真空聯合堆載預壓法軟基處理監測結果分析

文/馬麗珠

1 前言

真空聯合堆載預壓法結合真空預壓和堆載預壓，堆載引起土體內的超孔壓升高，抽真空使得地表和排水板內的超孔壓降低，從而增加孔壓差，能加速孔隙水的排出、填筑速度，減少側向位移，該軟基處理方法在大面積深厚軟基處理中廣泛應用。為了下一步施工推進并分析研究軟基處理效果，需對真空聯合堆載預壓進行全過程監測及分析。

2 工程概況

2.1 項目概況

擬建項目位于橫琴國際居住區，由S1～S4 四個片區用地組成，用地面積合計為4.1km2。項目主要內容為片區市政基礎設施配套建設，本次設計范圍S1、S4片區，包含13 條城市支路，道路總長9.1km；2 條排洪渠，長度共766m。

2.2 工程地質

場地處于沖（堆）積平原地貌，地形較平坦，高程為2.7～4.61m，高差約1.9m。軟土主要為2～3 層淤泥，層頂埋深為2～10.3m，層頂高程為-6.61～1.23m，厚度為7.2～30.5m，平均厚度為19.81m。

2.3 軟基處理方案

一般路基段采用真空聯合堆載預壓法處治，路基和管廊帶范圍為堆載預壓；排洪渠及愛琴路箱涵范圍為真空預壓，不堆載（方便反開挖）。塑料排水板正方形布置，間距為1m，長度為10～25m。軟基處理技術要求：路面設計使用年限（15年）內工后沉降≤50cm；橋及山體過渡段工后沉降≤20cm；淤泥固結度要求：道路≧90%，排洪渠≧85%[1]。

2.4 監測方案

監測一般沿路縱向100m 左右布置一個監測斷面，分為一般斷面和重點斷面。監測內容主要有：地表沉降及沉降速率、土體孔隙水壓力、膜下真空度、兩側土體深層水平位移。軟基處理總工期180 天，填土期60 天，滿載抽真空期120 天。

3 監測結果分析

3.1 原地表沉降監測

抽真空施工開始后，隨著真空荷載的增加，測點沉降量逐漸增大，沉降量在抽真空初期較大。隨著時間的延續和真空壓穩定后，地表沉降逐漸減小；后續膜上填土(石屑)加載，測點沉降速率逐漸加大，待填土加載完成后，沉降速率再次逐漸減小，趨向于穩定狀態。

截至抽真空施工7 個月，監測數據顯示，累計沉降量為1375.5～2618.2mm，平均沉降量為1824.3mm。原地表沉降監測值與設計值偏差-82.7～41.8cm，平均偏差-14.9cm，實測沉降量設計預估沉降量基本吻合，具體如圖1所示[2]。

圖1 監測斷面垂直位移監測點荷載-時間-沉降過程線圖

3.2 土體孔隙水壓力監測

堆載前，軟基土體隨抽真空施工的不間斷，孔隙水壓力呈現持續消散趨勢，但消散速率逐漸減緩，膜上墊層堆載施工開始后，當加載施工產生的荷載大于真空負壓，孔隙水壓力會表現為增大。滿載后，在抽真空作用下，孔隙水壓力再次下降并趨向于相對穩定。隨抽真空施工的不間斷延續，與初始孔壓相比，淺層土體孔隙水壓力降低，深層土體孔隙水壓力表現為上升，軟基處理深度中部土體孔隙水壓力趨于降低，但變化相對較小。

在真空聯合堆載預壓處理過程中，軟基土體發生固結變形，有效應力逐漸提高，但由于土層各處的滲透性、排水板及砂墊層等排水通道的通暢與否等多種因素在不同程度上影響孔隙水壓力的消散；另外，排水板的插設深度、孔隙水壓力計與排水板的距離以及抽真空的施工強度等因素對布置于軟基土體各高程位置的孔隙水壓力計讀測數據變化波動也會產生較大影響，如圖2所示[3]。

圖2 監測點荷載-時間-孔隙水壓力變化過程線

整體上，在真空聯合堆載預壓施工期間，軟基土體孔隙水壓力上升及消散變化符合一般性規律。

3.3 膜下真空度監測

開始抽真空施工后，膜下真空度穩壓至-80KPa的時長在5～10 天左右，存在一定的穩壓變化波動，表現為前急后緩，逐步穩壓至-80KPa，符合密封膜下抽真空施工的一般性規律。

真空穩壓驗收后，在持續抽真空施工過程中，膜下真空荷載穩壓情況良好，各監測點真空度觀測結果基本穩壓在80～93.2KPa 之間。但是，在第三方膜下真空度監測過程中也發現因不明原因造成的穩壓暫時不足情況，如千祿道膜下真空度監測點ZK1、ZK2在2017年3月4日觀測中發現真空穩壓不足情況，第三方及時向施工方反饋，施工方隨即采取相應措施處理后，膜下真空度逐漸恢復穩壓至-80KPa，如圖3所示。

圖3 軟基處理真空荷載-時間變化過程線圖

3.4 內部水平位移監測

IN1 監測點路基邊坡深層土體在抽真空初期先向路基外側位移，隨抽真空施工的不間斷持續及堆載施工的進行，地基各土層出現壓縮沉降，預壓產生的有效應力使得路基土體產生向內的明顯收縮變形，位移變形量隨土層深度增加逐漸減弱，符合真空聯合堆載預壓軟土地基內部水平位移變化的一般性規律。土體傾斜位移主要表現在孔深5m 以內的相對淺層土體，孔深5m 以下深層土體位移變化沒有明顯趨勢性變化跡象，符合一般性規律。施工期間，內部水平位移監測點IN1 孔內不同高程處位移速率均未超出5mm/天的設計預警值，如圖4所示。

圖4 測斜管監測點IN1 垂直路基軸線(A+)方向位移-深度曲線

目前，觀測數據在較小范圍內波動，說明該位置路基深層土體結構較為穩定，各高程位置路基土體水平位移并不顯著。

4 結語

沉降量：實測沉降量與設計預估沉降量基本吻合。孔隙水壓力：在真空聯合堆載預壓施工期間，軟基土體孔隙水壓力上升及消散變化符合一般性規律。膜下真空度：開始抽真空施工后，膜下真空度穩壓至-80KPa 的時長在5～10 天左右，存在一定的穩壓變化波動，表現為前急后緩，逐步穩壓至-80Kpa，符合密封膜下抽真空施工的一般性規律。水平位移監測：土體傾斜位移主要表現在孔深5m 以內的相對淺層土體，孔深5m 以下深層土體位移變化沒有明顯趨勢性變化跡象，符合一般性規律。

依據監測數據對軟土地基處理區域范圍內工后沉降、土體固結度的推算結果以及實測原地表沉降速率變化情況，真空聯合堆載預壓軟基處理效果滿足設計文件規定的卸載標準，可以適時進行卸載，并報請相關單位審核。