个孔压计外露线缆上间隔一定距离做上数个测头编号与各仪器埋设深度相对应，以备监测过程中使用。

5 结语

1)从真空联合堆载预压的加固机理及监测过程可控性来说，孔隙水压力的监测是一项重要的监测内容。2)真空联合堆载预压过程中孔压变化规律是随着时间的增加及施工工序的开展呈现下降稳定，上升再下降稳定，上升最后稳定三个阶段。3)监测过程出现的破膜、串孔、封孔不密实情况在孔压变化上反映明显，分析其产生原因，有利于掌握加固过程指导施工。4)孔压埋设中测头透水石的饱和性、各孔压计之间间隔及钻孔的密封仪器埋设中的控制要点。

［1］龚晓南．地基处理手册［M］．第3版．北京:中国建筑工业出版社，2008．

［2］温晓贵，朱建才，龚晓南．真空堆载联合预压加固软基机理的实验研究［J］．工业建筑，2004，34(5):40-43．

［3］JT/T 580-2004，水运工程钢弦式孔隙水压力计［S］．

［4］赵秀绍，孙瑞民，杨凤灵．孔隙水压力计埋设过程中的问题研究［J］．金属矿山，2007(6):47-50．