王路超

【摘要】在港區(qū)吹填工程完成之后，加快土地的利用價(jià)值，港區(qū)常常采用軟土地基處理的方法，使土體固結(jié)，達(dá)到軟土處理的效果，近年來采用真空預(yù)壓對(duì)軟粘土進(jìn)行處理取得了良好的效果，縮短了軟土地基自然固結(jié)的時(shí)間，為使土地盡快的投入使用創(chuàng)造了先決條件，本文針對(duì)真空預(yù)壓固結(jié)度在沉降、孔隙水壓力方面進(jìn)行計(jì)算分析。

【關(guān)鍵詞】吹填 真空預(yù)壓 固結(jié)度 軟土地基

1.引言

我國軟土地基的處理可以源于上世紀(jì)80年代，交通部一航局科研所、天津大學(xué)等單位對(duì)真空預(yù)壓法的加固機(jī)理（天津大學(xué)，陳環(huán)等，1981～1987）、施工工藝及設(shè)備進(jìn)行了研究，取得了突破性進(jìn)展，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，近年來真空預(yù)壓在港區(qū)土體處理上得到廣泛應(yīng)用，很好的解決了軟土地基上進(jìn)行港口建設(shè)工期短、質(zhì)量要求高的矛盾，在真空預(yù)壓固地基處理卸載標(biāo)準(zhǔn)中一般要求固結(jié)度按實(shí)測(cè)沉降曲線推算達(dá)到85%以上。本文結(jié)合工程實(shí)例從沉降、孔隙水壓力消散方面推算真空預(yù)壓的固結(jié)度，進(jìn)行驗(yàn)證性分析。

2.工程實(shí)例分析

2.1工程地質(zhì)情況

某真空預(yù)壓加固工程通過真空預(yù)壓前鉆孔資料揭露，該區(qū)主要地層自上而下分別描述如下：吹填土層①1淤泥，層底標(biāo)高-3.36米，層厚1.0～9.6米；①2淤泥質(zhì)粘土，夾層土；②1淤質(zhì)粉質(zhì)粘土，層底標(biāo)高-3.0～-8.41米，灰色，飽和；②2淤泥，為夾層或透鏡體，灰色，飽和；③淤泥，層底標(biāo)高-9.47～-12.18米，灰色，飽和；④淤泥質(zhì)粘土，層底標(biāo)高-13.59～-14.87米，灰色，飽和；⑤粉質(zhì)粘土，沼澤相沉積土層，揭露標(biāo)高-15.49米，灰色、灰黃色、夾有粉土團(tuán)粒。

2.2設(shè)計(jì)方案標(biāo)準(zhǔn)

按設(shè)計(jì)要求在鋪設(shè)0.4m水平砂墊層后打設(shè)塑料排水板，排水板呈正方形布置，間距0.90m，排水板打設(shè)標(biāo)高為-14.0m，在砂墊層中埋設(shè)濾管后鋪設(shè)塑料密封膜。鋪膜后抽氣使真空度不小于650mmHg，開始計(jì)時(shí)；采用真空預(yù)壓法加固，總預(yù)壓荷載不小于85kpa。卸載標(biāo)準(zhǔn)按實(shí)測(cè)沉降曲線推算的固結(jié)度大于85%；連續(xù)5天實(shí)測(cè)地表平均沉降速率不大于4.0mm/d。

3.固結(jié)度參數(shù)選取分析

3. 1沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)

在真空預(yù)壓加固處理中，沉降計(jì)算與沉降觀測(cè)是非常重要的，沉降是卸載要求的控制標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是計(jì)算固結(jié)度的數(shù)據(jù)依據(jù)。沉降觀測(cè)包括表面沉降觀測(cè)和分成沉降觀測(cè)，表面沉降觀測(cè)采用沉降板，對(duì)于成層軟土的沉降采用分層沉降觀測(cè)。進(jìn)行表面沉降觀測(cè)，以便了解沉降速率、總沉降量和平均固結(jié)度；進(jìn)行分層沉降觀測(cè)，可以了解各土層的壓縮情況，判斷加固達(dá)到的有效深度及各深度土層的固結(jié)程度，為沉降的研究及固結(jié)度的計(jì)算提供依據(jù)。

目前按照港口工程地基規(guī)范（JTS147-1-2010）7.3.2的三點(diǎn)法三點(diǎn)法進(jìn)行計(jì)算土層固結(jié)度，計(jì)算公式如下：

其中：—最終沉降量

、、—為相同時(shí)間間隔下的沉降量

—固結(jié)度%

—t時(shí)間下的沉降量

3.2孔隙水壓力數(shù)據(jù)

實(shí)測(cè)孔隙水壓力會(huì)更好的提供關(guān)于土體破壞情況的最早跡象，對(duì)于估計(jì)固結(jié)過程和確定加固區(qū)加載速率來說，測(cè)定孔隙水壓力也是一種常用手段。了解預(yù)壓過程中土體內(nèi)孔隙水壓力的變化，控制加載速率，保證加載的穩(wěn)定性，根據(jù)孔隙水壓力的變化過程線，可以推算出土層的加固系數(shù)及不同時(shí)間的固結(jié)度。

同時(shí)粘性土中的孔隙水壓力消散則相對(duì)較慢，對(duì)真空度的反應(yīng)相對(duì)滯后。利用孔隙水壓力觀測(cè)資料計(jì)算各測(cè)頭的固結(jié)度，計(jì)算公式如下：

其中： —固結(jié)度%

—孔隙水壓力實(shí)際消散值（kPa）

P —預(yù)壓荷載（kPa）

—預(yù)壓前超靜水壓力（kPa）

4.固結(jié)度數(shù)據(jù)分析與計(jì)算

4.1地表沉降

加固區(qū)內(nèi)布置地表沉降標(biāo)觀測(cè)點(diǎn)：本次地表沉降標(biāo)觀測(cè)由施工單位完成。地表沉降為打設(shè)塑料排水板期間的沉降和在預(yù)壓荷載作用下產(chǎn)生的沉降之和。從最后5天測(cè)量數(shù)據(jù)顯示已達(dá)到設(shè)計(jì)要求卸載標(biāo)準(zhǔn)，滿足設(shè)計(jì)提出的卸載要求。加固區(qū)平均沉降量如下：

區(qū)號(hào) 插板期間沉降（mm） 預(yù)壓期平均沉降量（mm） 累計(jì)沉降量（mm） 最后5天沉降速率

1區(qū) 590 1938 2528 4.0mm/d

2區(qū) 630 2025 2655 3.9mm/d

3區(qū) 520 2117 2637 4.0mm/d

4區(qū) 590 2276 2866 3.9mm/d

5區(qū) 640 2130 2770 3.5mm/d

4.2分層沉降

根據(jù)設(shè)計(jì)要求每個(gè)加固區(qū)內(nèi)各埋設(shè)一組分層沉降，沿不同土體深度埋設(shè)7個(gè)磁環(huán)，取1區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

按照文中3.1節(jié)給出的公式進(jìn)行分析，其1區(qū)各層固結(jié)度為85.3%、85.7%、85.4%、85.6%、85.3%、85.5%、85.6%，平均固結(jié)度達(dá)到了85.5%，依據(jù)同樣的方法，2區(qū)～5區(qū)的固結(jié)度分別為85.1%、85.0%、85.2%、85.0%，實(shí)測(cè)分層沉降曲線推算的固結(jié)度滿足設(shè)計(jì)卸載標(biāo)準(zhǔn)，加固效果明顯。

4.3孔隙水壓力

本次每個(gè)加固區(qū)內(nèi)布置孔隙水壓力1組，共計(jì)埋設(shè)孔隙水壓力計(jì)7個(gè)。埋設(shè)方法為鉆孔埋入法。在抽真空開始階段，孔隙水壓力消散很快，后期逐漸趨于平緩，變化不大。

從曲線上可以看出，由于土質(zhì)等條件的不同，各測(cè)頭的消散速率不一，消散值也有差異。滲透性強(qiáng)的土層，孔隙水壓力消散快，且對(duì)真空度反應(yīng)敏感。粘性土中的孔隙水壓力消散則相對(duì)較慢，對(duì)真空度的反應(yīng)相對(duì)滯后。利用孔隙水壓力觀測(cè)資料計(jì)算1區(qū)各測(cè)頭的固結(jié)度為84.4%、86.2%、85.8%、85.4%、85.3%、84.9%、85.3%，1區(qū)平均值為85.7%。依據(jù)同樣的方法，2區(qū)～5區(qū)的固結(jié)度分別為85.2%、85.1%、85.3%、85.2%。固結(jié)度計(jì)算結(jié)果與沉降計(jì)算結(jié)果基本相符。

5.結(jié)論

通過對(duì)工程地表沉降、分層沉降、孔隙水壓力方面數(shù)據(jù)的計(jì)算得出的固結(jié)度基本均在85%以上，5個(gè)區(qū)固結(jié)度的兩種計(jì)算結(jié)果基本趨于一致，能夠滿足卸載要求。

參考文獻(xiàn)：

1.《真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程》（JTS 147-2-2009），2009

2. 《港口工程地基規(guī)范》（JTS 147-1-2010 ） 2010

3. 《港口巖土工程勘察規(guī)范》（ JTS133-1-2010），2010