珠海地区某真空预压软基处理设计与监测分析

(华南理工大学 广东 广州 510641)

一、工程概况

位于珠海地区的某地基场地内的软土平均厚度达到25m，其中淤泥层平均厚度为16.58m；而淤泥质粘土的平均厚度为7.28m。本工程存在明显的地基沉降问题，须采用合适的工程措施进行地基处理。

二、设计方案概述

(一)地基处理方案。参根据本项目的工程地质条件及项目的实际情况，本工程采用真空堆载联合预压地基处理方案，方案内容具体如下：(1)场地整平：地基处理前场地平整至标高+3.00m。(2)铺设工作垫层：铺设0.5m厚中粗砂作为施工机械的工作垫层。(3)泥浆搅拌桩密封墙：在每个区块周边设置泥浆搅拌桩作为真空预压密封墙，采用双排搅拌桩，桩径70cm，桩间搭接20cm，桩长应穿过人工填土层进入淤泥层深度不少于1.5m。泥浆搅拌桩打设前应进行探摸，确定搅拌桩的深度。(4)水泥搅拌桩防护墙：在邻近管线和既有建筑物的周边设置水泥搅拌桩作为防护墙，采用双排搅拌桩，桩径70cm，桩间搭接20cm，桩长应至少为10m，且须穿过人工填土层进入淤泥层深度不少于1.5m。水泥搅拌桩打设前应进行探摸，确定搅拌桩的深度。(5)插设塑料排水板：设置塑料排水板作为竖向排水通道，塑料排水板采用SPB-B型板。排水板间距为1.0m，正方形布置。(6)铺设水平滤管：铺设一层真空滤管作为水平向排水通道，真空滤管采用软式排水管，管体外包土工织物滤水层，并捆扎结实。水平滤管铺设后应将排水板与滤管连接，要求排水板与滤管紧密接触。排水板与滤管连接好后将真空管路埋于砂垫层顶面下约30cm深，滤管的水平间距不应大于2m。(7)真空预压：设置真空泵群作为真空加压系统，沿主管布置。试抽真空，当膜下真空度稳定在80kPa后维持恒载预压。(8)覆水预压：覆水高度约1.0m。可利用真空泵抽出的水进行堆载预压，恒载期约60天，工期约90天。(9)卸载：由实测沉降曲线推算固结度不小于85%并且地面沉降连续十天小于2mm/d后即可卸去堆载随后停泵卸载。

(二)监测方案。为获得真空预压地基处理过程中地基土体变形、孔隙水压力和软土地基处理后的强度等有关信息，地基处理区域内设置了相关监测项目，其中包括：地表沉降观测、分层沉降、测斜、孔隙水压力观测、地下水位观测等监测项目，以及加固前后钻孔取土、加固前后十字板剪切试验和加固后静载荷试验等检测项目。

三、监测分析

(一)固结度及工后沉降。由于设计最终沉降值是通过分层总和法计算得到的，而总和法并没有考虑在真空预压处理过程中土体物理力学性质逐渐改善这一重要因素，因此运用依据实测数据估算最终沉降的方法(三点法及双曲线法)计算固结度及工后沉降以作对比分析。

表1 各处理分区土体沉降及固结度分析

从上表计算结果表明，实际固结度未能达到理论值可能是由于Cv的变化引起的。在打设塑料排水板时，塑料排水板会对土体产生涂抹作用，使得以排水板中心一定范围内的软土受到扰动致使Cv降低。而在设计过程中，Ut计算并没有考虑涂抹作用，因此使得计算得到的理论固结度比实测固结度大。

此外，地基沉降计算等均假设预压荷载能均匀地作用与塑料排水板深度范围内任意处，该假设可能是造成实测值与理论值存在较大误差的主因。

(二)土体物理力学性质。表中所示结果为淤泥层在加固前后物理力学性质的对比，由表中数据可知：淤泥层的含水率、液性指数和粘聚力有较大改善。

表2 淤泥层加固前后物理力学性质对比

(三)对周围环境的影响。从表3对周边道路及周边建筑物的沉降及水平位移的监测数据分析可知，真空预压使土体产生的侧向变形不大，对周边环境的影响较小。

表3 周边环境沉降及水平位移监测结果

四、结论

经过地表沉降、分层沉降、孔隙水压力以及水平位移等内容的数据分析，最终可得出本真空预压工程没有达到预期效果的结论。其中有以下几点原因：(1)设计时假设真空荷载能够均匀地作用于塑料排水板深度范围内的所有土体单元，而从实际的孔隙水压力观测结果来看，这个假设不合理；(2)打设塑料排水板时的“涂抹作用”对固结时间有一定的影响；(3)真空预压时间没有达到设计要求的基本固结时间。