真空联合堆载预压法软基处理监测结果分析

文/马丽珠

1 前言

真空联合堆载预压法结合真空预压和堆载预压，堆载引起土体内的超孔压升高，抽真空使得地表和排水板内的超孔压降低，从而增加孔压差，能加速孔隙水的排出、填筑速度，减少侧向位移，该软基处理方法在大面积深厚软基处理中广泛应用。为了下一步施工推进并分析研究软基处理效果，需对真空联合堆载预压进行全过程监测及分析。

2 工程概况

2.1 项目概况

拟建项目位于横琴国际居住区，由S1～S4 四个片区用地组成，用地面积合计为4.1km2。项目主要内容为片区市政基础设施配套建设，本次设计范围S1、S4片区，包含13 条城市支路，道路总长9.1km；2 条排洪渠，长度共766m。

2.2 工程地质

场地处于冲（堆）积平原地貌，地形较平坦，高程为2.7～4.61m，高差约1.9m。软土主要为2～3 层淤泥，层顶埋深为2～10.3m，层顶高程为-6.61～1.23m，厚度为7.2～30.5m，平均厚度为19.81m。

2.3 软基处理方案

一般路基段采用真空联合堆载预压法处治，路基和管廊带范围为堆载预压；排洪渠及爱琴路箱涵范围为真空预压，不堆载（方便反开挖）。塑料排水板正方形布置，间距为1m，长度为10～25m。软基处理技术要求：路面设计使用年限（15年）内工后沉降≤50cm；桥及山体过渡段工后沉降≤20cm；淤泥固结度要求：道路≧90%，排洪渠≧85%[1]。

2.4 监测方案

监测一般沿路纵向100m 左右布置一个监测断面，分为一般断面和重点断面。监测内容主要有：地表沉降及沉降速率、土体孔隙水压力、膜下真空度、两侧土体深层水平位移。软基处理总工期180 天，填土期60 天，满载抽真空期120 天。

3 监测结果分析

3.1 原地表沉降监测

抽真空施工开始后，随着真空荷载的增加，测点沉降量逐渐增大，沉降量在抽真空初期较大。随着时间的延续和真空压稳定后，地表沉降逐渐减小；后续膜上填土(石屑)加载，测点沉降速率逐渐加大，待填土加载完成后，沉降速率再次逐渐减小，趋向于稳定状态。

截至抽真空施工7 个月，监测数据显示，累计沉降量为1375.5～2618.2mm，平均沉降量为1824.3mm。原地表沉降监测值与设计值偏差-82.7～41.8cm，平均偏差-14.9cm，实测沉降量设计预估沉降量基本吻合，具体如图1所示[2]。

图1 监测断面垂直位移监测点荷载-时间-沉降过程线图

3.2 土体孔隙水压力监测

堆载前，软基土体随抽真空施工的不间断，孔隙水压力呈现持续消散趋势，但消散速率逐渐减缓，膜上垫层堆载施工开始后，当加载施工产生的荷载大于真空负压，孔隙水压力会表现为增大。满载后，在抽真空作用下，孔隙水压力再次下降并趋向于相对稳定。随抽真空施工的不间断延续，与初始孔压相比，浅层土体孔隙水压力降低，深层土体孔隙水压力表现为上升，软基处理深度中部土体孔隙水压力趋于降低，但变化相对较小。

在真空联合堆载预压处理过程中，软基土体发生固结变形，有效应力逐渐提高，但由于土层各处的渗透性、排水板及砂垫层等排水通道的通畅与否等多种因素在不同程度上影响孔隙水压力的消散；另外，排水板的插设深度、孔隙水压力计与排水板的距离以及抽真空的施工强度等因素对布置于软基土体各高程位置的孔隙水压力计读测数据变化波动也会产生较大影响，如图2所示[3]。

图2 监测点荷载-时间-孔隙水压力变化过程线

整体上，在真空联合堆载预压施工期间，软基土体孔隙水压力上升及消散变化符合一般性规律。

3.3 膜下真空度监测

开始抽真空施工后，膜下真空度稳压至-80KPa的时长在5～10 天左右，存在一定的稳压变化波动，表现为前急后缓，逐步稳压至-80KPa，符合密封膜下抽真空施工的一般性规律。

真空稳压验收后，在持续抽真空施工过程中，膜下真空荷载稳压情况良好，各监测点真空度观测结果基本稳压在80～93.2KPa 之间。但是，在第三方膜下真空度监测过程中也发现因不明原因造成的稳压暂时不足情况，如千禄道膜下真空度监测点ZK1、ZK2在2017年3月4日观测中发现真空稳压不足情况，第三方及时向施工方反馈，施工方随即采取相应措施处理后，膜下真空度逐渐恢复稳压至-80KPa，如图3所示。

图3 软基处理真空荷载-时间变化过程线图

3.4 内部水平位移监测

IN1 监测点路基边坡深层土体在抽真空初期先向路基外侧位移，随抽真空施工的不间断持续及堆载施工的进行，地基各土层出现压缩沉降，预压产生的有效应力使得路基土体产生向内的明显收缩变形，位移变形量随土层深度增加逐渐减弱，符合真空联合堆载预压软土地基内部水平位移变化的一般性规律。土体倾斜位移主要表现在孔深5m 以内的相对浅层土体，孔深5m 以下深层土体位移变化没有明显趋势性变化迹象，符合一般性规律。施工期间，内部水平位移监测点IN1 孔内不同高程处位移速率均未超出5mm/天的设计预警值，如图4所示。

图4 测斜管监测点IN1 垂直路基轴线(A+)方向位移-深度曲线

目前，观测数据在较小范围内波动，说明该位置路基深层土体结构较为稳定，各高程位置路基土体水平位移并不显著。

4 结语

沉降量：实测沉降量与设计预估沉降量基本吻合。孔隙水压力：在真空联合堆载预压施工期间，软基土体孔隙水压力上升及消散变化符合一般性规律。膜下真空度：开始抽真空施工后，膜下真空度稳压至-80KPa 的时长在5～10 天左右，存在一定的稳压变化波动，表现为前急后缓，逐步稳压至-80Kpa，符合密封膜下抽真空施工的一般性规律。水平位移监测：土体倾斜位移主要表现在孔深5m 以内的相对浅层土体，孔深5m 以下深层土体位移变化没有明显趋势性变化迹象，符合一般性规律。

依据监测数据对软土地基处理区域范围内工后沉降、土体固结度的推算结果以及实测原地表沉降速率变化情况，真空联合堆载预压软基处理效果满足设计文件规定的卸载标准，可以适时进行卸载，并报请相关单位审核。