基于天津某工程實踐的軟土地基處理監測檢測研究

摘 要:本文基于筆者多年從事勘察及地基檢測、監測方面的工作經驗，以軟土地基處理過程監測及結果檢測為研究對象，論文首先簡要闡述了工程概況，進而探討了監測的方法，在此基礎上，筆者給出了監測結果分析的具體實施流程，包括表層沉降監測、分層沉降監測、孔隙水壓力監測、深層水平位移監測、室內土工試驗和十字板剪切試驗等6個方面，全文是筆者基于項目實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值和借鑒意義。

關鍵詞:軟土地基 監測 檢測 試驗

中圖分類號:TB21文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0101-02

隨著沿海城市建設的迅速發展，軟土地基處理在沿海城市基礎建設中占據著越來越重要的作用，如何快速有效的對軟土地基進行排水固結處理，提高軟土地基的強度，一直是工程界所關注的熱點和難點問題。本文通過對天津某旅游度假村軟土地基處理過程中的監測數據進行了綜合分析，得到了一些有益的結論，對軟土地基處理設計和施工具有一定的指導作用。

1 工程概況

該度假村位于天津市塘沽區，占地面積24萬多m2。根據勘察資料，擬建場地淺部有厚10～20m的淤泥層，局部較薄，僅為3～5m左右，變化較大。由于場區淤泥普遍厚度較大，填土后場地地基承載力不能滿足設計要求，因此需對其場地進行加固處理。本工程根據施工特點分為B區和C區，其中B區又有B1、B2、B3、B4四個施工區域，C區有C1、C2兩個施工區域。本工程采用的軟土地基處理方法包括2種:一是在B區采用插塑排水板結合真空預壓法;二是在C區采用插塑排水板結合堆載預壓法。B區后來因工期較緊，為加快施工進度，將原設計改為插塑排水板結合真空預壓聯合堆載法處理軟土地基，即在B區抽真空40d后，當土體達到一定強度時開始進行二次堆填(聯合堆載)，以達到降低土體含水量，提高固結度，提高土體強度，降低沉降量的軟土地基處理目的。

2 監測方法

為防止土體在吹填過程中產生剪切破壞，保證海堤邊坡穩定，同時為了指導軟基處理的施工，保證施工質量，評價軟基處理的效果，為以后的類似工程提供一些有益的參數，本工程對該度假村新征地填筑區域進行了表層沉降、分層沉降、淤泥層孔隙水壓力的消散情況及土體深層水平位移的監測，并在加固前、后分別在各施工分區內鉆孔取土進行室內土工試驗和進行現場十字板剪切試驗，以對照檢驗地基處理的效果。

3 監測結果分析

3.1 表層沉降監測

通過表層沉降監測可以控制吹填施工及真空預壓聯合加載速度，并通過沉降時程曲線，推算軟土的最終沉降量，從而計算出各時期的軟土的固結度和殘余沉降量，以確定真空預壓的卸載時間，并檢驗軟基處理的效果。表層沉降監測大約按200m縱橫間距布置監測點，共埋設沉降標33個。限于篇幅，只列舉B區、C區典型的地表沉降時程曲線進行分析。

表層沉降監測結果表明:在B區真空預壓開始時，各沉降板沉降顯著，沉降曲線陡降明顯，到70～80d左右時，沉降速率減緩，沉降曲線趨于平緩，經計算軟土的各區平均固結度均已達到了90%。C區表層沉降曲線較B區平緩，說明C區表層沉降速度較B區慢，加固效果稍差。

由C1、C2兩個區表層沉降數據對比可知，C1區因插板施工和吹填砂施工較早，所以監測期間沉降量明顯小于C2區，這也說明堆載預壓區的地表沉降主要發生在二次吹填砂施工期間。

3.2 分層沉降監測

通過監測軟土層不同深度的沉降值，可以得到軟土層不同深度的沉降時程曲線，從而了解填筑荷載對沉降的影響深度及上部填土標高達到設計要求后，深層土體的工后沉降何時可以趨于穩定，為工程設計及沉降計算提供依據。本工程只在C區布設監測點，監測點水平間距取200～400m，沉降磁環置于淤泥層頂面以下3、7、11、15m，具體埋設深度根據軟土的具體厚度來定。

分層沉降監測數據表明，堆載預壓區的沉降主要發生在上部軟土層，堆載的主要影響深度大約為8～10m，即軟土(淤泥)層的1/2處，而且上部土層的壓縮速率較快，其沉降量約占總沉降量的70%以上。通過對沉降數據的分析計算，可得到不同深度內軟土的壓縮量，計算結果見表1。

3.3 孔隙水壓力監測

孔隙水壓力監測是軟基填筑過程中重要的應力監測手段之一，通過觀測不同深度軟土的孔隙水壓力的消散情況，根據孔壓消散值推算出傳感器埋設深度處的固結度，來監控軟土的固結沉降完成情況，從而控制加載的速度及真空預壓的時間，并保證場地的穩定性，最終可用來判定軟基處理的效果。

本工程在B1～B4、C1等5區各設一個觀測點，C2區設2個監測點，各測點傳感器埋設位置為淤泥頂面以下3、7、11m，具體埋設深度根據軟土的具體厚度來定。

通過對孔隙水壓力的監測數據分析可知，在B區真空預壓施工開始后，孔隙水壓力消散明顯，且消散速度劇增，隨著時間的推移，消散速度逐漸降低，并趨向穩定，并且上部軟土層孔隙水壓力消散明顯較快，這說明塑料排水板排水路徑良好，真空預壓效果明顯。一般在5d以后，消散速率明顯降低，呈緩慢消散趨勢，到80d左右時，孔隙水壓力已基本趨于穩定，這說明此時軟土層也已基本完成沉降固結。真空預壓卸載后，孔隙水壓力消散曲線反彈明顯，孔隙水壓力有所增加，說明真空預壓處理軟土地基取得了良好效果。在C區(堆載預壓區)，孔隙水壓力的消散速度一直處于一種緩慢的狀態，只有在C2區二次吹填時，孔隙水壓力的消散速度才有較明顯的增大，且最終的消散值均不大。

3.4 深層水平位移監測

通過測試海堤地基土體不同深度處的水平(側向)位移情況，控制填筑施工速度以保證海堤邊坡的穩定和安全。根據設計要求，監測點臨海堤處共布置了5處，測點水平間距控制在150～200m之間。根據本次監測結果，可以看出，整個填筑過程海堤邊坡土體在各深度總水平位移量均不大，填土施工控制較好。總體來看，上部土層水平位移量明顯大于下部土層，最大位移一般發生在3～4m處，最大水平位移值為58.6mm，從4m往下，位移量逐漸減小，10m以下，位移量僅為2mm左右，表明堆載對深層位移的影響深度主要在10m以內，這是因為淺部軟土的強度低，受到外力作用后，容易產生水平位移。這一結果和分層沉降的監測結果是吻合的。

3.5 室內土工試驗

為了對比分析B區軟基處理前后土的物理力學性質變化情況，在軟基處理前、后取了較多的土樣進行常規土工試驗，試驗結果如表2所示。

從處理前后軟土的物理力學指標對比結果可知:真空預壓后軟土的含水量、孔隙比、液性指數有較為明顯的降低，土的密度有較為明顯的提高，軟土的物理力學性質指標有較為顯著的改善，達到了軟基處理的預期效果。

3.6 十字板剪切試驗

為了判斷軟基處理前后軟土土體強度和承載力的變化情況。本工程在軟基處理前、后進行了十字板剪切試驗(其中C區只在處理后進行了十字板剪切試驗)，其試驗結果如表3所示。

由表3十字板試驗數據對比可知，B區在真空預壓后，土體強度增長明顯，承載力基本值有較大提高。C區因只在堆載預壓后進行了試驗，不具有對比性，但可以明顯地看出，該區淤泥的抗剪強度也較B區真空預壓前淤泥的抗剪強度有一定提高，說明堆載預壓取得了一定效果。但其加固效果比真空預壓加固效果稍差。

4 結論

通過對軟土地基加固過程的監測及效果檢測可以發現，真空預壓法和堆載預壓法處理軟土地基是可行的，取得了非常明顯的效果。通過對監測和檢測數據分析，可以得出以下5個方面的結論。

1)真空預壓開始時，土體表層沉降顯著，沉降曲線陡降明顯，到70～80d左右時，沉降速率減緩，沉降曲線趨于平緩，卸載時平均固結度均已達到90%。堆載預壓表層沉降相對較小，其地表沉降主要發生在二次吹填砂施工期間。2)堆載預壓區的沉降主要發生在上部軟土層，該方法的主要影響深度大約為8～10m，即軟土層的1/2處，而且上層土的壓縮速率較快，沉降量約占總沉降量的70%以上。3)真空預壓開始時，孔隙水壓力消散明顯，且消散速度劇增，一般在5d以后，消散速率明顯降低，呈緩慢消散趨勢，到80d左右時，孔隙水壓力已基本趨于穩定，即軟土層也已基本完成沉降固結。真空預壓卸載后，孔隙水壓力消散曲線反彈明顯，孔隙水壓力有所增長。而堆載預壓后，軟土孔隙水壓力的消散較為緩慢，只有在二次吹填時，孔隙水壓力的消散才比較明顯，但最終的消散值不大。4)軟基處理時，上部土層水平位移量明顯大于下部土層，最大水平位移一般發生在3～4m處，深層位移的影響深度主要在10m以內。5)真空預壓后，軟土的物理力學指標有較為明顯的改善，土體強度增長明顯，承載力基本值有較大提高，軟基處理取得了良好效果。堆載預壓法也有一定的處理效果，但相對真空預壓效果稍差。

參考文獻

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