真空预压加固软土地基固结度的研究

张光义　陈立伟

(1.天津中北港湾工程建设监理有限公司，天津　300040；　2.交通运输部天津水运工程科学研究所，天津　300000)



真空预压加固软土地基固结度的研究

张光义1陈立伟2

(1.天津中北港湾工程建设监理有限公司，天津300040；2.交通运输部天津水运工程科学研究所，天津300000)

阐述了真空预压处理的原理，结合实际工程监测数据，运用目前真空预压地基处理监测中常用到的两种固结度计算方法，根据各个分区预压前的土工试验结果，与理论计算方法计算的固结度进行了分析对比，通过工程实际得出了更适用于实际沉降观测数据推算固结度的公式。

地基处理，真空预压，固结度，沉降量

1　概述

天津沿海地区分布深厚的淤泥及淤泥质土层，具有含水率大，强度低，灵敏度大等特点，由于难以满足工程的需要，往往需要进行地基处理。传统的处理方法一般有排水固结法和深层水泥搅拌法两种。而排水固结法中的真空预压法由于具有加荷速度快，无需堆载材料，加荷中不会出现地基失稳，工期短、费用少等优点，近年来发展迅速。

真空预压加固地基是通过覆盖于地表的密封膜下采用真空射流泵抽真空，使密封膜内外形成一定的气压差，从而使地基土产生固结压力。即是在总应力保持不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法。因为真空预压是在负超静水压力下完成的排水固结，故为负压固结。工程中对处理后要求强度大于80 kPa的地基，常与堆载预压法联合使用。真空预压法适用于均质粘性土和含薄粉土夹层粘性土等地基的加固，尤其适用于新沉积和吹填的地基加固。

2　固结度计算

1)根据JTS 147—2—2009真空预压加固软土地基技术规程，由现场实测沉降资料，选取地面表层及深度7 m，13 m处的沉降标绘制成的沉降与时间关系曲线(见图1)，固结度计算公式如下：

当t→+∞时:

式中：St——满载t时间的实测沉降量；

S0——满载开始时的实测沉降量；

t——满载预压时间,从满载时刻算起；

S∞——最终沉降量；

α，β——计算参数，可根据实测资料确定。

地基的固结度可根据实测沉降资料按下式推算:

其中，Uε为t时间地基(应变)固结度，%。

根据时间与沉降关系，以t-t0为横坐标，以(t-t0)/(St-S0)为纵坐标绘制关联曲线(见图2)，可得：

β=0.001 778 93,α=0.039 291 0。

其中，S0为真空预压试抽气阶段的沉降量，1区S0可取371 mm。

经计算可得，S∞=933 mm。

实测最大沉降值为10月11日沉降数值St=800 mm。

故1区固结度：

同理1～5各个分区的固结度计算如表1所示。

表1　各分区固结度计算结果(一)

2)根据JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范，由现场实测沉降资料，固结度计算公式如下：

其中，s1，s2，s3分别为加荷停止后时间t1，t2，t3相应的竖向变形量，mm，且满足t2-t1=t3-t2。

根据1区实测沉降曲线选取3组不同时间节点，计算最终沉降量如表2所示。

表2　沉降量计算结果

最终沉降量基本相同，实测最大沉降值为10月13日沉降数值为800 mm。固结度则接近100%。

同理1～5各个分区的固结度计算如表3所示。

表3　各分区固结度计算结果(二)

3)根据室内土工试验结果，1区土层自上而下压缩模量如表4所示。

表4　1区土层自上而下压缩模量

计算得该区最终沉降量为794 mm。同理，其他区最终沉降量为：786.9 mm，822.67 mm，735.53 mm，771.58 mm。

表5　各分区固结度计算结果(三)

3　结语

众所周知，采用真空预压加固的软土多存在含水率高、孔隙比大、压缩性高、固结时间长、后期沉降大等特点，单纯采用常规真空预压法进行地基处理，很难使其固结度达到100%。从上述三种方法计算固结度结果分析可知，根据JTS 147—2—2009真空预压加固软土地基技术规程公式计算结果更接近理论值，而根据JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范计算结果往往偏大，导致为满足卸载条件而提前卸载，这对工程上来说是不利的，该种计算方法应慎用。同时，根据方法二计算时，三个时间节点的选取存在人为性，可能会导致计算结果出现不同的人计算同一组数据差别较大的情况，而根据方法一计算结果，则可避免这一情况。针对目前真空预压施工过程中常存在的人为停泵，导致沉降量偏小而计算固结度偏高情况，方法一比方法二对真空预压法地基处理的工程质量具有更强的可控性。

[1]JTS 147—2—2009，真空预压加固软土地基技术规程[S].

[2]JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

[3]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.

[4]《工程地质手册》编委会.工程地质手册[M].北京：中国建筑工业出版社，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

张光义(1986- )，男，助理工程师；陈立伟(1985- )，男，工程师

TU447

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