珠海地區(qū)某真空預壓軟基處理設計與監(jiān)測分析

(華南理工大學 廣東 廣州 510641)

一、工程概況

位于珠海地區(qū)的某地基場地內(nèi)的軟土平均厚度達到25m，其中淤泥層平均厚度為16.58m；而淤泥質(zhì)粘土的平均厚度為7.28m。本工程存在明顯的地基沉降問題，須采用合適的工程措施進行地基處理。

二、設計方案概述

(一)地基處理方案。參根據(jù)本項目的工程地質(zhì)條件及項目的實際情況，本工程采用真空堆載聯(lián)合預壓地基處理方案，方案內(nèi)容具體如下：(1)場地整平：地基處理前場地平整至標高+3.00m。(2)鋪設工作墊層：鋪設0.5m厚中粗砂作為施工機械的工作墊層。(3)泥漿攪拌樁密封墻：在每個區(qū)塊周邊設置泥漿攪拌樁作為真空預壓密封墻，采用雙排攪拌樁，樁徑70cm，樁間搭接20cm，樁長應穿過人工填土層進入淤泥層深度不少于1.5m。泥漿攪拌樁打設前應進行探摸，確定攪拌樁的深度。(4)水泥攪拌樁防護墻：在鄰近管線和既有建筑物的周邊設置水泥攪拌樁作為防護墻，采用雙排攪拌樁，樁徑70cm，樁間搭接20cm，樁長應至少為10m，且須穿過人工填土層進入淤泥層深度不少于1.5m。水泥攪拌樁打設前應進行探摸，確定攪拌樁的深度。(5)插設塑料排水板：設置塑料排水板作為豎向排水通道，塑料排水板采用SPB-B型板。排水板間距為1.0m，正方形布置。(6)鋪設水平濾管：鋪設一層真空濾管作為水平向排水通道，真空濾管采用軟式排水管，管體外包土工織物濾水層，并捆扎結(jié)實。水平濾管鋪設后應將排水板與濾管連接，要求排水板與濾管緊密接觸。排水板與濾管連接好后將真空管路埋于砂墊層頂面下約30cm深，濾管的水平間距不應大于2m。(7)真空預壓：設置真空泵群作為真空加壓系統(tǒng)，沿主管布置。試抽真空，當膜下真空度穩(wěn)定在80kPa后維持恒載預壓。(8)覆水預壓：覆水高度約1.0m?？衫谜婵毡贸槌龅乃M行堆載預壓，恒載期約60天，工期約90天。(9)卸載：由實測沉降曲線推算固結(jié)度不小于85%并且地面沉降連續(xù)十天小于2mm/d后即可卸去堆載隨后停泵卸載。

(二)監(jiān)測方案。為獲得真空預壓地基處理過程中地基土體變形、孔隙水壓力和軟土地基處理后的強度等有關(guān)信息，地基處理區(qū)域內(nèi)設置了相關(guān)監(jiān)測項目，其中包括：地表沉降觀測、分層沉降、測斜、孔隙水壓力觀測、地下水位觀測等監(jiān)測項目，以及加固前后鉆孔取土、加固前后十字板剪切試驗和加固后靜載荷試驗等檢測項目。

三、監(jiān)測分析

(一)固結(jié)度及工后沉降。由于設計最終沉降值是通過分層總和法計算得到的，而總和法并沒有考慮在真空預壓處理過程中土體物理力學性質(zhì)逐漸改善這一重要因素，因此運用依據(jù)實測數(shù)據(jù)估算最終沉降的方法(三點法及雙曲線法)計算固結(jié)度及工后沉降以作對比分析。

表1 各處理分區(qū)土體沉降及固結(jié)度分析

從上表計算結(jié)果表明，實際固結(jié)度未能達到理論值可能是由于Cv的變化引起的。在打設塑料排水板時，塑料排水板會對土體產(chǎn)生涂抹作用，使得以排水板中心一定范圍內(nèi)的軟土受到擾動致使Cv降低。而在設計過程中，Ut計算并沒有考慮涂抹作用，因此使得計算得到的理論固結(jié)度比實測固結(jié)度大。

此外，地基沉降計算等均假設預壓荷載能均勻地作用與塑料排水板深度范圍內(nèi)任意處，該假設可能是造成實測值與理論值存在較大誤差的主因。

(二)土體物理力學性質(zhì)。表中所示結(jié)果為淤泥層在加固前后物理力學性質(zhì)的對比，由表中數(shù)據(jù)可知：淤泥層的含水率、液性指數(shù)和粘聚力有較大改善。

表2 淤泥層加固前后物理力學性質(zhì)對比

(三)對周圍環(huán)境的影響。從表3對周邊道路及周邊建筑物的沉降及水平位移的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析可知，真空預壓使土體產(chǎn)生的側(cè)向變形不大，對周邊環(huán)境的影響較小。

表3 周邊環(huán)境沉降及水平位移監(jiān)測結(jié)果

四、結(jié)論

經(jīng)過地表沉降、分層沉降、孔隙水壓力以及水平位移等內(nèi)容的數(shù)據(jù)分析，最終可得出本真空預壓工程沒有達到預期效果的結(jié)論。其中有以下幾點原因：(1)設計時假設真空荷載能夠均勻地作用于塑料排水板深度范圍內(nèi)的所有土體單元，而從實際的孔隙水壓力觀測結(jié)果來看，這個假設不合理；(2)打設塑料排水板時的“涂抹作用”對固結(jié)時間有一定的影響；(3)真空預壓時間沒有達到設計要求的基本固結(jié)時間。