真空排水预压法加固软土地基的现场监测与分析

2018-01-25赵云

建材与装饰 2018年3期

赵云

（江西理工大学建筑与测绘工程学院江西赣州 341000）

随着东南沿海城市的开发建设，城市用地变得非常紧张，因此存在越来越多的由围海造陆形成的吹填土地基。但是吹填土具有含水率高、压缩性高、渗透性低以及承载能力极低等特点[1]。在自然状态下吹填土可在自重应力作用下完成固结，但是要达到工程建设要求的固结度，这个过程需要长达几十年，甚至更久，显然这不能满足城市建设的需求，为了加快固结速度，工程上常采用真空真空排水预压法。先在土体中插入排水板，增加土体内的排水通道，并且极大地缩短了排水的路径。本文结合台州东部新区某软基处理工程，对沉降量、孔隙水压力等问题进行探讨。

1 工程概况

1.1 工程地质条件

台州东部新区某软基处理工程位于台州湾循环经济产业集聚区。本文对现场七个小区块进行监测分析，分别是吹填淤泥区I、II、III（处理深度 3m），泥浆池 I、II区（处理深度 5m），河道 I、II区（处理深度 10m）。本工程排水板采用B型排水板，断面尺寸为40mm×100mm，长度3～10m，正方形布置，间距0.7m。水平排水体采用真空塑料管，插板后上覆密封膜进行抽真空，抽真空时间不小于100d，真空预压提供的预压荷载约80kPa以上，加载过程示意图如图1所示。

图1 真空预压加载过程示意图

1.2 监测方案

真空预压监测的主要目的是为了进行信息化施工，确保施工期间地基稳定及加固地基卸载时计算的工后沉降和固结度满足设计要求。这里重点讨论沉降监测和孔隙水压力监测。

沉降的监测由两部分组成，分别是插板期间的沉降和插板后真空预压引起土体的沉降[2]。本工程在每个预压分区中间和两短边中点位置布设地表沉降监测点，通过对区块三个监测点的高程变化观测，然后计算出每个监测点的沉降量，取平均值作为该区块的沉降量。孔隙水压力的监测采用的是振弦式孔隙水压力计及专用的ZXY-Ⅱ型数字频率，在每个预压分区中心设置1组孔隙水压力计。插板后埋设孔隙水压力计，处理深度3m和5m区域埋设3只（深度分别为1.0m、3.0m、5.0m），处理深度10m区域埋设5只（深度分别为1.0m、3.0m、5.0m、7.0m、9.0m）。

2 现场监测

2.1 沉降监测

吹填淤泥Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区、泥浆池Ⅰ、Ⅱ区和河道Ⅰ、Ⅱ区以开始抽真空起，分别进行了66d、75d和60d的沉降监测。

在真空预压前土体就已经有沉降，即插板期间的沉降量。由监测数据可知经过5、6年晾晒后，处理深度为3m的吹填淤泥插板期间的沉降为5～6cm，处理深度为5m的泥浆池区会达到7cm左右。河道区为新填土，且处理深度为10m，插板期间的沉降达到23～30cm。由于吹填淤泥区的土质不同，沉降速率也有很大的差别。大约在40d后吹填淤泥区的沉降速率开始变缓，后期沉降速率基本稳定在1mm/d。泥浆池区沉降速率在45d左右变缓，后期沉降速率稳定在2mm/d。河道区沉降速率保持较快（3～4mm/d）。吹填淤泥各区块总沉降量相差较大，不均匀沉降现象明显，其他区块总沉降量则相差不大。

2.2 孔隙水压力监测

土体中孔隙水压力变化是了解加载状态的重要手段[3]。选取了吹填淤泥Ⅱ区（处理深度3m）、泥浆池Ⅰ区（处理深度5m）孔隙水压力值进行分析。

各层的孔压值随时间不断消散，深度为1m的土层孔压减小的幅度最大，且前期的变化速率快，10d左右变化速率减慢，孔压值基本稳定在一定范围之内。深度为3m的孔压值变化较小，5m处则更小。这些现象都说明了抽真空的效果顺着排水板在不断向下传递，浅部土层孔隙水压力越小吸力越大，排水效果越好。相反，土层越深孔隙水压力越大，且变化很小，真空预压效果会明显减弱，排水量和沉降也相应变小。