港区真空预压固结度实例分析

王路超

【摘要】在港区吹填工程完成之后，加快土地的利用价值，港区常常采用软土地基处理的方法，使土体固结，达到软土处理的效果，近年来采用真空预压对软粘土进行处理取得了良好的效果，缩短了软土地基自然固结的时间，为使土地尽快的投入使用创造了先决条件，本文针对真空预压固结度在沉降、孔隙水压力方面进行计算分析。

【关键词】吹填 真空预压 固结度 软土地基

1.引言

我国软土地基的处理可以源于上世纪80年代，交通部一航局科研所、天津大学等单位对真空预压法的加固机理（天津大学，陈环等，1981～1987）、施工工艺及设备进行了研究，取得了突破性进展，获得了较好的经济效益和社会效益，近年来真空预压在港区土体处理上得到广泛应用，很好的解决了软土地基上进行港口建设工期短、质量要求高的矛盾，在真空预压固地基处理卸载标准中一般要求固结度按实测沉降曲线推算达到85%以上。本文结合工程实例从沉降、孔隙水压力消散方面推算真空预压的固结度，进行验证性分析。

2.工程实例分析

2.1工程地质情况

某真空预压加固工程通过真空预压前钻孔资料揭露，该区主要地层自上而下分别描述如下：吹填土层①1淤泥，层底标高-3.36米，层厚1.0～9.6米；①2淤泥质粘土，夹层土；②1淤质粉质粘土，层底标高-3.0～-8.41米，灰色，饱和；②2淤泥，为夹层或透镜体，灰色，饱和；③淤泥，层底标高-9.47～-12.18米，灰色，饱和；④淤泥质粘土，层底标高-13.59～-14.87米，灰色，饱和；⑤粉质粘土，沼泽相沉积土层，揭露标高-15.49米，灰色、灰黄色、夹有粉土团粒。

2.2设计方案标准

按设计要求在铺设0.4m水平砂垫层后打设塑料排水板，排水板呈正方形布置，间距0.90m，排水板打设标高为-14.0m，在砂垫层中埋设滤管后铺设塑料密封膜。铺膜后抽气使真空度不小于650mmHg，开始计时；采用真空预压法加固，总预压荷载不小于85kpa。卸载标准按实测沉降曲线推算的固结度大于85%；连续5天实测地表平均沉降速率不大于4.0mm/d。

3.固结度参数选取分析

3. 1沉降观测数据

在真空预压加固处理中，沉降计算与沉降观测是非常重要的，沉降是卸载要求的控制标准，同时也是计算固结度的数据依据。沉降观测包括表面沉降观测和分成沉降观测，表面沉降观测采用沉降板，对于成层软土的沉降采用分层沉降观测。进行表面沉降觀测，以便了解沉降速率、总沉降量和平均固结度；进行分层沉降观测，可以了解各土层的压缩情况，判断加固达到的有效深度及各深度土层的固结程度，为沉降的研究及固结度的计算提供依据。

目前按照港口工程地基规范（JTS147-1-2010）7.3.2的三点法三点法进行计算土层固结度，计算公式如下：

其中：—最终沉降量

、、—为相同时间间隔下的沉降量

—固结度%

—t时间下的沉降量

3.2孔隙水压力数据

实测孔隙水压力会更好的提供关于土体破坏情况的最早迹象，对于估计固结过程和确定加固区加载速率来说，测定孔隙水压力也是一种常用手段。了解预压过程中土体内孔隙水压力的变化，控制加载速率，保证加载的稳定性，根据孔隙水压力的变化过程线，可以推算出土层的加固系数及不同时间的固结度。

同时粘性土中的孔隙水压力消散则相对较慢，对真空度的反应相对滞后。利用孔隙水压力观测资料计算各测头的固结度，计算公式如下：

其中： —固结度%

—孔隙水压力实际消散值（kPa）

P —预压荷载（kPa）

—预压前超静水压力（kPa）

4.固结度数据分析与计算

4.1地表沉降

加固区内布置地表沉降标观测点：本次地表沉降标观测由施工单位完成。地表沉降为打设塑料排水板期间的沉降和在预压荷载作用下产生的沉降之和。从最后5天测量数据显示已达到设计要求卸载标准，满足设计提出的卸载要求。加固区平均沉降量如下：

区号 插板期间沉降（mm） 预压期平均沉降量（mm） 累计沉降量（mm） 最后5天沉降速率

1区 590 1938 2528 4.0mm/d

2区 630 2025 2655 3.9mm/d

3区 520 2117 2637 4.0mm/d

4区 590 2276 2866 3.9mm/d

5区 640 2130 2770 3.5mm/d

4.2分层沉降

根据设计要求每个加固区内各埋设一组分层沉降，沿不同土体深度埋设7个磁环，取1区数据进行分析。

按照文中3.1节给出的公式进行分析，其1区各层固结度为85.3%、85.7%、85.4%、85.6%、85.3%、85.5%、85.6%，平均固结度达到了85.5%，依据同样的方法，2区～5区的固结度分别为85.1%、85.0%、85.2%、85.0%，实测分层沉降曲线推算的固结度满足设计卸载标准，加固效果明显。

4.3孔隙水压力

本次每个加固区内布置孔隙水压力1组，共计埋设孔隙水压力计7个。埋设方法为钻孔埋入法。在抽真空开始阶段，孔隙水压力消散很快，后期逐渐趋于平缓，变化不大。

从曲线上可以看出，由于土质等条件的不同，各测头的消散速率不一，消散值也有差异。渗透性强的土层，孔隙水压力消散快，且对真空度反应敏感。粘性土中的孔隙水压力消散则相对较慢，对真空度的反应相对滞后。利用孔隙水压力观测资料计算1区各测头的固结度为84.4%、86.2%、85.8%、85.4%、85.3%、84.9%、85.3%，1区平均值为85.7%。依据同样的方法，2区～5区的固结度分别为85.2%、85.1%、85.3%、85.2%。固结度计算结果与沉降计算结果基本相符。

5.结论

通过对工程地表沉降、分层沉降、孔隙水压力方面数据的计算得出的固结度基本均在85%以上，5个区固结度的两种计算结果基本趋于一致，能够满足卸载要求。

参考文献：

1.《真空预压加固软土地基技术规程》（JTS 147-2-2009），2009

2. 《港口工程地基规范》（JTS 147-1-2010 ） 2010

3. 《港口岩土工程勘察规范》（ JTS133-1-2010），2010