淺議孔隙水壓力觀測在真空預(yù)壓施工中的重要作用

1、淺議孔隙水壓力觀測在真空預(yù)壓施工中的重要作用摘要：真空預(yù)壓法是軟基處理方法之一，采取技術(shù)手段對施工過程采取有效監(jiān) 測，通過過程控制，及時發(fā)現(xiàn)軟土地基加固過程中出現(xiàn)的問題、及時糾偏，了解 工程的進(jìn)展和加固效果，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行多指標(biāo)分析，推算固結(jié)度，驗證軟土 地基加固效果，孔隙水壓力觀測具有重要作用。關(guān)鍵詞：真空預(yù)壓；施工監(jiān)測；孔隙水壓力；真空度；沉降量；固結(jié)度。一般在任何一個地基加固現(xiàn)場都會采取一些措施對加固當(dāng)中出現(xiàn)的各種情況 進(jìn)行過程監(jiān)測，真空預(yù)壓也不例外。監(jiān)測的目的有兩個方面，其一是希望能及時 發(fā)現(xiàn)加固過程中出現(xiàn)的問題，以便及時解決它；其二是作為施工過程的控制，就 是說根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，了解

2、工程的進(jìn)展和加固的效果，以判斷加固工程是否達(dá)到 了預(yù)期的目的，從而決定加固過程的中止及后續(xù)工程開始的時間。當(dāng)然除上述兩 個目的之外，現(xiàn)場監(jiān)測的資料還可以為工程設(shè)計提供依據(jù)，驗證于指導(dǎo)施工設(shè)計 的進(jìn)行，也可以為理論研究提供詳實的佐證。預(yù)壓參數(shù)包括孔隙水壓力值、真空度、地面沉降量、深層沉降量、水平位移 量、水位等，其中必須監(jiān)測項目為：真空度、地面沉降量、孔隙水壓力值、深層 沉降量；同時宜監(jiān)測加固區(qū)外的水平位移量和水位。表層沉降和孔隙水壓力觀測 在施工中有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，是推算固結(jié)度必備的參數(shù)。1當(dāng)前的預(yù)壓設(shè)計一般要求如下1.1卸載標(biāo)準(zhǔn)：1）根據(jù)實測沉降曲線推算的固結(jié)度28090%；2）卸載前連續(xù)5

3、-10實測平均沉降速率小于22.5mm/d；3）真空預(yù)壓時間不低于90100天。也就說，當(dāng)前一般設(shè)計傳統(tǒng)習(xí)慣依然偏向于采用實測沉降曲線推算的固結(jié)度 作為卸載標(biāo)準(zhǔn)。2工程案例：由于自然土體客觀條件限制，測試因素等，會出現(xiàn)沉降量已經(jīng) 不小，推算的固結(jié)度滿足了設(shè)計要求，但加固后效果檢測卻不太理想，這是為什 么呢？下面以一個比較突出的工程實例說明。該加固區(qū)是天津新港船舶重工造修 船基地的一個加固區(qū)。該加固區(qū)自滿載計時至卸載期間的膜下真空度達(dá)到85kPa的天數(shù)依據(jù)施工及 監(jiān)理統(tǒng)計已超過90天，實際觀測天數(shù)接近180天。經(jīng)施工單位申請，業(yè)主，監(jiān) 理認(rèn)可，同意卸載。打設(shè)塑料排水板期間的沉降量為1122mm，

4、抽真空期間的沉 降量為866.2mm，表層沉降量合計1988.2mm。按實測沉降曲線推算的真空預(yù)壓 固結(jié)度為85.9；最后后5-10天的平均沉降速率為1.6mm，也即實測沉降速率小 于 2.0mm/d。預(yù)壓區(qū)內(nèi)埋設(shè)了1組孔隙水壓力儀，用以觀測預(yù)壓期間各深度段孔隙水壓力 消散情況，孔隙水壓力計埋設(shè)標(biāo)高為新港理論高程+2.0m、-1.0m、-4.0m、-7.0m、 -9.0m、-13.0m。預(yù)壓過程中各深度孔隙水壓力消散情況見圖1-1：孔隙水壓力消散曲線圖1-1從圖中可以看出：抽真空初期，孔隙水壓力消散較快，隨著時間的延續(xù)及真 空壓力的升高，后期孔壓消散趨于平緩。根據(jù)設(shè)計要求，預(yù)壓加固前后在加固區(qū)

5、內(nèi)分別布置了1個取土鉆孔和1個十 字板剪力試驗孔，用以分析對比加固前后地基土的物理力學(xué)性質(zhì)變化情況，數(shù)據(jù) 預(yù)壓加固后場地各土層的含水量、孔隙比、液性指數(shù)、壓縮系數(shù)等指標(biāo)降低，土 層的干密度、壓縮模量等指標(biāo)提高，預(yù)壓加固后地基土的抗剪強(qiáng)度比預(yù)壓前有所 提高，說明場地地基土的物理力學(xué)性質(zhì)有所改善。但沖填淤泥層相對強(qiáng)度偏低。地基土主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)分層對比表表1-1以上數(shù)據(jù)中，表層沉降量已將很大，超過2m，效果很明顯，但孔隙水壓力消散量相對 偏低，尤其沖填淤泥層中的測頭，消散緩慢。反映出土體強(qiáng)度改善不大。加過后的十字板強(qiáng) 度依然很低，土工試驗指標(biāo)也能證明如此。充分說明孔壓更能及時反映問題。而真空度

6、觀測， 由于受傳遞因素及施工單位的主觀愿望，測試數(shù)據(jù)的可靠程度令人質(zhì)疑。3當(dāng)前沉降曲線推算固結(jié)度的方法主要有指數(shù)法，雙曲線法，地基處理技術(shù)規(guī)范及真 空預(yù)壓法加固軟土地基施工技術(shù)規(guī)程（HG/T 20578-2013）推薦采用三點法（指數(shù)法的特 例），真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程（JTS 147-2-2009）推薦采用雙曲線法。下面以三 點法的計算來說明問題：根據(jù)變形-時間曲線，采用下列公式推算最總沉降量（S8）：式中：S1、S2、S3為加荷停止后，時間t1、t2、t3相應(yīng)的沉降量，并取t2-t1= t3-t2。地基的應(yīng)變固結(jié)度可根據(jù)實測沉降資料按下式推算：式中uzt時間地基應(yīng)變固結(jié)度；Stt時間

7、的實測沉降量（cm）；S8最終沉降量（cm）。按公式計算上述案例的固結(jié)度為見表3-1：三點法計算固結(jié)度匯總表表3-1當(dāng)前以實測沉降曲線推算固結(jié)度的關(guān)鍵是最終的沉降量一定要接近真實結(jié)果，假如由于 種種因素，有效應(yīng)力沒有傳遞下去，測試沉降偏低，則推算出的最終沉降量則偏小，為此得 到固結(jié)度則偏大。地基的應(yīng)力固結(jié)度可根據(jù)實測孔隙水壓力資料按下式推算：式中Urz地基應(yīng)力固結(jié)度；u預(yù)壓過程中孔隙水壓力累計消散量（kPa）；P 預(yù)壓荷載（kPa）；U0預(yù)壓前超靜孔隙水壓力（kPa）。利用孔隙水壓力觀測資料計算案例中的孔隙水壓力累計消散量見表3-2：孔隙水壓力累計消散量匯總表表3-2也就是說按孔壓推算出固結(jié)度

8、30.55與按表層沉降推算結(jié)果85.9相差較遠(yuǎn)，平均消散量 28.14，而設(shè)計要求真空度為85kPa，說明此85%的固結(jié)度不是85kPa的固結(jié)度，應(yīng)該是30- 40kPa的固結(jié)度，是嚴(yán)重失真的。為此現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定：a交通部發(fā)布的真空預(yù)壓加固軟土地基技術(shù)規(guī)程（JTS 147-2-2009）第3.0.5條：對以 沉降控制的工程，卸載標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)地基沉降量、殘余沉降量、平均固結(jié)度和沉降速率確定； 對以地基承載力或抗滑穩(wěn)定性控制的工程，卸載標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)地基土強(qiáng)度、平均應(yīng)力固結(jié)度和 沉降速率確定。b真空預(yù)壓法加固軟土地基施工技術(shù)規(guī)程（HG/T 20578-2013），規(guī)定了用實測孔隙 水壓力資料推算固結(jié)度的

9、方法?？紤]到監(jiān)測過程中，儀器損壞、場地地質(zhì)條件不均勻，加載 施工設(shè)備的運(yùn)行步調(diào)不一致等因素；造成觀測點數(shù)量少，統(tǒng)計的監(jiān)測數(shù)據(jù)代表性不強(qiáng)；因此 規(guī)定孔隙水壓力觀測點數(shù)量（500010000 E/組，每個預(yù)壓區(qū)不得少于3組）。4.結(jié)論及建議：1）鑒于真空預(yù)壓后期若真空度下降，表層沉降推算出的固結(jié)度反而提高的這一特點，因 此應(yīng)結(jié)合孔隙水壓力消散量指標(biāo)綜合分析施工質(zhì)量和加固效果，即表層沉降數(shù)據(jù)推算出固結(jié) 度和孔隙水壓力推算的固結(jié)度應(yīng)接近，而不能單純地按表層推算的固結(jié)度，沉降速率滿足設(shè) 計要求，即可卸載，而應(yīng)綜合考慮。2）施工監(jiān)測中應(yīng)增加孔隙水壓力觀測點布點數(shù)量，改變以往一個加固區(qū)只設(shè)置一組孔隙 水壓力的做法。3）應(yīng)該根據(jù)未來土地使用目的，區(qū)別對待卸載標(biāo)準(zhǔn)，如對以地基承載力或抗滑穩(wěn)定性控 制的工程，卸載標(biāo)準(zhǔn)