真空排水預壓法加固軟土地基的現場監測與分析

趙云

（江西理工大學建筑與測繪工程學院 江西贛州 341000）

隨著東南沿海城市的開發建設，城市用地變得非常緊張，因此存在越來越多的由圍海造陸形成的吹填土地基。但是吹填土具有含水率高、壓縮性高、滲透性低以及承載能力極低等特點[1]。在自然狀態下吹填土可在自重應力作用下完成固結，但是要達到工程建設要求的固結度，這個過程需要長達幾十年，甚至更久，顯然這不能滿足城市建設的需求，為了加快固結速度，工程上常采用真空真空排水預壓法。先在土體中插入排水板，增加土體內的排水通道，并且極大地縮短了排水的路徑。本文結合臺州東部新區某軟基處理工程，對沉降量、孔隙水壓力等問題進行探討。

1 工程概況

1.1 工程地質條件

臺州東部新區某軟基處理工程位于臺州灣循環經濟產業集聚區。本文對現場七個小區塊進行監測分析，分別是吹填淤泥區I、II、III（處理深度 3m），泥漿池 I、II區（處理深度 5m），河道 I、II區（處理深度 10m）。本工程排水板采用B型排水板，斷面尺寸為40mm×100mm，長度3～10m，正方形布置，間距0.7m。水平排水體采用真空塑料管，插板后上覆密封膜進行抽真空，抽真空時間不小于100d，真空預壓提供的預壓荷載約80kPa以上，加載過程示意圖如圖1所示。

圖1 真空預壓加載過程示意圖

1.2 監測方案

真空預壓監測的主要目的是為了進行信息化施工，確保施工期間地基穩定及加固地基卸載時計算的工后沉降和固結度滿足設計要求。這里重點討論沉降監測和孔隙水壓力監測。

沉降的監測由兩部分組成，分別是插板期間的沉降和插板后真空預壓引起土體的沉降[2]。本工程在每個預壓分區中間和兩短邊中點位置布設地表沉降監測點，通過對區塊三個監測點的高程變化觀測，然后計算出每個監測點的沉降量，取平均值作為該區塊的沉降量。孔隙水壓力的監測采用的是振弦式孔隙水壓力計及專用的ZXY-Ⅱ型數字頻率，在每個預壓分區中心設置1組孔隙水壓力計。插板后埋設孔隙水壓力計，處理深度3m和5m區域埋設3只（深度分別為1.0m、3.0m、5.0m），處理深度10m區域埋設5只（深度分別為1.0m、3.0m、5.0m、7.0m、9.0m）。

2 現場監測

2.1 沉降監測

吹填淤泥Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區、泥漿池Ⅰ、Ⅱ區和河道Ⅰ、Ⅱ區以開始抽真空起，分別進行了66d、75d和60d的沉降監測。

在真空預壓前土體就已經有沉降，即插板期間的沉降量。由監測數據可知經過5、6年晾曬后，處理深度為3m的吹填淤泥插板期間的沉降為5～6cm，處理深度為5m的泥漿池區會達到7cm左右。河道區為新填土，且處理深度為10m，插板期間的沉降達到23～30cm。由于吹填淤泥區的土質不同，沉降速率也有很大的差別。大約在40d后吹填淤泥區的沉降速率開始變緩，后期沉降速率基本穩定在1mm/d。泥漿池區沉降速率在45d左右變緩，后期沉降速率穩定在2mm/d。河道區沉降速率保持較快（3～4mm/d）。吹填淤泥各區塊總沉降量相差較大，不均勻沉降現象明顯，其他區塊總沉降量則相差不大。

2.2 孔隙水壓力監測

土體中孔隙水壓力變化是了解加載狀態的重要手段[3]。選取了吹填淤泥Ⅱ區（處理深度3m）、泥漿池Ⅰ區（處理深度5m）孔隙水壓力值進行分析。

各層的孔壓值隨時間不斷消散，深度為1m的土層孔壓減小的幅度最大，且前期的變化速率快，10d左右變化速率減慢，孔壓值基本穩定在一定范圍之內。深度為3m的孔壓值變化較小，5m處則更小。這些現象都說明了抽真空的效果順著排水板在不斷向下傳遞，淺部土層孔隙水壓力越小吸力越大，排水效果越好。相反，土層越深孔隙水壓力越大，且變化很小，真空預壓效果會明顯減弱，排水量和沉降也相應變小。

3 結論

（1）真空排水預壓法在插板期間就會產生很大的沉降，本工程達到總沉降量的1/4～1/3。插板期間的沉降受吹填土的晾曬時間和插板深度的影響，吹填后土體晾曬時間越短，插板深度越深，則沉降量越大。

（2）真空預壓前期沉降速率較快，對處理深度較淺的區塊在歷時40d左右沉降會出現拐點，沉降速率會放緩。處理較深的區塊則沒有出現拐點，沉降速率一直較快。

（3）土體中的孔隙水壓力會隨著時間不斷消散，隨深度的增加消散率會不斷減小。且上層的土體孔隙水壓力達到穩定的時間比下層土體達到穩定的時間要短，說明了抽真空的效果向下傳遞需要一定的時間，且上層土的固結比下層要快。

[1]婁炎.真空排水預壓法加固軟土技術[M].北京：人民交通出版社，2002.

[2]孫立強，閆澍旺.吹填土地基在真空預壓插板期間的沉降計算[J].水利學報，2010（5）：588～594.

[3]朱建才，溫曉貴，龔曉南.真空排水預壓加固軟基中的孔隙水壓力消散規律[J].水利學報，2004（8）：123～128.