軟土加固關(guān)鍵技術(shù)與監(jiān)測(cè)方法研究

摘 要:真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法加固軟土地基既能有減小地基工后沉降，又能在很大程度上提高地基的承載能力。但要運(yùn)用該方法在實(shí)際工程施工中取得良好的加固效果，其合理的施工工藝的研究就十分重要。本文以真空聯(lián)合堆載預(yù)壓施工技術(shù)及監(jiān)測(cè)方法為研究對(duì)象，分析了其整個(gè)施工工藝流程和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，相信對(duì)同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞:真空聯(lián)合 堆載預(yù)壓法 施工工藝 監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào):TU7\t\t\t文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A\t\t\t文章編號(hào):1672-3791(2011)10(a)-0078-01

瑞典皇家地質(zhì)學(xué)院杰爾曼(w.Kjellman)教授于1952年首先提出真空預(yù)壓法加固地基的模型，其模型與目前常規(guī)的真空預(yù)壓加固軟土地基的工法基本相同。該法的提出引起了學(xué)術(shù)界和工程界的極大關(guān)注，我國(guó)在20世紀(jì)50年代末和20世紀(jì)60年代初開(kāi)始對(duì)這一方法進(jìn)行研究，但當(dāng)時(shí)沒(méi)能使之成功用于現(xiàn)場(chǎng)地基的加固。20世紀(jì)80年代，以交通部第一航務(wù)工程局為主，天津大學(xué)、南京水利科學(xué)院土工所參加的聯(lián)合攻關(guān)小組，對(duì)真空預(yù)壓加固軟土地基的施工工藝和設(shè)計(jì)方法等方面做了不少工作，成功地解決了水氣分離問(wèn)題，使膜下真空度穩(wěn)定在530Inln汞柱，先后在塘沽新港進(jìn)行了幾次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后獲得成功，并于1985年12月通過(guò)了國(guó)家技術(shù)鑒定。目前我國(guó)真空預(yù)壓法的工藝技術(shù)在真空度和大面積加固方面處于國(guó)際領(lǐng)先水平，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。此后該工法得到很大的發(fā)展，從單一的真空預(yù)壓法加固軟土地基發(fā)展到真空聯(lián)合堆載、真空聯(lián)合電滲、真空聯(lián)合降水、真空聯(lián)合碎石樁加固軟土地基等系列工法。

1 概述

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法加固軟土地基既能有減小地基工后沉降，又能在很大程度上提高地基的承載能力。但要運(yùn)用該方法在實(shí)際工程施工中取得良好的加固效果，其合理的施工工藝的研究就十分重要。真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法主要包括排水系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、場(chǎng)地填筑系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

(1)堆載前要采取可靠措施保護(hù)密封膜及密封查漏工作，防止堆載時(shí)刺破密封膜;(2)堆載底層部分應(yīng)選顆粒較細(xì)且不含硬塊狀的堆載物，如砂料等，這一點(diǎn)特別重要，一旦在土體填筑過(guò)程中造成真空膜的破壞，將影響土體的正常填筑。(3)選擇合適的堆載時(shí)間和荷重。堆載部分的荷重為設(shè)計(jì)荷載與真空等效荷載之差。如果堆載部分荷重較小，可一次施加;荷重較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)計(jì)算分級(jí)施加。(4)加固區(qū)內(nèi)差異沉降控制問(wèn)題。

2 施工工藝

施工前必須對(duì)欲加固區(qū)的土層分布進(jìn)行十分認(rèn)真的分析，特別是對(duì)含有硬夾層、透水性好的流沙層深厚復(fù)雜軟土地基，這些將影響抽真空的成敗與否，所以前期的地質(zhì)補(bǔ)勘工作很重要。補(bǔ)勘后就可以進(jìn)行施工準(zhǔn)備工作，測(cè)量放線、工設(shè)備及材料進(jìn)場(chǎng)、場(chǎng)地平整、挖四周排水溝，為后面的排水系統(tǒng)施工打好基礎(chǔ)。

2.1 排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)主要由豎向排水系統(tǒng)和水平排水系統(tǒng)兩大部分組成，下面分別論述。

(1)豎向排水系統(tǒng)。

真空負(fù)壓是通過(guò)打設(shè)在地基中的豎向排水體向下傳遞給土體的。豎向排水體有普通砂井、袋裝砂井、塑料排水板等形式，目前工程中應(yīng)用的最多的是塑料排水板。

(2)水平排水系統(tǒng)。

水平排水系統(tǒng)采用鋪設(shè)砂墊層，其材料采用透水性好的砂料、細(xì)碎石、砂礫石或復(fù)合土工材料褥墊。一般采用級(jí)配良好的中粗砂墊層，含泥量不大于3％，滲透系數(shù)不低于10～3cm/s，厚度一般為30cm～40cm。砂墊層應(yīng)該均勻、密實(shí)，表面平整，碾壓后經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)中密D>0.67就可以進(jìn)行元件埋設(shè)和豎向排水系統(tǒng)施工。

2.2 抽真空系統(tǒng)

抽真空系統(tǒng)包括主、濾管布置及鋪設(shè)，主管出膜裝置、抽真空設(shè)備與安裝。敷設(shè)濾管前，先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)量，然后按設(shè)計(jì)施工圖的幾何關(guān)系，放線主、濾管位置。濾管敷設(shè)前，對(duì)管子的接長(zhǎng)和交叉，應(yīng)事先加工二通、三通、四通軟接頭配件，以便施工時(shí)好用。施工操作員要特別注意管子連接部位的施工質(zhì)量，必須做到不漏氣。濾管的末端要用木塞或PVC圓板封死，然后套上預(yù)先縫制好的反濾管布套，再扎牢即可。

2.3 密封系統(tǒng)

密封系統(tǒng)主要包括真空膜及鋪設(shè)、密封溝開(kāi)挖與回填、真空膜保護(hù)及土層深部密封、拉裂縫處理等。真空膜鋪設(shè)前，要求派專人，逐一檢查場(chǎng)地表面，是否有尖銳器物，如鐵絲頭等，發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)清理，以免刺破密封膜而漏氣。而后在砂礫層上鋪設(shè)10cm厚的細(xì)砂，表面要求達(dá)到平整且壓實(shí)，然后鋪一層土工布，土工布的頂破強(qiáng)度要求≥1600N，然后再鋪真空膜。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加固軟基的監(jiān)測(cè)裝置，主要有膜下真空度和泵上真空度觀測(cè)的真空表，用于觀測(cè)加固場(chǎng)地沉降的沉降標(biāo)和測(cè)定地下孔隙水壓力的孔壓計(jì)、測(cè)斜儀、水位觀測(cè)孔、土體及塑料排水板中真空度等，埋設(shè)位置和數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求。

3.1 表面沉降觀測(cè)

表面沉降觀測(cè)目的，以了解沉降速率、總沉降量和地基平均固結(jié)度。表面沉降板的埋設(shè):在埋設(shè)點(diǎn)地面挖50cm×50cm×3cm的土坑，內(nèi)鋪50cm左右的黃砂，整平壓實(shí);將沉降板平放在坑內(nèi)，保證板面水平，并回填土整平壓實(shí);沉降板的金屬測(cè)桿、套管和接駁的垂直偏差率應(yīng)不大于1.5%，金屬測(cè)桿直徑為4cm，測(cè)桿應(yīng)與底板焊接為一體;套管采用塑料管，直徑為10cm，具有一定的強(qiáng)度和剛度。

3.2 水平位移觀測(cè)

土體水平位移是控制場(chǎng)地填筑速率的重要參數(shù)。由于真空預(yù)壓使場(chǎng)地中心形成負(fù)壓區(qū)，即相當(dāng)于土體上施加了圍壓，此時(shí)側(cè)向位移表現(xiàn)為向場(chǎng)地中心移動(dòng)的趨勢(shì)，有利于填土穩(wěn)定。而在堆載預(yù)壓加固填土?xí)r，水平位移主要是作為控制加荷速率、保證堆載安全的控制指標(biāo)。

3.3 孔隙水壓力觀測(cè)

與位移資料相比，實(shí)測(cè)孔隙水壓力會(huì)更好的提供關(guān)于土體破壞情況的最早跡象。對(duì)于估計(jì)固結(jié)過(guò)程和確定填土施工速率來(lái)說(shuō)，測(cè)定孔隙水壓力也是一種基本手段。了解抽填過(guò)程中土體內(nèi)孔隙水壓力的變化情況，主要是用來(lái)控制填土速率，判斷土體的整體穩(wěn)定性，根據(jù)測(cè)出的孔隙水壓力隨時(shí)間的變化過(guò)程線，反算土層的加固系數(shù)及不同時(shí)間的固結(jié)度，進(jìn)而推算土體加固強(qiáng)度的增長(zhǎng)情況，以確定下一級(jí)施加荷載的大小和時(shí)間，最終判定土體加固效果和加固的終止時(shí)刻。

3.4 分層沉降觀測(cè)

分層沉降觀測(cè)可以查明沉降發(fā)生的層位，為地基處理提供科學(xué)的依據(jù)。分層沉降觀測(cè)可以得到不同深度土層在加固過(guò)程中的沉降曲線，了解各土層的壓縮情況，判斷加固達(dá)到的有效深度及各深度土層的固結(jié)程度，為計(jì)算沉降的研究及設(shè)計(jì)提供驗(yàn)證的資料.

3.5 真空度觀測(cè)

膜下真空度的量測(cè)有助于了解真空壓力隨時(shí)間的變化情況，得到真空荷載隨時(shí)間的變化曲線;砂井中真空度的量測(cè)有助于了解真空度沿垂直排水通道中的傳遞規(guī)律及真空度的傳遞損失，判斷真空荷載在垂直方向上的分布情況、影響深度，判斷有效加固深度;淤泥中真空度的量測(cè)有助于了解在淤泥中真空度隨時(shí)間的發(fā)展過(guò)程，從而判斷淤泥的加固效果和固結(jié)程度。

參考文獻(xiàn)

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