堆載預(yù)壓中沉降位移與孔隙水壓力觀測(cè)與內(nèi)容詳細(xì)

堆載預(yù)壓中沉降、位移與孔隙水壓力觀測(cè)分析與研究中交三航局：：：秦季冰【摘要】：采用用用塑料排排水板板堆載預(yù)預(yù)壓法法對(duì)某軟軟土地地基工程程進(jìn)行行處理，在在預(yù)預(yù)壓過(guò)程程中對(duì)對(duì)地基變變形及及孔隙水水壓力力等進(jìn)行行了嚴(yán)嚴(yán)密觀測(cè)測(cè)，本本次工程程監(jiān)測(cè)測(cè)直觀、合合理理地反映映了在在堆載預(yù)預(yù)壓法法加固軟軟基過(guò)過(guò)程中，軟軟土土固結(jié)沉沉降、孔孔隙水壓壓力等等的變化化情況況，起到到了信信息化施施工、控控制堆載載施工工速率等等的作作用，達(dá)達(dá)到了了監(jiān)測(cè)的的預(yù)期期目的，監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)資料與與效果果檢測(cè)資資料結(jié)結(jié)合，能能夠充充分有效效地評(píng)評(píng)價(jià)軟基基處理理效果，并并為為同類工工程提提供了可可借鑒鑒的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)資料料。【關(guān)鍵詞】：軟軟軟基處理堆載預(yù)壓變形觀測(cè)測(cè)工程地質(zhì)條件本工程位于長(zhǎng)江江江三角洲洲沖積積平原太太倉(cāng)段段，屬于于典型型的軟土土地基基。通過(guò)過(guò)勘察察勘探，各各地地基土層層的特特征由上上至下下主要為為沖填填土、灰灰色砂砂質(zhì)粉土土、灰灰色淤泥泥、灰色淤泥泥質(zhì)質(zhì)黏性土土、灰灰色砂質(zhì)質(zhì)粉土土、灰色色黏質(zhì)質(zhì)粉土、灰灰色色粉砂等等。軟軟土的主主要特特性為：：高含含水量、高高孔孔隙比、高高壓壓縮性和和低粘粘聚力、低低滲滲透性、低低固固結(jié)系數(shù)數(shù)。由于以上特性，常常見的軟土地地基會(huì)出現(xiàn)承承載力及穩(wěn)定定性低、變形形大及沉降不不均等問(wèn)題。針針對(duì)這些問(wèn)題題，常用的軟軟土地基處理理方法有很多多，我們應(yīng)根根據(jù)工程的要要求、場(chǎng)地條條件及地質(zhì)條條件等綜合因因素考慮。堆載預(yù)壓加固原原原理本工程采用的堆堆堆載預(yù)壓壓法的的基本原原理是是基于太太沙基基的有效效應(yīng)力力原理，堆堆載載預(yù)壓法法主要要是增加加總應(yīng)應(yīng)力，而而不是是增加有有效應(yīng)應(yīng)力，總總應(yīng)力力的增加加導(dǎo)致致孔隙水水壓力力的增大大，產(chǎn)產(chǎn)生超靜靜孔壓壓使土體體中孔孔隙水通通過(guò)排排水通道道排出出土體，孔孔隙隙水排除除后孔孔隙體積積變小小，土體體密實(shí)實(shí)，增長(zhǎng)長(zhǎng)了土土體的抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度，提提高了了軟土地地基的的承載力力和穩(wěn)穩(wěn)定性同同時(shí)可可以減少少土體體的壓縮縮性，消消除沉降降量，以以使工程程在使使用期不不至于于產(chǎn)生有有害的的沉降和和沉降降差。因因此堆堆載預(yù)壓壓法加加固軟土土的效效果取決決于堆堆載的大大小和和超靜孔孔壓的的消散程程度。堆載預(yù)壓施工方方方案該場(chǎng)地采用塑料料料排水板板與堆堆載預(yù)壓壓相結(jié)結(jié)合的方方法對(duì)對(duì)該段軟軟基進(jìn)進(jìn)行處理理：場(chǎng)地平整：將場(chǎng)場(chǎng)場(chǎng)地內(nèi)的的淤泥泥段及塊塊石清清除并整整平，便便于插板板施工工。塑料排水板：塑塑塑料排水水板間間距1m，按正四四邊邊形布置置，根根據(jù)地質(zhì)質(zhì)情況況的不同同，塑塑料排水水板插插入深度度在23m~~225m范圍內(nèi)，上上上端露出20cm?；A(chǔ)回填料：按按按斗輪機(jī)機(jī)基礎(chǔ)礎(chǔ)回填要要求分分層回填填塊石石。堆載預(yù)壓：按照照照設(shè)計(jì)及及現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)實(shí)際情情況采采用吹填填砂及及山皮石石分級(jí)級(jí)堆載，其其中中吹填砂砂第一一級(jí)堆載載厚度度為1.955m，第二級(jí)級(jí)堆堆載厚度度為2.7m；山皮石石第第一級(jí)堆堆載厚厚度為1.955m，第二級(jí)級(jí)堆堆載為2.455m。堆載預(yù)壓時(shí)間：：：第一級(jí)級(jí)堆載載時(shí)間不不小于于30天，第二二級(jí)級(jí)滿載預(yù)預(yù)壓時(shí)時(shí)間不小小于90天。堆載預(yù)壓的控制制制標(biāo)準(zhǔn)：：標(biāo)高：地基加固固固后達(dá)到到交工工標(biāo)高。地基沉降量：斗斗斗輪機(jī)工工后沉沉降量≦50cm。地基承載力：斗斗斗輪機(jī)基基礎(chǔ)區(qū)區(qū)地基承承載力力【R】≧150kkPPa。施工期控制指標(biāo)標(biāo)標(biāo)：加載載期間間地基沉沉降速速率不大大于15mmm/天，孔隙隙水水壓力控控制在在Σ△U/△P≤50%，邊樁位位移移控制標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為為每晝夜夜應(yīng)小小于5mm。卸載標(biāo)準(zhǔn)：達(dá)到設(shè)計(jì)堆高后后后，滿載載預(yù)壓壓時(shí)間不不小于于90天；沉降速率需達(dá)到到到最后連連續(xù)7天，平均均沉沉降不大大于1.0mmmm/天；根據(jù)實(shí)測(cè)沉降曲曲曲線，推推算地地基土的的固結(jié)結(jié)度達(dá)到90%以上。堆載預(yù)壓監(jiān)測(cè)方方方案為了及時(shí)掌握堆堆堆載預(yù)壓壓施工工過(guò)程中中沉降降、孔隙隙水壓壓力、強(qiáng)強(qiáng)度變變化等有有關(guān)信信息，起起到指指導(dǎo)施工工、監(jiān)監(jiān)控施工工安全全、驗(yàn)證證設(shè)計(jì)計(jì)、檢驗(yàn)驗(yàn)加固固效果的的作用用，本軟軟基工工程監(jiān)測(cè)測(cè)方案案采取了了埋設(shè)設(shè)沉降板板、邊邊樁及孔孔隙水水壓力，并并對(duì)對(duì)在堆場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)埋埋設(shè)的監(jiān)監(jiān)測(cè)設(shè)設(shè)備按設(shè)設(shè)計(jì)頻頻率進(jìn)行行監(jiān)測(cè)測(cè)，以便便掌握握固結(jié)沉沉降、水水平位移移、孔孔隙水壓壓力消消散的情情況。變變形及孔孔隙水水壓力觀觀測(cè)從從砂墊層層和塑塑料排水水板施施工完成成后開開始算起起，不不考慮插插設(shè)塑塑料排水水板期期間由于于排水水條件改改善引引起的沉沉降量量。本工工程具具體的監(jiān)監(jiān)測(cè)的的工作內(nèi)內(nèi)容和和數(shù)量詳詳見表表1。監(jiān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)基基本上均均布于于整個(gè)斗斗輪機(jī)機(jī)，監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)定位位按照照設(shè)計(jì)文文件中中“監(jiān)測(cè)點(diǎn)布布置置圖”進(jìn)行實(shí)地地測(cè)測(cè)放，監(jiān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位置詳詳見圖圖1。表1監(jiān)監(jiān)監(jiān)測(cè)工程數(shù)數(shù)量量表序號(hào)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)量單位備注1沉降板33個(gè)每條斗輪機(jī)1111個(gè)，間距50m2孔隙水壓力9組每條斗輪機(jī)基礎(chǔ)礎(chǔ)礎(chǔ)各3組，間距200mm3位移邊樁42個(gè)內(nèi)埋設(shè)鐵件，上上上刻“+”字標(biāo)志說(shuō)明孔隙水壓力測(cè)頭頭頭在土層層中按按6m的間距埋埋設(shè)設(shè)測(cè)點(diǎn)圖1：監(jiān)測(cè)點(diǎn)布布置圖圖監(jiān)測(cè)結(jié)果分析1、沉降監(jiān)測(cè)測(cè)沉降監(jiān)測(cè)的主要要要目的就就是監(jiān)監(jiān)測(cè)沉降降板以以下土層層在堆堆載作用用下的的沉降量量及其其隨時(shí)間間的發(fā)發(fā)展變化化過(guò)程程。一方方面可可用來(lái)評(píng)評(píng)價(jià)填填土加載載速率率的安全全合理理性，另另一方方面可通通過(guò)對(duì)對(duì)觀測(cè)結(jié)結(jié)果的的分析，計(jì)計(jì)算算出淤泥泥的實(shí)實(shí)際固結(jié)結(jié)度，推推算出地地基工工后沉降降值以以及確定定合理理的卸載載時(shí)間間。沉降降標(biāo)由由沉降板板和測(cè)測(cè)桿組成成，沉沉降板采采用50cmm**50ccm大小的鋼鋼板板，測(cè)桿桿采用用鍍鋅水水管，每每段測(cè)桿桿長(zhǎng)1m，以高強(qiáng)強(qiáng)度度接頭相相連，測(cè)測(cè)桿焊接接在沉沉降板上上并埋埋設(shè)于砂砂墊層層內(nèi)，測(cè)測(cè)桿隨隨加載高高度增增加而接接長(zhǎng)。本次監(jiān)測(cè)共設(shè)3333個(gè)沉降觀觀測(cè)測(cè)點(diǎn)，每每條斗斗輪機(jī)各11個(gè)觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)。我我們以1#斗輪機(jī)1#-66~~1#--111沉降板的的沉沉降數(shù)據(jù)據(jù)來(lái)分分析。數(shù)數(shù)據(jù)從從2014年3月5日開始填填筑筑第一級(jí)級(jí)堆載載石（4.3mm--6.005mm）開始，220014年3月18日開始到2014年3月26日堆載預(yù)預(yù)壓壓第一級(jí)級(jí)吹填填砂（6.055mm-8..0mm），2014年3月26日到2014年4月26日堆載穩(wěn)穩(wěn)壓壓（8.0m），2014年4月27日到2014年5月12日堆載預(yù)預(yù)壓壓第二級(jí)級(jí)吹填填砂（8.0mm--10..755m），截止止至2014年8月4日共觀測(cè)152天。由監(jiān)監(jiān)測(cè)測(cè)成果（見見圖圖2）可知：：地地基經(jīng)堆堆載預(yù)預(yù)壓處理理后的的累計(jì)沉沉降最最大值發(fā)發(fā)生在在1#-111點(diǎn)，累計(jì)計(jì)總總沉降量量為12244mmm；最小值值發(fā)發(fā)生在1#-8和1#-110，累計(jì)總總沉沉降量均均為11000mmm。圖2：1#斗輪輪機(jī)6~11號(hào)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)沉沉降變化化曲線線通過(guò)上圖的監(jiān)測(cè)測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)，我我們們可以得得出如如下分析析結(jié)果果：沉降是否穩(wěn)定，符符合設(shè)計(jì)要求求：沉降量與與荷荷載、淤淤泥厚厚度、時(shí)時(shí)間關(guān)關(guān)系密切切，每每施加一一級(jí)荷荷載時(shí)，沉沉降降量和沉沉降速速率均有有明顯顯增大，沉沉降降后期沉沉降（S）－時(shí)間間（t）關(guān)系曲曲線線平緩，從從觀觀測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)看最最后連續(xù)7天的沉降降速速率處于于穩(wěn)定定狀態(tài)，平平均均速率為0.92255mm/天，符合合設(shè)設(shè)計(jì)要求求。固結(jié)度推算：據(jù)已知沉降數(shù)據(jù)據(jù)據(jù)推測(cè)沉沉降及及最終沉沉降主主要有雙雙曲線線法、Asaookka法和三點(diǎn)點(diǎn)法法。雙曲線法是一種種種數(shù)學(xué)擬擬和的的方法，而而Asaookka法和三點(diǎn)點(diǎn)法法都是建建立在在一維垂垂直固固結(jié)方程程基礎(chǔ)礎(chǔ)上的方方法。本本工程插插板區(qū)區(qū)及過(guò)渡渡帶在在超載下下的沉沉降板的的主固固結(jié)沉降降量的的推算采采用三三點(diǎn)法。采用三點(diǎn)法我們們們可推算算到地地基最終終沉降降量，計(jì)計(jì)算公公式為：=｛〔〕-〔〕〕｝/｛〔〕-〔〕｝｝式中：為地基最最最終沉降降量分別為時(shí)刻的沉沉沉降量，且且。根據(jù)以上實(shí)測(cè)沉沉沉降過(guò)程程曲線線，在曲曲線上上較為平平緩的的一段取取三個(gè)個(gè)時(shí)間點(diǎn)點(diǎn)（使使其滿足足）來(lái)來(lái)計(jì)算地地基最最終沉降降量。各沉降測(cè)點(diǎn)時(shí)間間間點(diǎn)取值均均相相同，根根據(jù)各各區(qū)域的的堆載載和卸載載的時(shí)時(shí)間確定定時(shí)間間點(diǎn)。根據(jù)最終沉降量量量和實(shí)測(cè)測(cè)沉降降過(guò)程曲曲線可可推算地地基固固結(jié)度。計(jì)計(jì)算算公式為為：Ut=St///S∞式中：S∞為根根根據(jù)三點(diǎn)點(diǎn)法推推算得到到的地地基最終終沉降降量；St為t時(shí)刻的的沉降量量。沉降計(jì)算成果見見見表2：表21#-6~~~1#-1111各點(diǎn)沉降降量量及固結(jié)結(jié)度一一覽表測(cè)點(diǎn)序號(hào)累計(jì)沉降量（mmmm）S∞（mm）最終沉降量（mmmm）固結(jié)度備注t1t2t31#-6718109712021242.2120496.9%1#斗輪機(jī)基礎(chǔ)1#-7731110111901218.2119297.9%1#-8677101310981126.8110097.6%1#-9694102211181157.7112096.7%1#-10646100110981134.5110097.0%1#-11744110912221272.7122496.2%111#斗輪機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)場(chǎng)地1#-66~~1#--111的平均沉沉降降量為11156.77mm，各個(gè)個(gè)監(jiān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的的固結(jié)結(jié)度范圍圍為96.22%～97.99%，平均固固結(jié)結(jié)度97.0055%，均大于90%，滿足設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)要求。2、位移監(jiān)測(cè)測(cè)邊樁位移的監(jiān)測(cè)測(cè)測(cè)能有效效的監(jiān)監(jiān)控堆載載預(yù)壓壓加載過(guò)過(guò)程的的安全狀狀況，并并可根據(jù)據(jù)實(shí)際際情況及及時(shí)發(fā)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題題從而而采取適適當(dāng)?shù)牡募庸檀氪胧?。觀觀測(cè)點(diǎn)采采用混混凝土澆澆筑基基礎(chǔ)，內(nèi)內(nèi)埋設(shè)設(shè)鐵件，表表面面與原地地面齊齊平，上上刻“+”字標(biāo)志，用用用測(cè)釬作作為找找準(zhǔn)目標(biāo)標(biāo)，進(jìn)進(jìn)行表層層位移移觀測(cè)。同樣，我們對(duì)應(yīng)應(yīng)應(yīng)1#斗輪機(jī)1#-66~~1#--111區(qū)域的位位移移邊樁為4#~77#位移點(diǎn)。自自2014年3月31日開始測(cè)測(cè)的的初始值值截止止到2014年8月4日共觀測(cè)126天，具體體數(shù)數(shù)據(jù)見表3。表3邊樁位位位移觀測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)匯總表位置序號(hào)開始日期2014/7///28至20144//8/44本期位移值mmmm累計(jì)位移值mmmm△X△Y△X△Y1#斗輪機(jī)基礎(chǔ)礎(chǔ)位位移樁1-4a2014/3///310116-181-5a2014/3///311-216-221-6a2014/3///310115-91-7a2014/3///311017-51-4b2014/3///31011121-5b2014/3///3111-1081-6b2014/3///31-10-9111-7b2014/3///3112-55從觀測(cè)數(shù)據(jù)看最最最后連續(xù)7天的水平平位位移處于于穩(wěn)定定狀態(tài)，預(yù)預(yù)壓壓期最大大位移移量△X：16mm；最大位位移移量△Y:-2222mm；最小位位移移量△X：1mm；最小位位移移量△Y:±55mmm；觀測(cè)期期間間未出現(xiàn)現(xiàn)邊樁樁位移每每晝夜夜超過(guò)5mm，位移變變化化速率在在堆載載期間明明顯增增大，但但整體體的變化化速率率仍較小小，穩(wěn)穩(wěn)定性屬屬于受受控狀態(tài)態(tài)。3、孔隙水壓壓力監(jiān)監(jiān)測(cè)孔隙水壓力監(jiān)測(cè)測(cè)測(cè)的主要要目的的：了解解孔隙隙水壓力力增長(zhǎng)長(zhǎng)與消散散過(guò)程程情況，了了解解土體的的強(qiáng)度度增長(zhǎng)情情況，控控制堆載載施工工速度?？紫端畨毫鞲懈懈衅鞯募蛹庸づc與埋設(shè)：：埋設(shè)設(shè)工作在在插板板完成后后進(jìn)行行，采用用鉆機(jī)機(jī)配合進(jìn)進(jìn)行埋埋設(shè)，每每組測(cè)測(cè)點(diǎn)布置2個(gè)孔隙水水壓壓力觀測(cè)測(cè)孔，孔隙水壓壓力力計(jì)沿深度方向向每每隔6m布置一個(gè)個(gè)，埋埋設(shè)時(shí)保保證傳傳感器放放置垂垂直，與與傳感感器連接接的電電纜測(cè)線線由保保護(hù)管引引出，隨隨堆載高高度增增加而接接長(zhǎng)。埋埋設(shè)時(shí)，在在傳傳感器周周圍設(shè)設(shè)置透水水層，透透水層高高度為為0.6m～1.0m，透水層層填填料一般般采用用中粗砂砂；兩兩個(gè)傳感感器之之間應(yīng)設(shè)設(shè)置不不小于1m的隔水層層，隔隔水層填填料采采用直徑2cm左右的膨膨脹脹泥球，確確保保兩孔壓壓計(jì)之之間有效效隔水水。孔隙隙水壓壓力計(jì)觀觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)按要求求埋設(shè)設(shè)完成后后，立立即使用用二次次儀表檢檢測(cè)孔孔隙水壓壓力測(cè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)據(jù)是否否正常。如如發(fā)發(fā)現(xiàn)在埋埋設(shè)過(guò)過(guò)程中有有損壞壞或數(shù)據(jù)據(jù)不正正常時(shí)，應(yīng)應(yīng)及及時(shí)采取取補(bǔ)救救措施。鋼弦式孔隙水壓壓壓力計(jì)由由兩部部分組成成，一一部分為為濾頭頭，由透透水石石、開孔孔鋼管管組成，主主要要起隔斷斷土壓壓的作用用；另另一部分分為傳傳感部分分，孔孔隙水壓壓力物物理量可可通過(guò)過(guò)頻率儀儀直接接讀出。孔孔隙隙水壓力力計(jì)算算式為：式中：—孔隙水水水壓力（kPa）；—標(biāo)定系數(shù)（kkkPa/HHzz2）；—測(cè)試頻率（HHHz）；—初始頻率（HHHz）?？紫端畨毫Φ谋O(jiān)監(jiān)監(jiān)測(cè)流程程見下下圖3.圖3孔隙水壓力力監(jiān)監(jiān)測(cè)工作流流流程圖我們同樣取1###斗輪機(jī)1#-66~~1#--111相應(yīng)的孔孔隙隙水壓力力監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)kx3來(lái)分析，孔孔孔隙水壓壓力對(duì)對(duì)堆載加加荷較較為敏感感，當(dāng)當(dāng)測(cè)點(diǎn)位位置堆堆載加荷荷后，各各個(gè)土層層的超超孔隙水水壓力力增長(zhǎng)明明顯，在在加載期期間，超超孔隙水水壓力力值逐漸漸增大大，在荷荷載加加載的停停歇期期，超孔孔隙水水壓力有有所消消散，其其變化化曲線呈呈鋸齒齒狀，并并伴隨隨著荷載載的增增加→間歇→增加→間歇的過(guò)過(guò)程程，相應(yīng)應(yīng)出現(xiàn)現(xiàn)上升→消散→上升→消散的變變化化規(guī)律，在在堆堆載加荷荷施工工結(jié)束后后超孔孔隙水壓壓力出出現(xiàn)最大大值。恒恒載期，由由于于塑料排排水板板的作用用，各各土層的的超孔孔隙水壓壓力消消散較快快，隨隨著時(shí)間間增長(zhǎng)長(zhǎng)，超孔孔隙水水壓力持持續(xù)消消散，消消散速速率逐漸漸減小小，趨于于穩(wěn)定定態(tài)勢(shì)。由由孔孔隙水壓壓力時(shí)時(shí)間變化化曲線線可以看看出，淺淺層土體體中的的超孔隙隙水壓壓力明顯顯大于于深層土土體，各各個(gè)土層層的壓壓力增長(zhǎng)長(zhǎng)、消消散規(guī)律律基本本一致，說(shuō)說(shuō)明明塑料排排水板板的效果果良好好。截止止到卸卸載前，各各土土層的超超孔隙隙水壓力力值均均得到較較大消消散，其其曲線線變化趨趨于平平穩(wěn)，變變化幅幅度較小小，尤尤其是深深層土土體的超超孔隙隙水壓力力已完完全消散散。下圖4為kx33測(cè)點(diǎn)的的孔隙隙水壓力力時(shí)間間變化曲曲線。圖4kx3孔孔隙隙水壓力隨隨隨時(shí)間變變化曲曲線圖結(jié)論通過(guò)對(duì)1#斗輪輪輪機(jī)1#-66~~1#--111段的檢測(cè)測(cè)分分析，我我們擴(kuò)擴(kuò)展至整整個(gè)場(chǎng)場(chǎng)地的三三條斗斗輪機(jī)堆堆載預(yù)預(yù)壓檢測(cè)測(cè)，我我們得出出如下下分析：：（1）根據(jù)實(shí)測(cè)測(cè)表表層沉降結(jié)結(jié)結(jié)果，截截止2014年8月4日，累計(jì)計(jì)表表層沉降降量為為10022mmm～12244mmm，平均的的表表層沉降降量為為11188..4mmm。采用三點(diǎn)法法法對(duì)實(shí)實(shí)測(cè)沉降降曲線