真空预压法在北方某场地工程软基处理中应用探析.docVIP

真空预压法在北方某场地工程软基处理中应用探析软土地基的特点是含水率很高,孔隙比大,压缩性高,强度低,透水性差。由于压缩性高,透水性差,在建筑物荷载的作用下会产生很大的沉降和沉降差,而且沉降的过程会延续很长的时间,有可能影响建筑物的正常使用,因此需对其进行处理。真空预压法是近20年来发展起来的一种新型的地基处理方法,由于真空预压在加固软基方面具有施工工期短、加固效果好、经济效益明显等特点,目前已在北方很多地区逐渐被采用。 本文结合我国北方某海洋温泉度假村场地处理工程实例,对真空预压处理软基的效果进行了研究,并通过对沉降数据及测斜数据的分析,得出了合理的结论。由于现场试验段选择在珠海一软基处理工程试验段,该区域地表特征和土层分布等方面在渤海湾地区具有较强的代表性,因此,研究的结果具有一定的指导意义。 1工程概况 由现场勘察试验可知,所选取试验区软土层厚度为19m～20m,属淤泥和淤泥质粘土,工程力学性质极差,主要表现为抗剪强度低,含水率高,压缩性高等特性。 2设计及技术要求 根据该区软土地基的工程特点及荷载大小,主要的技术要求是。 (1)真空预压荷载小于80kPa;(2)预压加固平均固结度大于85％,连续3天沉降速率小于3mm/d,可停止抽真空;(3)预压加固后消除软基有害沉降,工后沉降不大于35cm;(4)排水砂垫层采用级配良好的中粗砂,其含泥量不大于5％,且不含有机质、垃圾等。 3施工概况及现场监测 3.1 施工操作要点 (1)铺设砂垫层。清理干净地基表面的杂物,填筑70cm素土及30cm排水砂垫层,并碾压密实,同时埋设好监测仪器。(2)打设塑料排水板。根据饱和软粘土特性,设计排水板间距为1.2m,采取正三角形排列,平均打设深度为20m。(3)真空预压。塑料排水板全部打设完成并处理好板头后,在砂垫层中铺设直径100mm的波纹管,这些波纹管将塑料排水板与真空加压设备相连。 波纹管上设有小孔,用土工织物缠绕形成过滤层,然后场地整平。随后铺设3层塑料膜进行密封,接着采用射流泵施加真空压力。由于施加真空压力时,总应力大小不变,减少的只是孔隙压力,孔隙压力是球应力,在土体中不产生剪应力,因此土体不会产生剪切破坏。真空压力在两天后就能达到80kPa。在施工中,真空压力将始终保持在80kPa以上,荷载施加时间设计为100d,如图1所示。 3.2 现场施工监测 为了更好的指导施工,验证软基加固效果,试验区进行了3个关于软基变形的项目测试。（1)测膜表面沉降,以了解土体沉降和总体平均固结情况。（2)对土体分层沉降测试,以了解分层土的固结与变形情况;（3)测斜观测,以了解土体水平位移情况,仪器埋设情况见图1。 4加固效果分析 某温泉度假村一期工程加固区顺海堤向约1450m,横向约300m～830m,总面积为57.62万平方米。按照设计要求,在要加固的软基上吹填泥砂(含泥量5％)约2m高。其中试验区呈矩形,长为130m,宽为80m。在其上进行地基加固,为了解真空预压加固的效果,特此进行了变形分析。 4.1 表面沉降(见表1) 从沉降时程曲线图中可看出整个沉降过程的曲线上有两个拐点,可分为三个阶段,如图2。 (1)铺设砂垫层阶段。由于土中孔隙水来不及排出,孔隙体积没有变化即土体不产生体积变化,但荷载使土体产生了剪切变形。5个表层沉降标的平均沉降值为55 mm。(2)打设塑料排水板阶段。在打设排水板的施工过程中,观测到的平均沉降值为451mm,这主要是因为打设的塑料排水板为土体提供了竖向排水通道,减少了排水路径。同时土体在砂垫层荷载作用下产生了排水固结,由曲线斜率可以看出沉降速率明显变大。(3)真空预压阶段。在加载的100天内,真空压力始终保持在80kPa以上。平均日沉降最大值75mm,随着真空预压时间的增长,沉降速率逐渐收敛。观测到此阶段地表最大沉降量值1675mm。 4.2 分层沉降 监测资料表明在抽真空期间内测点处的土体累积压缩量为1618mm,这和附近3#沉降标的表层沉降值1675mm非常接近。其中淤泥层压缩了1574mm,粘土层压缩了44mm,说明真空预压对淤泥层的排水固结作用是显著的。从所监测到的数据中可以看出,在真空预压后期,上层淤泥质粉土(膜下2.8m～9.2m)的压缩量已经很小,而下层土(膜下9.2m～16.1m)还在进一步压缩,这说明上层土的排水固结已基本完成,土体固结的深度在不断延伸。 4.3 水平位移 观测发现,在未抽真空前,土体由于表面开始堆载砂垫层,水平位移向外,为挤出变形。由于最大水平位移也不超过2cm,因此对土体的稳定性还构不成危害。在真空压力的作用下,加固区地表以下16m的土体都发生了向内侧的水