牛建光，劉拴龍

(中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300220)

引言

預(yù)壓法按處理工藝可分為堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、真空和堆載聯(lián)合預(yù)壓，適用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥、沖填土等飽和黏性土地基。真空預(yù)壓是使密封膜下形成負(fù)壓，利用豎向排水通道和水平排水通道，使土體中的水和空氣排出，以增強(qiáng)土體抗剪強(qiáng)度和承載力，滿足工程使用要求。真空預(yù)壓法由于具有節(jié)省預(yù)壓材料，下降工程造價(jià)；固結(jié)快，工期短；施工簡(jiǎn)潔，工作效率高；加固深度較深等優(yōu)點(diǎn)，近年來在國(guó)內(nèi)外軟弱地基處理中得到了廣泛的應(yīng)用，地基處理加固效果良好。

《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2012）中規(guī)定真空預(yù)壓的膜下真空度應(yīng)穩(wěn)定地保持在86.7 kPa（650 mmHg）以上，且應(yīng)均勻分布，排水豎井深度范圍內(nèi)土層的平均固結(jié)度應(yīng)大于90 %。真空預(yù)壓地基最終豎向變形計(jì)算使用的沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ε可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值，無當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)時(shí)，ε可取1.0～1.3[1]。

為了控制施工質(zhì)量，滿足設(shè)計(jì)要求，在真空預(yù)壓施工過程中需要對(duì)膜下真空度、地基表層豎向變形、孔隙水壓力、地基土分層沉降、地下水位等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)情況，指導(dǎo)施工。地基處理完成后進(jìn)行效果檢測(cè)。

1 工程概述

1.1 場(chǎng)地位置

緬甸位于中南半島西部，東北部與中國(guó)相鄰，東接泰國(guó)和老撾，西北與印度和孟加拉國(guó)為界，西靠印度洋孟加拉灣和安達(dá)曼海。緬甸處于印度板塊與印支板塊之間，在地質(zhì)演化歷史上既具有發(fā)育的古生代沉積建造，又有較完整的中、新生代地層序列，然而它們之間又表現(xiàn)出明顯的分帶性，從而使緬甸在地層與構(gòu)造上具有明顯的分區(qū)性[2]。

仰光河由勃固（Pegu）河和密瑪加（Myitmaka）河在仰光匯合而成，注入東南40 km處的馬達(dá)班（Martaban）海灣。本工程位于緬甸蒂洛瓦地區(qū)，地處仰光河?xùn)|岸，距離河流入?？诩s30 km。

1.2 地質(zhì)概況

勘察結(jié)果表明，鉆探揭露深度內(nèi)土層分布較有規(guī)律，各土層分布特征分別敘述如下[3]：

1）沖填土層

沖填土（中砂）：灰黃色，松散狀，含少量粘粒，土質(zhì)不均。該填土層為新近吹填形成，層厚0.3～4.7 m。平均標(biāo)貫擊數(shù)N=3.8擊。

2）全新世沖積層

①粘土：灰黃色、褐黃色，軟塑狀，局部可塑狀，高塑性，夾淤泥質(zhì)土薄層與腐殖質(zhì)，表層含大量植物根系，土質(zhì)不均。該層分布連續(xù)，層厚1.5～6.6 m。平均標(biāo)貫擊數(shù)N=3.4擊。

上述第一大層的層底高程為4.66～-0.60 m。

3）全新世湖沼相沖積層

②1淤泥：灰色，流塑狀，高塑性，含腐殖質(zhì)，夾植物根系，土質(zhì)均勻。該層分布范圍小，層厚1.0～7.0 m。平均標(biāo)貫擊數(shù)N＜1.0擊。②2淤泥質(zhì)粘土：灰色、青灰色，軟塑狀，高塑性，含大量朽木及腐殖質(zhì)，土質(zhì)不均。該層分布連續(xù)，層厚5.1～15.5 m。平均標(biāo)貫擊數(shù)N=1.8擊。②3粘土：灰色、青灰色，軟塑狀，局部可塑狀，高塑性，夾淤泥質(zhì)土薄層，含少量朽木屑及腐殖質(zhì)，局部含大量朽木，土質(zhì)不均。該層分布連續(xù)，層厚4.0～11.6 m。平均標(biāo)貫擊數(shù)N=3.3擊。

上述第二大層的層底高程為-10.58～-17.98 m。

4）上更新世陸相沖積層

③1粘土：灰褐色、灰黃色、黃褐色及棕紅色，可塑～硬塑狀，高塑性，夾銹斑與朽木，局部混圓礫，土質(zhì)不均。該層分布連續(xù)，層厚1.0～8.6 m。平均標(biāo)貫擊數(shù)N=11.9擊。③2粉質(zhì)粘土：灰褐色、灰黃色及黃褐色，硬塑狀，中塑性，夾砂斑與銹斑，局部混少量粉細(xì)砂，土質(zhì)不均。該層分布不連續(xù)，層厚0.5～8.5 m。平均標(biāo)貫擊數(shù)N=11.3擊。③3粉土：灰色、褐灰色，稍密狀，土質(zhì)不均。該層層厚1.4～2.8 m。平均標(biāo)貫擊數(shù)N=12.5擊。③4粉土：褐灰色，中密～密實(shí)狀，局部混少量粉細(xì)砂，土質(zhì)不均。該層分布不連續(xù)，層厚0.45～7.2 m。平均標(biāo)貫擊數(shù)N=24.2擊。上述第三大層的層底高程為-18.98～-29.51 m。

5）上更新世陸相沖積層

④1細(xì)中砂：灰褐色、褐黃色，稍密～中密狀，含少量粘粒，土質(zhì)不均。該層分布不連續(xù)，揭示層厚0.8～11.5 m。平均標(biāo)貫擊數(shù)N=22.5擊。④2細(xì)中砂：灰褐色、褐黃色，密實(shí)狀，含少量粘粒，土質(zhì)不均。平均標(biāo)貫擊數(shù)N=47.5擊。

2 設(shè)計(jì)技術(shù)要求

本工程真空預(yù)壓區(qū)共分為Z1、Z2、Z3三個(gè)區(qū)，其中Z1區(qū)長(zhǎng)154.7 m，寬151 m；Z2區(qū)長(zhǎng)154.7 m，寬151 m；Z3區(qū)長(zhǎng)115.6 m，寬159 m。要求如下：

1）在原地層上鋪設(shè)一層砂墊層，作為水平排水體，砂墊層厚度應(yīng)高出交工高程1.4 m，作為預(yù)留沉降量。

2）打設(shè)塑料排水板，打設(shè)深度應(yīng)穿透軟土層，但不應(yīng)進(jìn)入下臥透水層。

3）埋深監(jiān)測(cè)儀器，包括地表沉降標(biāo)，分層沉降標(biāo)，孔隙水壓力計(jì)，水位計(jì)等。

4）荷載標(biāo)準(zhǔn)：膜下真空度穩(wěn)定地保持在85 kPa以上，連續(xù)抽真空有效時(shí)間160 d。

5）卸載標(biāo)準(zhǔn)：按實(shí)測(cè)沉降曲線推算的固結(jié)度大于90 %，連續(xù)5天實(shí)測(cè)平均沉降速率不大于1.5 mm/d。

6）卸載結(jié)束后，通過原位試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)價(jià)地基處理效果。

3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容分析

3.1 膜下真空度監(jiān)測(cè)

通過在場(chǎng)地布設(shè)真空表對(duì)膜下真空度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)真空度低于設(shè)計(jì)值時(shí)，及時(shí)通知施工單位查找漏點(diǎn)，恢復(fù)壓力，保證地基處理效果。為反映場(chǎng)地整體情況，每個(gè)預(yù)壓區(qū)設(shè)置11塊真空表進(jìn)行真空度監(jiān)測(cè)。下面以最具代表性的Z2區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制了真空度與時(shí)間關(guān)系曲線[4]，詳見圖1。

圖1 Z2區(qū)真空度—時(shí)間曲線

由圖1可知，該區(qū)的真空表在整個(gè)預(yù)壓期壓力值保持穩(wěn)定，真空度滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)真空表讀數(shù)下降時(shí)，曲線產(chǎn)生波動(dòng)，需及時(shí)查找原因（可能是場(chǎng)地存在漏點(diǎn)），保證施工過程正常進(jìn)行。

3.2 地基表層豎向變形監(jiān)測(cè)

通過在預(yù)壓區(qū)表層布設(shè)地表沉降標(biāo)，對(duì)地基表層豎向變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為反映整個(gè)場(chǎng)地的變化情況，每個(gè)預(yù)壓區(qū)設(shè)置16個(gè)地表沉降標(biāo)。下面以最具代表性的Z2區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制了沉降與時(shí)間關(guān)系曲線[5]，詳見圖2。

圖2 Z2區(qū)沉降—時(shí)間曲線

由圖2可知：

1）Z2區(qū)抽真空期最大沉降點(diǎn)為場(chǎng)地中心附近的D6點(diǎn)（沉降量為802 mm），最小沉降點(diǎn)為場(chǎng)地邊緣的D4點(diǎn)（沉降量為362 mm）。這是因?yàn)樵谡婵疹A(yù)壓區(qū)邊緣，由于真空度會(huì)向外部擴(kuò)散，其加固效果不如中部，所以為了使預(yù)壓區(qū)加固效果比較均勻，預(yù)壓區(qū)應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)輪廓線，并不小于3 m。

2）在真空預(yù)壓后期階段，隨著沉降速率的減緩，沉降逐漸趨于穩(wěn)定。在達(dá)到設(shè)計(jì)要求卸載條件時(shí)，依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)沉降曲線，利用雙曲線法計(jì)算加固土層的最終沉降量和固結(jié)度。經(jīng)計(jì)算，插板期間平均沉降量為141 mm，真空預(yù)壓階段推算的平均最終沉降量為713 mm，施工期間總沉降量平均值為854 mm。

3）依據(jù)實(shí)測(cè)沉降曲線推算的最終沉降量與理論計(jì)算的沉降量有明顯的差別，分析原因?yàn)槿狈υ摰貐^(qū)真空預(yù)壓地基當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ε取值為1.0～1.3偏于保守。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ε取值為0.9時(shí)，則實(shí)測(cè)沉降曲線推算的最終沉降量與理論預(yù)估沉降量基本吻合[6]。

3.3 分層沉降標(biāo)監(jiān)測(cè)

分層沉降標(biāo)由PVC管和磁環(huán)組成，通過監(jiān)測(cè)磁環(huán)的變化來監(jiān)測(cè)各土層的沉降情況。每組布置7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別布置在高程7 m、4 m、1 m、-2 m、-5 m、-8.5 m、-11 m處。下面以最具代表性的Z2區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制了分層沉降與時(shí)間曲線[7]，詳見圖3。

圖3 Z2區(qū)分層沉降—時(shí)間曲線

由圖3可知，分層沉降速率最大處為高程-2 m的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)土層為淤泥質(zhì)黏土層；表層7 m的監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量最大，該點(diǎn)反映了地面以下各層的累計(jì)沉降量，與附近的地表沉降標(biāo)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本一致。

3.4 孔隙水壓力監(jiān)測(cè)

孔隙水壓力計(jì)每組布置7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別布置在高程5 m、2 m、-1 m、-4.5 m、-8 m、-11.5 m、-15 m處。通過監(jiān)測(cè)不同深度孔隙水壓力計(jì)的數(shù)值變化情況，可以反映地基土的孔隙水壓力消散和有效應(yīng)力增加的情況。下面以最具代表性的Z2區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制了孔隙水壓力與時(shí)間曲線[7]，詳見圖4。

圖4 Z2區(qū)孔隙水壓力—時(shí)間曲線

由圖4可知：施工開始階段，各層土孔壓消散較快，特別是上層土，受抽真空壓力較大，反應(yīng)靈敏，孔壓斜率大，隨深度的增加，真空壓力的影響逐漸減弱。隨著抽真空的進(jìn)行，各土層的孔壓曲線趨于平緩，各土層孔壓值相對(duì)固定。根據(jù)孔壓的消散情況，結(jié)合地表沉降標(biāo)數(shù)據(jù)，為真空預(yù)壓卸載時(shí)間提供參考。

4 檢測(cè)數(shù)據(jù)分析

為了檢測(cè)真空預(yù)壓地基處理的效果，在每個(gè)區(qū)域的中心點(diǎn)附近，在地基處理前后分別進(jìn)行了十字板剪切試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、原狀土樣的采取，室內(nèi)土工試驗(yàn)等。

4.1 原位測(cè)試結(jié)果分析[7]

為判斷場(chǎng)地的處理效果，地基處理前后分別進(jìn)行了十字板剪切試驗(yàn)，試驗(yàn)成果見圖5。

圖5 處理前后十字板剪切強(qiáng)度—高程曲線

由圖5可知：地基處理后，軟弱土層十字板剪切強(qiáng)度明顯增加，平均值由36.5 kPa增加到47.9 kPa，平均增加31 %。③1粘土層十字板剪切強(qiáng)度變化不大，原因是該土層埋藏較深，真空預(yù)壓法有效處理深度約20 m。

4.2 室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果分析

地基處理前后對(duì)各土層分別采取原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)試驗(yàn)[8]，包括含水率、孔隙比、液性指數(shù)、粘聚力、摩擦角、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、壓縮模量等，試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表1和表2。

表1 加固前后土層物理指標(biāo)對(duì)比

表2 加固前后土層力學(xué)指標(biāo)對(duì)比

由表1和表2可知，加固后原軟弱土層的物理力學(xué)指標(biāo)有了較大的提高，土質(zhì)得到了改善。③1粘土層的各項(xiàng)指標(biāo)變化不大。

5 結(jié)語(yǔ)

真空預(yù)壓區(qū)邊緣加固效果不如中部，為了使預(yù)壓區(qū)加固效果比較均勻，預(yù)壓區(qū)應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)輪廓線，并不小于3 m。理論計(jì)算沉降量時(shí)，沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ε的取值至關(guān)重要，根據(jù)本次監(jiān)測(cè)可知，該地區(qū)的沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ε取0.9是合適的。

通過對(duì)真空預(yù)壓過程場(chǎng)地真空度、沉降標(biāo)、孔隙水壓力等監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)情況，有效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，保證了加固效果。通過檢測(cè)結(jié)果可知，本次真空預(yù)壓對(duì)淤泥、淤泥質(zhì)土的加固效果明顯，有效處理深度約20 m，對(duì)深層粘土層的加固效果一般。

通過對(duì)真空預(yù)壓全過程的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)，該方法適用于緬甸蒂洛瓦地層的地基處理，加固效果良好。為后續(xù)同類工程優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)約成本積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。