真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法處理軟土地基監(jiān)測(cè)技術(shù)

黎海堅(jiān) 林佑華

(1.贛州開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)投資集團(tuán)公司，江西 贛州 341000; 2.江西省高速公路物資有限公司，江西 南昌 330013)

1 工程情況

某變電站場(chǎng)地下有含水量高(56.07%)、壓縮性大(Es0.1－0.2=1.66 MPa)、厚度大于20 m的淤泥及淤泥質(zhì)粉細(xì)砂土層。為了承載能力和穩(wěn)定性，采用低位真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法進(jìn)行軟基處理。

為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素，有效地控制施工速率，確保在施工過(guò)程中大面積地基的穩(wěn)定性，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定不同時(shí)間的沉降和固結(jié)度，推算地基的最終沉降量，以分析加固效果，對(duì)真空聯(lián)合堆載預(yù)壓固結(jié)全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及布置

各監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的具體位置如圖1所示，布置數(shù)量見(jiàn)表1。

圖1 監(jiān)測(cè)平面布置圖

表1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及布置點(diǎn)數(shù)

2.1 孔隙水壓力監(jiān)測(cè)

觀測(cè)孔隙水壓力的增長(zhǎng)和消散，用來(lái)分析固結(jié)度、強(qiáng)度增長(zhǎng)和地基穩(wěn)定性，從而控制加載速率，避免堆載過(guò)快而造成地基破壞，并為預(yù)壓后卸載提供依據(jù)。孔隙水壓力觀測(cè)的測(cè)點(diǎn)根據(jù)場(chǎng)地軟土層的分布情況進(jìn)行布置。根據(jù)場(chǎng)地形態(tài)，均勻布置3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，其中場(chǎng)區(qū)中央位置斷面布設(shè)3個(gè)孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔，兩邊斷面各布設(shè)1個(gè)孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔，共計(jì)5個(gè)孔隙水壓力監(jiān)測(cè)孔。孔隙水壓力傳感器布置在壓縮變形和剪切變形較大的部位，每個(gè)觀測(cè)孔沿豎向布置約每4 m設(shè)1個(gè)傳感器，每孔約5個(gè)，具體將視軟土厚度變化情況進(jìn)行調(diào)整。

2.2 水位觀測(cè)

采用專用的水位測(cè)量?jī)x和水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)，儀器埋設(shè)和觀測(cè)方法為:在插板后埋設(shè)水位管，采用鉆孔導(dǎo)孔埋設(shè)，鉆孔垂直偏差率應(yīng)不大于1.5%，成孔后清孔，將水位管放置于鉆孔中，待孔側(cè)土回淤穩(wěn)定后，并測(cè)量水位初始標(biāo)高。

2.3 水平位移觀測(cè)

地表水平位移:在場(chǎng)區(qū)周邊設(shè)置邊樁位移觀測(cè)點(diǎn)，根據(jù)觀測(cè)成果分析各土體表層的側(cè)向位移方向及數(shù)量，觀測(cè)標(biāo)志采用混凝土澆筑基礎(chǔ)，內(nèi)埋設(shè)鐵件，表面與原地面齊平，上刻“+”字標(biāo)志。用測(cè)釬作為照準(zhǔn)目標(biāo)，進(jìn)行表層位移觀測(cè)。為及時(shí)掌握?qǐng)鰠^(qū)外側(cè)坡角處的位移量，在處理區(qū)邊界中部外2 m處布置一個(gè)水平位移觀測(cè)點(diǎn)，每條邊界布設(shè)一組，共計(jì)4組共4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。

深層水平位移:為掌握?qǐng)鰠^(qū)外側(cè)不同深度、不同土層處土體側(cè)向變形量，尤其是嚴(yán)格控制邊界處變形量，在處理區(qū)邊界外2 m處布置深層水平位移觀測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)位靠近邊樁位移觀測(cè)點(diǎn)，利用測(cè)斜儀測(cè)定。共布置3個(gè)測(cè)斜孔。測(cè)斜孔深度約為22 m。

2.4 沉降觀測(cè)

地表沉降:觀測(cè)地基的沉降量和沉降速率，按約900 m2布置一個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，沉降板豎管的垂直度偏位不大于2%，場(chǎng)地平整到4.5 m時(shí)埋設(shè)地面沉降標(biāo)，按場(chǎng)地對(duì)稱軸線布置，每(30×50)m2布置一個(gè)觀測(cè)標(biāo)，場(chǎng)地對(duì)稱軸線布置，共布置約32個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。第二層真空膜鋪設(shè)后在對(duì)應(yīng)的位置重新埋設(shè)沉降標(biāo)，埋設(shè)之前先在膜上鋪細(xì)砂200 mm。地表沉降觀測(cè)標(biāo)由底板和沉降桿組成，尺寸由現(xiàn)場(chǎng)確定，整體結(jié)構(gòu)要求平穩(wěn)，沉降桿采用鋼管制作，兩頭制作螺絲接頭，鋼管與底板連接焊死，鋼管可隨堆載高度變化而及時(shí)接長(zhǎng)。

分層沉降:測(cè)量不同深度土層的沉降曲線，用來(lái)判斷有效加固深度及各個(gè)深度的固結(jié)程度。分層沉降觀測(cè)采用沉降觀測(cè)儀。根據(jù)場(chǎng)地形態(tài)，布置2個(gè)分層沉降監(jiān)測(cè)孔;垂向布置，每隔約3 m布置一個(gè)沉降磁環(huán)，若土層厚度不等于3 m則適當(dāng)增減沉降環(huán)數(shù)量，每孔約7個(gè)沉降環(huán)。孔深22 m左右。

2.5 膜下真空度及隨深度的傳遞監(jiān)測(cè)

得到真空荷載隨時(shí)間的變化曲線，要求真空壓力測(cè)點(diǎn)位置埋設(shè)在相鄰兩濾管之間的砂層中，在一塊加固區(qū)的膜下真空度測(cè)頭至少放置5個(gè)，四個(gè)角上和中心各放置1個(gè)，加固區(qū)面積較大時(shí)加密測(cè)點(diǎn)。根據(jù)DB J15-38-2005建筑地基處理技術(shù)規(guī)范規(guī)定的約1 600 m2埋設(shè)一個(gè)真空測(cè)頭的要求，測(cè)頭設(shè)置在排水砂墊層中，在場(chǎng)區(qū)內(nèi)均勻布置38個(gè)真空測(cè)頭。在淤泥中預(yù)埋真空度測(cè)頭時(shí)，平面方向上測(cè)頭置于等邊三角形的重心處，垂直方向上使埋設(shè)鉆桿處于鉛垂線，深度上盡量與垂直排水通道的相應(yīng)測(cè)頭深度一致。

2.6 高程測(cè)量

對(duì)于每個(gè)區(qū)必須進(jìn)行20 m×20 m網(wǎng)格高程測(cè)量，在施工過(guò)程中應(yīng)測(cè)的高程有:施打塑料排水板前后砂面高程;真空—堆載聯(lián)合預(yù)壓最終高程;碾壓整平后高程。

3 監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)頻率

3.1 孔隙水壓力觀測(cè)

加載的控制標(biāo)準(zhǔn)為∑ΔU/ΔP≤50%。抽真空加載時(shí)每天觀測(cè)1次;填砂堆載時(shí)每天觀測(cè)1次;填砂堆載結(jié)束在預(yù)壓14 d內(nèi)，每天觀測(cè)1次;填砂堆載結(jié)束在預(yù)壓14 d后，每3 d觀測(cè)1次;實(shí)際觀測(cè)時(shí)視現(xiàn)場(chǎng)加載施工情況以及孔壓觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行調(diào)整。

3.2 水平位移觀測(cè)

邊樁位移觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)完畢后，立即對(duì)其坐標(biāo)和高程聯(lián)測(cè)，確定其初始讀數(shù)。抽真空加載時(shí)每天觀測(cè)1次;填砂堆載時(shí)每天觀測(cè)1次;填砂堆載結(jié)束在預(yù)壓14 d內(nèi)，每天觀測(cè)1次;填砂堆載結(jié)束在預(yù)壓14 d后，每3 d觀測(cè)1次;實(shí)際觀測(cè)時(shí)視現(xiàn)場(chǎng)加載施工情況以及水平位移觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行調(diào)整。

3.3 地表沉降觀測(cè)

場(chǎng)地平整到4.5 m后開(kāi)始地表沉降觀測(cè)，至鋪膜前每2 d觀測(cè)一次。抽真空加載時(shí)每天觀測(cè)1次;填砂堆載時(shí)每天觀測(cè)1次;填砂堆載結(jié)束在預(yù)壓14 d內(nèi)，每天觀測(cè)1次;填砂堆載結(jié)束在預(yù)壓14 d后，每3 d觀測(cè)1次;實(shí)際觀測(cè)時(shí)視現(xiàn)場(chǎng)加載施工情況以及地表沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行調(diào)整。

3.4 分層沉降觀測(cè)

抽真空加載時(shí)每天觀測(cè)1次;填砂堆載時(shí)每天觀測(cè)1次;填砂堆載結(jié)束在預(yù)壓14 d內(nèi)，每天觀測(cè)1次;填砂堆載結(jié)束在預(yù)壓14 d后，每3天觀測(cè)1次;實(shí)際觀測(cè)時(shí)視現(xiàn)場(chǎng)加載施工情況以及觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行調(diào)整。

3.5 土體深層水平位移

測(cè)斜管埋設(shè)后，應(yīng)盡快測(cè)定初讀數(shù)，并做好記錄，在真空預(yù)壓施工期間每天觀測(cè)1次，施工結(jié)束后每3 d觀測(cè)1次，后期可以根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)調(diào)整觀測(cè)頻率。

3.6 水位觀測(cè)

抽真空加載時(shí)每天觀測(cè)1次;填砂堆載時(shí)每天觀測(cè)1次;填砂堆載結(jié)束在預(yù)壓14 d內(nèi)，每天觀測(cè)1次;填砂堆載結(jié)束在預(yù)壓14 d后，每3 d觀測(cè)1次;實(shí)際觀測(cè)時(shí)視現(xiàn)場(chǎng)加載施工情況以及觀測(cè)數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行調(diào)整。

4 控制指標(biāo)和資料提交

4.1 控制指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓地基處理中所使用的控制標(biāo)準(zhǔn)如下:側(cè)向位移應(yīng)小于5 mm/d;孔隙水壓力增長(zhǎng)值與堆載荷載增長(zhǎng)值之比不大于0.5。以上指標(biāo)以水平位移控制為準(zhǔn)，并結(jié)合變形速率的變化趨勢(shì)來(lái)判斷。超出上述控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)采取措施(加強(qiáng)觀測(cè)、控制加載速率、停止加載、卸載等)防止地基破壞。

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓作用下，軟土平均固結(jié)度達(dá)到90%以上，實(shí)測(cè)地面沉降連續(xù)5 d平均沉降量2.0 mm，且沉降—時(shí)間曲線s—t基本平緩穩(wěn)定后，方可停泵。

4.2 資料提交

監(jiān)測(cè)人員及時(shí)整理分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將實(shí)測(cè)值與預(yù)估值進(jìn)行比較，繪制各種變形—時(shí)間關(guān)系曲線及孔隙水壓—時(shí)間關(guān)系曲線，預(yù)測(cè)處理效果及發(fā)展趨向，及時(shí)向有關(guān)部門報(bào)告。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)異常情況，立即向有關(guān)部門報(bào)告并提供報(bào)表和曲線圖;若監(jiān)測(cè)結(jié)果正常，則在加載期間及加載后一個(gè)星期內(nèi)每3 d內(nèi)至少提交一次報(bào)表;加載后第二個(gè)星期起每星期提交一次報(bào)表。監(jiān)測(cè)工作結(jié)束后提交完整的觀測(cè)報(bào)告。

5 結(jié)語(yǔ)

真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法要在工程運(yùn)用中取得良好加固效果，合理的施工工藝和監(jiān)測(cè)方法的布置十分關(guān)鍵。監(jiān)測(cè)務(wù)必要做到科學(xué)、合理和安全，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素，合理指導(dǎo)施工，從而保障社會(huì)利益。通過(guò)對(duì)變電站真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法的應(yīng)用和監(jiān)測(cè)取得了預(yù)計(jì)的效果。

[1] 謝曉華，周永章.真空聯(lián)合堆載預(yù)壓軟基加固機(jī)理分析及工程應(yīng)用[J].四川建筑科學(xué)研究，2010，36(5):30-31.

[2] DB J15-38，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3] DL/T 5024，電力工程地基處理技術(shù)規(guī)程[S].