沉降监测在真空预压软基处理中的应用研究

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　　摘 要：沉降监测可有效地推算工后沉降、合理确定卸载时间，本文结合某软基工程实例，探讨该真空预压软基处理工程中所采用的沉降监测技术，通过实测沉降曲线推算最终沉降量，对真空预压软土地基处理的加固效果进行分析；分析表明所采用的沉降监测有效地为软土地基处理优化设计提供参数，其在真空预压软基处理施工中具有较强的实时性、实用性、重要性。
　　关键词：软基处理；沉降监测；真空预压；监测技术
　　工程概况
　　 本软基工程为中船龙穴造船基地，该项目位于虎门外珠江右岸、龙穴岛围垦区的东岸线，南面与经济开发区港区相邻，东面与东莞市隔江相望，西面是万顷沙围垦区，靠近伶仃水道的东侧岸线长约20公里，其东侧岸线前沿自然水深约0m~2m。本次回填中粗砂及软基处理工程是在前期陆域吹填泥面上进行回填中粗砂及对回填砂后进行真空预压软基处理。本工程为中船龙穴造船基地民船项目回填中粗砂工程(第二标段)，由广州航道局施工，软基处理面积为67.38万m2。对本软基工程的处理要求为：（1）交工面上地基承载力不小于80kPa；（2）加固后土体十字板剪切强度增加18kPa；（3）地基加固后残余沉降≯200mm（80kPa荷载下），地基土固结度＞85％；（4）分区地基处理工期不超过4个月。
　　监测方案
　　2.1监测分区布置
　　 本软基处理工程（第2标段）的软基处理面积为67.38万m2，分为18个区，各区具体分布见图1所示。为了更好地指导本软基工程加固处理，对该软土地基进行18个真空预压区的插板前后场地标高测量、场地表层沉降标的布设与观测、孔隙水压力观测、深层沉降观测及地下水位观测等监测项目。
　　
　　
　　2.2监测布设及监测频率
　　 （1）表层沉降。本软土地基工程表层沉降按2000～3000m2布设一个沉降观测点，表层沉降板于铺设真空膜后开始抽真空前。各区布设沉降板详见下表1所示。本软基工程的表层沉降观测频率为一般情况2～3天观测一次，如遇特殊情况可增加观测。
　　
　　
　　 （2）孔隙水压力。在本软基工程的每个真空预压单元块中心布置一组孔隙水压力传感器，以监控真空预压过程中孔隙水压力的变化情况。共布设18个孔隙水压力观测孔，每孔按深度3m布设一个孔隙水压力传感器。观测频率为抽真空期间，每两天观测一次，特殊情况可加密观测。
　　 （3）深层沉降。在本软基工程的每个真空预压单元中心布置了一个分层沉降观测孔，采用钻探成孔法钻孔（用φ127mm套管护孔）至设计孔深，在清干净孔内余泥后，先放入量测管，再在量测管外从孔底向上每隔3m埋设一个伸展磁环，埋设完毕后对不同深度磁环按顺序编号，并测量其初始标高。观测频率为每两天观测一次，特殊情况可加密观测。
　　 （4）地下水位监测。在本软基工程的地下水位监测到加固区地下水位变化情况，充分了解超静孔隙水压力变化情况。监测埋设时采用φ108mm孔土器开孔，孔深按设计深度，在孔底依次倒入洗净粗砂和小瓜片厚约20cm；水位管有小孔的一端向下放入钻孔内，到孔底后在水位管四周用洗净粗砂或小瓜片填实，钻孔口处留30～40cm水位管作观测用；待钻孔淤实后，用水准仪测量水位管管口高程，并以后需定期测量，当测量孔隙水压力时，应同时量测地下水位深度。观测频率为每两天观测一次，特殊情况可加密观测。
　　实测沉降曲线推算软基最终沉降量
　　3.1双曲线法推算原理
　　 根据双曲线法进行推算，双曲线法是广东省内工程常用的推算方法。所谓双曲线法就是利用实测沉降量―时间曲线，确定某拐点（起点，通常取恒载下的某个时刻），将实测曲线的起点放在处，则沉降曲线将接近于双曲线，可近似地用双曲线方程表示，即如公式（1）所示：
　　 （1）
　　 当t→∞时，由公式（1）式可得最终沉降量，见公式（2）所示：
　　 （2）
　　 上式中：为任选一起始时刻对应的沉降量（恒载下），A、B为待定常数。为求取待定常数A、B，将公式（1）进行改写，见公式（3）所示：
　　 （3）
　　 通过公式（3）可发现，它是一个 ―关系的直线方程，该直线可从后实测沉降曲线绘制出，A、B即分别为该直线的截距和斜率。
　　3.2双曲线法计算结果
　　 现利用实测沉降资料，绘制 ―t（取t0=0）直线见图1，根据图1即可求出各断面最终沉降量，计算结果见表2所示。同时给出了2-9区部分沉降观测点最终沉降推断曲线见图2所示。
　　
　　
　　3.3处理效果分析
　　 本工程的2-9区于2006年12月23日开始打设塑料排水板，并测得打设塑料排水板前场地的平均标高为+6.900m，至2007年1月29日埋设沉降标前场地平均标高为+6.588 m，即在进行软基抽真空前场地平均沉降为312mm。从目前的监测数据可发现，从1月29日至5月12日（其中抽真空99天），最大沉降量为1527mm，平均沉降量为1088mm，且至4月7日始平均每天沉降速率小于2mm/d。。根据2-9区各沉降观测点最终沉降推断曲线（双曲线法）可表明，各点的固结度均>85％，工后沉降＜20cm，同时沉降速率已经满足要求，故2-9区可以卸除真空荷载。
　　结语
　　 本文结合某软基工程实例，对该真空预压软基处理工程中所采用的沉降监测技术进行了总结，对真空预压软土地基处理的加固效果进行分析；分析结果表明所采用的沉降监测技术可为软土地基处理优化设计提供准确的参数，其在真空预压软基处理施工中具有较强的实时性、实用性、重要性。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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