探究真空預(yù)壓法在市政道路軟土路基處理中的應(yīng)用

1、探究真空預(yù)壓法在市政道路軟土路基處理中的應(yīng)用 探究真空預(yù)壓法在市政道路軟土路基處理中的應(yīng)用 摘 要: 本文筆者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)真空預(yù)壓法的概念和施工步驟進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹,并闡述了真空預(yù)壓加固軟土地基固結(jié)機(jī)理和其最終沉降預(yù)測(cè)的理論在軟基處理中的實(shí)際應(yīng)用。 關(guān)鍵詞:真空預(yù)壓；軟基處理；沉降預(yù)測(cè) 中圖分類號(hào)： TB7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 真空預(yù)壓法作為一種近年來(lái)興起的軟基處理工法, 國(guó)內(nèi)外己對(duì)其作用機(jī)理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法等進(jìn)行了比擬深入的探討和研究,并取得了一定成果, 施工工藝根本成熟。但是對(duì)市政道路軟基處理工程來(lái)說(shuō),真空預(yù)壓中的等效荷載問(wèn)題；真空預(yù)壓對(duì)道路周圍環(huán)境的影響；真空預(yù)壓后卸載的判斷標(biāo)

2、準(zhǔn)等等 ,仍存在諸多尚未解決的問(wèn)題需要研究,因此加強(qiáng)對(duì)真空預(yù)壓法在處理道路軟土地基中的研究,對(duì)于其在市政道路軟基處理中的推廣應(yīng)用具有重要意義。 1 真空預(yù)壓法的概念和施工步驟 真空預(yù)壓系統(tǒng)由抽真空系統(tǒng)和排水排氣系統(tǒng)兩局部組成, 膜上下壓差一般可維持在610mmHg730mmHg,即80kPa95kPa 左右,一般取75kPa80kPa 作為設(shè)計(jì)真空度。真空預(yù)壓法處理地基施工步驟為:首先在原地基外表鋪墊一定厚度的砂墊層,再在土體中打入砂井、袋裝砂井或塑料排水板作為豎直排水體。將不透氣的薄膜鋪設(shè)在砂墊層頂面上,薄膜四周埋入不透水土中,借埋設(shè)于砂墊層中的管道,將薄膜下砂墊層中的空氣抽出,使其形成相對(duì)

3、負(fù)壓,由于砂井滲透性較大,該負(fù)壓能夠快速傳遞到砂井深部,從而在砂井和砂井周圍土體之間形成孔壓差,使土體中的孔隙水流入砂井并被排出, 以到達(dá)固結(jié)。 2 真空預(yù)壓加固軟土地基固結(jié)機(jī)理 真空預(yù)壓加固軟土地基,地基中各點(diǎn)必須滿足兩個(gè)平衡條件:地基中各點(diǎn)孔壓與負(fù)壓邊界及周圍壓力邊界的平衡及總應(yīng)力與膜面上大氣壓力的平衡。從第一個(gè)平衡條件出發(fā)可以求出抽真空作用下地基中最終穩(wěn)定負(fù)壓滲流場(chǎng)。由于地基中應(yīng)力要同時(shí)滿足第二個(gè)平衡條件,負(fù)壓滲流場(chǎng)中土體有效應(yīng)力要相應(yīng)增加,其增加值等于相應(yīng)的孔壓降低值,即產(chǎn)生固結(jié)。 3 最終沉降預(yù)測(cè)理論及其在軟基處理實(shí)例中的應(yīng)用 3.1 最終沉降的預(yù)測(cè)理論 在真空預(yù)壓的中,雖然目前最終

4、沉降的預(yù)測(cè)方法雖然有多種,但是常用在預(yù)壓的一般只有有雙曲線法、A s a o k a 法和三點(diǎn)法。( 1 )Asaoka 法。Asaoka 法是建立在一維垂直固結(jié)方程根底上,根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)沉降的一種方法。將時(shí)間t 離散為t= t.j(j=1,2,3, .),令tj 時(shí)的沉降量為Stj,有差分表達(dá)式:Stj= 0+ 1Stj-1。其中Stj 是離散化了的下沉量,上式表示,Stj 與Stj-1 成直線關(guān)系。取時(shí)間間隔 t,那么可以形成沉降數(shù)據(jù)組。由沉降數(shù)據(jù)組得出 0 與 1。計(jì)算按以下步驟進(jìn)行:確定計(jì)算時(shí)間間隔t,求得離散化的沉降量Stj。最終沉降量Sf 是:Stj =Stj-1 時(shí),回歸直

5、線與45°直線的交點(diǎn)。三點(diǎn)法與雙曲線法。從沉降時(shí)間關(guān)系曲線上,取最大恒載時(shí)段內(nèi)的三點(diǎn)S1、S2、S3 并且使 t =t3-t2=t2-t1,根據(jù)固結(jié)計(jì)算的普通式可導(dǎo)得S,用此法進(jìn)行推測(cè)的時(shí)候,要求在實(shí)測(cè)沉降曲線根本處于收斂階段才可以。 3.2 軟基處理實(shí)例應(yīng)用 某路為連接新城大道與海濱大道的一條主聯(lián)系通道,場(chǎng)地地質(zhì)條件差。淤泥層遍布,該層淤泥飽水、強(qiáng)度低、含有機(jī)質(zhì),層厚8.5m14.7m。在此類地基上進(jìn)行工程建設(shè),必須先進(jìn)行軟基處理,真空預(yù)壓工法簡(jiǎn)單易行、節(jié)省土石方,克服了攪拌樁復(fù)合地基法造價(jià)高、堆載預(yù)壓排水固結(jié)法工期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。為了更好指導(dǎo)施工及檢驗(yàn)軟基處理效果,在該路施工過(guò)程中,埋

6、設(shè)了監(jiān)測(cè)儀器,并進(jìn)行了跟蹤觀測(cè)。 (1)監(jiān)測(cè)儀器的布設(shè)及沉降預(yù)測(cè)。 為了掌握施工過(guò)程中的地面沉降、淤泥層排水固結(jié)等情況,保證施工質(zhì)量并為預(yù)壓土卸載提供技術(shù)依據(jù),做到信息化施工,對(duì)施工過(guò)程實(shí)施跟蹤監(jiān)測(cè)是本軟基處理工程的重要環(huán)節(jié)。 為此, 設(shè)計(jì)安排了以下監(jiān)測(cè)工作內(nèi)容: 淤泥外表沉降板監(jiān)測(cè)、水平位移監(jiān)測(cè)、水位計(jì)和孔隙水壓力監(jiān)測(cè)等。本場(chǎng)地共布設(shè)沉降板12塊,埋設(shè)3 組鋼弦式孔隙水壓力計(jì),每組3 個(gè)孔壓測(cè)頭,埋設(shè)水位管2 個(gè),布設(shè)水平位移邊樁4個(gè)。根據(jù)該路的實(shí)測(cè)沉降資料,可以推算出地基的最終沉降量,指固結(jié)度到達(dá)100% 時(shí)地基的沉降量,并不包括在主固結(jié)完成后發(fā)生的次固結(jié)沉降。為了確定適合于本軟基處理工程

7、的推算方法,分別采用了Asaoka 法、三點(diǎn)法、雙曲線法三種推算方法對(duì)所有沉降板在不同時(shí)期里進(jìn)行了最終沉降量的推算,得出了推算結(jié)果。最后與最終主固結(jié)沉降推算值占實(shí)測(cè)值百分比的統(tǒng)計(jì)表比擬,可以更清楚的看出哪種推算方法與實(shí)際測(cè)量值更接近。通過(guò)表的比擬, 得出: ( 1 ) 推算的主固結(jié)剩余沉降為2 m m 5 8 m m , 均值為2 4 m m , 剩余沉降量較小,說(shuō)明主固結(jié)沉降已根本完成。(2)由Asaoka法和三點(diǎn)法推算的結(jié)果計(jì)算出的固結(jié)度均在94% 以上, 有兩塊沉降板甚至到達(dá)了99% 以上, 說(shuō)明淤泥固結(jié)效果明顯。 (2)真空預(yù)壓監(jiān)測(cè)及成果分析。 按設(shè)計(jì)要求共布設(shè)沉降板12 塊。通過(guò)對(duì)整

8、個(gè)沉降板的沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知,在真空度穩(wěn)定的前80d 內(nèi),整個(gè)地基的沉降量都是很大的。隨著固結(jié)時(shí)間的推移,沉降速率開(kāi)始時(shí)很大,然后逐漸變小,沉降曲線呈收斂的態(tài)勢(shì)。并且當(dāng)停止抽真空時(shí), 沉降曲線小幅度的上翹,說(shuō)明沉降有一定的回彈,但隨著時(shí)間的推移,地基沉降不再回彈,甚至出現(xiàn)一定沉降量。停止抽真空后的路基填土階段,淤泥沉降略有增大,但由于填土量不是很大,增幅很小。從實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)來(lái)看,除去Ul 沉降板因被過(guò)的車輛碾壓而導(dǎo)致實(shí)測(cè)沉降量偏小外,其它沉降板的沉降量在10001700 之間。 3.3 軟基處理效果分析 在真空預(yù)壓完成后,分別進(jìn)行了局部鉆孔取樣、土工試驗(yàn)、十字板剪切試及淺層平板載荷檢測(cè)。(1

9、)對(duì)淤泥物理力學(xué)指標(biāo)分析發(fā)現(xiàn),淤泥層物理力學(xué)性質(zhì)變化較大,淤泥天然密度、土粒密度、壓縮模量及凝聚力均有不同程度的提高,其中壓縮模量及凝聚力增幅較大,分別到達(dá)了19.3% 和26.64%;此外,含水量、孔隙比及壓縮指數(shù)等參數(shù)有不同程度的減小,進(jìn)一步說(shuō)明在真空荷載預(yù)壓階段,淤泥層里的水被排出,孔隙減小,淤泥得到了很好的排水固結(jié)。(2)處理前淤泥物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)參數(shù)很離散,變化范圍較大,處理后,物理力學(xué)參數(shù)離散性明顯變小,物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)離散性減小,說(shuō)明其穩(wěn)定性增強(qiáng)。 4 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)處理前后試驗(yàn)結(jié)果比照分析,評(píng)價(jià)軟基處理效果,該路地基加固后,土的物理力學(xué)性能均有較大改善,含水量降低了182%,孔隙比減小了17%,縮系數(shù)降低了30.9%,抗剪強(qiáng)度。值提