真空預(yù)壓軟基加固監(jiān)測(cè)的應(yīng)用與加固效果分析

袁 明 智

(天津市北洋水運(yùn)水利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津 300072)

以黃驊港某軟基加固項(xiàng)目為例，介紹地基監(jiān)測(cè)在軟基加固工程中的應(yīng)用。

1 監(jiān)測(cè)指標(biāo)與監(jiān)測(cè)儀器

1.1 地表沉降

通過(guò)測(cè)定地基沉降全過(guò)程的變化及其沉降量，從而推算不同時(shí)刻的應(yīng)變固結(jié)度，判斷不同階段土體的固結(jié)消散情況，測(cè)定地基沉降速率，以確定地基卸載時(shí)間。根據(jù)實(shí)測(cè)曲線，繪制沉降曲線推算總沉降量，從而求得工后殘余沉降及不均勻沉降量。

地表沉降監(jiān)測(cè)設(shè)備主要為沉降盤(pán)、刻度尺等，一般采用鋼結(jié)構(gòu)制作。沉降盤(pán)擺放完成后，做好防護(hù)措施及明顯標(biāo)識(shí)，以免施工時(shí)移位或傾倒。沉降盤(pán)底座與密封膜接觸應(yīng)鋪設(shè)一層土工布，防止密封膜破損。為計(jì)算地基加固綜合固結(jié)度，應(yīng)進(jìn)行插板期地基沉降測(cè)量。

沉降觀測(cè)采用水準(zhǔn)法測(cè)量，控制點(diǎn)標(biāo)高校核采用與國(guó)家三等以上水準(zhǔn)點(diǎn)閉合水準(zhǔn)測(cè)量的方法，精度二等。控制點(diǎn)標(biāo)高應(yīng)定期進(jìn)行復(fù)核，在校核中如果發(fā)覺(jué)所設(shè)置引用的控制點(diǎn)有變化，應(yīng)及時(shí)予以更正，避免引起觀測(cè)數(shù)據(jù)的偏差。

1.2 土體分層沉降

通過(guò)專用儀器探測(cè)預(yù)埋感應(yīng)片位置并與初始位置進(jìn)行分析計(jì)算各土層的沉降過(guò)程、沉降量及固結(jié)度。

分層沉降檢測(cè)儀器多采用磁環(huán)式分層沉降儀。在排水板施工完成后，利用鉆機(jī)成孔進(jìn)行埋設(shè)，且埋設(shè)必須在密封膜鋪設(shè)前完成。沉降管底端需要進(jìn)入粉土穩(wěn)定層。由于埋設(shè)儀器造成了儀器周?chē)馏w的擾動(dòng)，應(yīng)當(dāng)?shù)却車(chē)馏w穩(wěn)定一段時(shí)間之后，再將測(cè)量初始數(shù)值作為初值。

沉降觀測(cè)采用分層沉降儀，試抽真空期間沉降速率較大，1 d測(cè)量一次，穩(wěn)定抽真空期間一般3 d觀測(cè)一次，卸載前及特殊情況加密觀測(cè)。

表1 某加固區(qū)A1區(qū)表層沉降觀測(cè)成果

1.3 孔隙水壓力觀測(cè)

監(jiān)測(cè)土體中的孔隙水壓力，以此推算土體的強(qiáng)度變化、固結(jié)度與穩(wěn)定性。

2 加固效果分析

2.1 沉降觀測(cè)

從表1中可以看出，抽真空期間最大沉降1 596 mm，最小沉降1 318 mm;后期沉降速率最大1.88 mm/d,最小1.00 mm/d;綜合固結(jié)度最大88.8，最小83.3。滿足設(shè)計(jì)對(duì)沉降速率和固結(jié)度的要求。加固區(qū)按期卸載。

表2 某加固區(qū)A10區(qū)表層沉降觀測(cè)成果

由于本區(qū)跨度較長(zhǎng)，加固區(qū)沿內(nèi)陸向海岸地質(zhì)情況變化較大，在同樣加固條件下，加固效果區(qū)別較大。從表2中可以看出，在設(shè)計(jì)給定預(yù)估抽真空時(shí)間段內(nèi)，最大沉降1 511 mm，最小沉降1 161 mm;后期沉降速率最大3.88 mm/d,最小1.25 mm/d;綜合固結(jié)度最大85.1，最小75.5。對(duì)比設(shè)計(jì)對(duì)最終沉降速率和固結(jié)度的要求，尚有一些差距，經(jīng)研究決定延長(zhǎng)抽真空時(shí)間。

2.2 孔隙水壓力

孔隙水壓力計(jì)算：

u=k(fi2-f02)。

其中，u為孔隙水壓力，kPa；k為標(biāo)定系數(shù)，kPa/Hz2;fi為測(cè)試頻率，Hz；f0為初始頻率，Hz。

表3 孔隙水壓力消散情況

真空預(yù)壓前期孔隙水壓力消散較快，后趨于穩(wěn)定(見(jiàn)表3)。孔隙水壓力逐漸減小，有效應(yīng)力逐漸增大。真空預(yù)壓真空泵的開(kāi)啟應(yīng)逐次開(kāi)啟，避免因真空度突然加載過(guò)大，將粗砂吸入排水通道，造成堵塞。密封膜覆水應(yīng)控制在一定深度，覆水過(guò)高時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取排水措施，以便對(duì)加固區(qū)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)控制。尤其在冬季產(chǎn)生浮冰時(shí)，若伴有大風(fēng)，容易引起沉降標(biāo)倒伏。

表4 固結(jié)度計(jì)算表

2.3 固結(jié)度

地基在預(yù)壓荷載下的最終沉降、固結(jié)度等的推算方法有雙曲線法，三點(diǎn)法和Asaoka的方法，當(dāng)前計(jì)算以雙曲線法計(jì)算結(jié)果為主，其他方法作為參考。

以某加固區(qū)為例，推算沉降及固結(jié)度方法見(jiàn)表4，圖1。

3 結(jié)語(yǔ)

此軟基加固項(xiàng)目區(qū)域跨度長(zhǎng)，且加固區(qū)土體性質(zhì)及強(qiáng)度特征的復(fù)雜多變，造成部分區(qū)域未能按照設(shè)計(jì)要求，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將地基加固到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)延長(zhǎng)抽真空加固時(shí)間。由此可見(jiàn)，軟基加固監(jiān)測(cè)是加固施工質(zhì)量保證必不可少的一環(huán)，需要引起足夠的重視，通過(guò)軟基加固相關(guān)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，確保地基加固有效可控。