真空聯合堆載預壓中孔壓監測研究

白 雪

(寧夏公路工程監理咨詢公司，寧夏銀川 750002)

0 引言

真空聯合堆載預壓［1］在處理軟土地基時抽真空和堆載同時進行，相比較于堆載預壓大大縮短路堤預壓時間;同時很多工程將路基堆載和路堤填筑兩道工序合并，利用本身路堤的自重作為堆載，經濟節省。正是因為這些優點，該項處理技術已經越來越廣泛的被運用于公路軟基處理中。

真空聯合堆載預壓施工中常規監測包括真空度、表層沉降、分層沉降、邊樁位移、測斜、孔隙水壓力、水位。孔隙水壓力監測是其中一項非常重要的檢測內容;用來控制填土速率，判斷土體的整體穩定性;反算固結系數，進而推斷土體強度增長，確定荷載分級施加的時機和大小。

1 工程地質概況與加固方案

1．1 工程地質概況

青島某沿海公路工程路基下面原為軟土層，含水量大，強度低，屬于高壓縮或中等壓縮性軟土。該軟路基路段在上部填土，路面結構及使用荷載作用下，將產生較大沉降。場區各段地層巖性特征簡述如下:①人工填土。②素填土:主要由碎石、砂土、粘性土、風化巖石碎屑組成，一般2m～3m。填土年限2年～10年，松散～稍密。③海積層軟土:灰黑色淤泥、亞粘土、亞砂土、粉細砂、含有機質，結構松散，具臭味，沿膠州灣海岸淤泥增厚。青島地區的軟土主要為濱海相成因，分布于膠州灣及其沿岸。

1．2 加固方案

由于場區路基下部軟土工程地質性質差，不能直接滿足地基變形及特定要求，因此采用真空聯合堆載預壓進行軟基處理。塑料排水板間距1．0 m，正方形布置，打設深度10 m～17 m;砂墊層厚度50 cm。以抽真空及3 m高的填土聯合預壓，并在試驗中對真空度、孔隙水壓力和沉降進行觀測。經過真空聯合堆載預壓加固后的路基預壓結束后地基土體的平均固結度大于90%。

2 孔隙水壓力監測重要性

首先從真空聯合堆載預壓的加固機理［2］來看，在真空荷載及堆載的聯合作用下，土體中產生超靜孔隙水壓力。在排水條件下，隨著時間發展，土體中水被排出，超靜孔隙水壓力逐步消散，土體中有效應力逐步增大，直至超靜孔隙水壓力完全消散。這一過程稱為固結;即加固處理的全過程。由此可見孔隙水壓力是貫穿始終的一個重要部分，其變化規律可以展現地基加固處理的全過程。

其次從施工監測中的可控性來看，通常施工過程中總是采用監測膜下真空度來控制抽真空力度及開泵情況，但施工單位真空探頭的埋設位置及真空表的準確性大大制約了其對施工的控制能力。孔隙水壓力的監測就不同了，它是由第三方監測，孔隙水壓力計預封裝、預埋設就避免了施工單位作假的可能。且它是埋設于地基深層，受平面埋設位置的影響不大。可見孔隙水壓力的監測可控性較好。

3 實際監測過程中的幾種情況分析

真空聯合堆載預壓處理監測過程中，整理了孔隙水壓力變化的幾種情況如圖1～圖3所示。針對這幾種情況分析如下:

1)典型變化規律。K17+020～K17+421．5路段，獲得的孔壓隨時間變化曲線整體上較符合真空聯合堆載預壓的典型變化規律(見圖1)。其規律大致分為三個階段。a．抽真空開始以后，孔壓隨著時間的增加及真空度的傳遞逐漸降低并出現負壓，約20 d～30 d逐漸穩定。b．開始進入堆載施工即真空聯合堆載期，由于上部荷載作用產生正的超靜孔隙水壓力及施工影響，孔隙水壓力出現升高，隨著時間的繼續，荷載產生的超靜孔隙水壓力逐漸消散，孔壓在上部堆載及真空的雙重作用下達到一個新的平衡。c．最后軟基達到卸載條件后，抽真空停止，孔壓上升達到穩定。

圖1 K 17+020～K 17+421.5孔壓時間變化曲線

2)密封膜破裂。破膜情況在抽真空過程中經常出現，K21+200～K21+850路段孔壓在40 d時有一個陡然升高回落，就是一個典型的表現(見圖2)。破膜以后需及時進行補膜，否則真空壓力無法維持。

圖2 K 21+200～K 21+850孔壓時間變化曲線

3)孔壓計串孔。K20+519～K21+200路段(見圖3)，－4．9 m與－8．9 m處孔壓變化情況基本一致，出現這種情況后，核查現場孔壓計埋設法相對該兩孔壓計埋設于同一個鉆孔中，初步判斷該兩孔壓計之間間隔未密封完全，出現了串孔現象。

圖3 K 20+519～K 21+200孔壓時間變化曲線

4)鉆孔未填實。圖1中開始抽真空時全部深度處孔壓均有大幅度下降，而圖2，圖3中，高程－10以下孔壓變化不大。結合真空度在地基土深部的傳遞有大幅衰減，實際情況孔壓應該變化不大。而K17+020～K17+421．5路段初期鉆孔未填實，所以出現孔壓大幅下降情況。

4 儀器埋設及監測控制要點

孔隙水壓力計［3，4］通常采用鉆孔埋設法。埋設分準備工作及埋設工作兩步進行。

準備工作包括:透水石放入凈水中煮沸，以排除其孔隙內的氣泡和污物;準備儀器埋設相關記錄表;核對孔隙水壓力測頭編號，并對其電纜編號。埋設工作包括:采用全站儀定位鉆孔，測量初始頻率;在水中將透水石裝在測頭上，將測頭連同水桶送至鉆孔邊;確認滿足埋設高程的要求，向孔內放入干凈中粗砂約30 cm;測頭放入鉆孔時，盡量減少其暴露于空氣間的時間，保證透水石的飽和;確認測頭定位后，向孔內注入約40 cm中粗砂;回填封孔密實;填寫埋設原始記錄。

綜合上文監測過程中出現的幾種情況及實際埋設過程，在此提出幾個控制要點:

1)保證孔壓計埋設中的飽和狀態，包括準備工作中透水石煮沸，以排除其孔隙內的氣泡和污物;埋設時始終放于水中。非飽和狀態對于測頭頻率的影響較大。2)埋設孔壓計采用單孔單埋方式。考慮到現場工作的實際操作性與經濟性，也可1個鉆孔埋設2個～3個孔壓計，各孔壓計之間需間隔一定距離，且保證間隔的密封性，否則就會出現串孔情況，例如上文中出現的情況3。不推薦采用一孔多埋方式。3)封孔必須填實，可以采用分段分時間填實法即孔中采用孔中分段搗實，當天填實以后，隔1 d～2 d再填1次。保證封孔成功，防止上文中情況出現。4)每個孔壓計外露線纜上間隔一定距離做上數個測頭編號與各儀器埋設深度相對應，以備監測過程中使用。

5 結語

1)從真空聯合堆載預壓的加固機理及監測過程可控性來說，孔隙水壓力的監測是一項重要的監測內容。2)真空聯合堆載預壓過程中孔壓變化規律是隨著時間的增加及施工工序的開展呈現下降穩定，上升再下降穩定，上升最后穩定三個階段。3)監測過程出現的破膜、串孔、封孔不密實情況在孔壓變化上反映明顯，分析其產生原因，有利于掌握加固過程指導施工。4)孔壓埋設中測頭透水石的飽和性、各孔壓計之間間隔及鉆孔的密封儀器埋設中的控制要點。

［1］龔曉南．地基處理手冊［M］．第3版．北京:中國建筑工業出版社，2008．

［2］溫曉貴，朱建才，龔曉南．真空堆載聯合預壓加固軟基機理的實驗研究［J］．工業建筑，2004，34(5):40-43．

［3］JT/T 580-2004，水運工程鋼弦式孔隙水壓力計［S］．

［4］趙秀紹，孫瑞民，楊鳳靈．孔隙水壓力計埋設過程中的問題研究［J］．金屬礦山，2007(6):47-50．