浅议孔隙水压力观测在真空预压施工中的重要作用

1、浅议孔隙水压力观测在真空预压施工中的重要作用摘要：真空预压法是软基处理方法之一，采取技术手段对施工过程采取有效监 测，通过过程控制，及时发现软土地基加固过程中出现的问题、及时纠偏，了解 工程的进展和加固效果，通过监测数据进行多指标分析，推算固结度，验证软土 地基加固效果，孔隙水压力观测具有重要作用。关键词：真空预压；施工监测；孔隙水压力；真空度；沉降量；固结度。一般在任何一个地基加固现场都会采取一些措施对加固当中出现的各种情况 进行过程监测，真空预压也不例外。监测的目的有两个方面，其一是希望能及时 发现加固过程中出现的问题，以便及时解决它；其二是作为施工过程的控制，就 是说根据监测的数据，了解

2、工程的进展和加固的效果，以判断加固工程是否达到 了预期的目的，从而决定加固过程的中止及后续工程开始的时间。当然除上述两 个目的之外，现场监测的资料还可以为工程设计提供依据，验证于指导施工设计 的进行，也可以为理论研究提供详实的佐证。预压参数包括孔隙水压力值、真空度、地面沉降量、深层沉降量、水平位移 量、水位等，其中必须监测项目为：真空度、地面沉降量、孔隙水压力值、深层 沉降量；同时宜监测加固区外的水平位移量和水位。表层沉降和孔隙水压力观测 在施工中有较强的指导意义，是推算固结度必备的参数。1当前的预压设计一般要求如下1.1卸载标准：1）根据实测沉降曲线推算的固结度28090%；2）卸载前连续5

3、-10实测平均沉降速率小于22.5mm/d；3）真空预压时间不低于90100天。也就说，当前一般设计传统习惯依然偏向于采用实测沉降曲线推算的固结度 作为卸载标准。2工程案例：由于自然土体客观条件限制，测试因素等，会出现沉降量已经 不小，推算的固结度满足了设计要求，但加固后效果检测却不太理想，这是为什 么呢？下面以一个比较突出的工程实例说明。该加固区是天津新港船舶重工造修 船基地的一个加固区。该加固区自满载计时至卸载期间的膜下真空度达到85kPa的天数依据施工及 监理统计已超过90天，实际观测天数接近180天。经施工单位申请，业主，监 理认可，同意卸载。打设塑料排水板期间的沉降量为1122mm，

4、抽真空期间的沉 降量为866.2mm，表层沉降量合计1988.2mm。按实测沉降曲线推算的真空预压 固结度为85.9；最后后5-10天的平均沉降速率为1.6mm，也即实测沉降速率小 于 2.0mm/d。预压区内埋设了1组孔隙水压力仪，用以观测预压期间各深度段孔隙水压力 消散情况，孔隙水压力计埋设标高为新港理论高程+2.0m、-1.0m、-4.0m、-7.0m、 -9.0m、-13.0m。预压过程中各深度孔隙水压力消散情况见图1-1：孔隙水压力消散曲线图1-1从图中可以看出：抽真空初期，孔隙水压力消散较快，随着时间的延续及真 空压力的升高，后期孔压消散趋于平缓。根据设计要求，预压加固前后在加固区

5、内分别布置了1个取土钻孔和1个十 字板剪力试验孔，用以分析对比加固前后地基土的物理力学性质变化情况，数据 预压加固后场地各土层的含水量、孔隙比、液性指数、压缩系数等指标降低，土 层的干密度、压缩模量等指标提高，预压加固后地基土的抗剪强度比预压前有所 提高，说明场地地基土的物理力学性质有所改善。但冲填淤泥层相对强度偏低。地基土主要物理力学性质指标分层对比表表1-1以上数据中，表层沉降量已将很大，超过2m，效果很明显，但孔隙水压力消散量相对 偏低，尤其冲填淤泥层中的测头，消散缓慢。反映出土体强度改善不大。加过后的十字板强 度依然很低，土工试验指标也能证明如此。充分说明孔压更能及时反映问题。而真空度

6、观测， 由于受传递因素及施工单位的主观愿望，测试数据的可靠程度令人质疑。3当前沉降曲线推算固结度的方法主要有指数法，双曲线法，地基处理技术规范及真 空预压法加固软土地基施工技术规程（HG/T 20578-2013）推荐采用三点法（指数法的特 例），真空预压加固软土地基技术规程（JTS 147-2-2009）推荐采用双曲线法。下面以三 点法的计算来说明问题：根据变形-时间曲线，采用下列公式推算最总沉降量（S8）：式中：S1、S2、S3为加荷停止后，时间t1、t2、t3相应的沉降量，并取t2-t1= t3-t2。地基的应变固结度可根据实测沉降资料按下式推算：式中uzt时间地基应变固结度；Stt时间

7、的实测沉降量（cm）；S8最终沉降量（cm）。按公式计算上述案例的固结度为见表3-1：三点法计算固结度汇总表表3-1当前以实测沉降曲线推算固结度的关键是最终的沉降量一定要接近真实结果，假如由于 种种因素，有效应力没有传递下去，测试沉降偏低，则推算出的最终沉降量则偏小，为此得 到固结度则偏大。地基的应力固结度可根据实测孔隙水压力资料按下式推算：式中Urz地基应力固结度；u预压过程中孔隙水压力累计消散量（kPa）；P 预压荷载（kPa）；U0预压前超静孔隙水压力（kPa）。利用孔隙水压力观测资料计算案例中的孔隙水压力累计消散量见表3-2：孔隙水压力累计消散量汇总表表3-2也就是说按孔压推算出固结度

8、30.55与按表层沉降推算结果85.9相差较远，平均消散量 28.14，而设计要求真空度为85kPa，说明此85%的固结度不是85kPa的固结度，应该是30- 40kPa的固结度，是严重失真的。为此现行标准的规定：a交通部发布的真空预压加固软土地基技术规程（JTS 147-2-2009）第3.0.5条：对以 沉降控制的工程，卸载标准应根据地基沉降量、残余沉降量、平均固结度和沉降速率确定； 对以地基承载力或抗滑稳定性控制的工程，卸载标准应根据地基土强度、平均应力固结度和 沉降速率确定。b真空预压法加固软土地基施工技术规程（HG/T 20578-2013），规定了用实测孔隙 水压力资料推算固结度的

9、方法。考虑到监测过程中，仪器损坏、场地地质条件不均匀，加载 施工设备的运行步调不一致等因素；造成观测点数量少，统计的监测数据代表性不强；因此 规定孔隙水压力观测点数量（500010000 E/组，每个预压区不得少于3组）。4.结论及建议：1）鉴于真空预压后期若真空度下降，表层沉降推算出的固结度反而提高的这一特点，因 此应结合孔隙水压力消散量指标综合分析施工质量和加固效果，即表层沉降数据推算出固结 度和孔隙水压力推算的固结度应接近，而不能单纯地按表层推算的固结度，沉降速率满足设 计要求，即可卸载，而应综合考虑。2）施工监测中应增加孔隙水压力观测点布点数量，改变以往一个加固区只设置一组孔隙 水压力的做法。3）应该根据未来土地使用目的，区别对待卸载标准，如对以地基承载力或抗滑稳定性控 制的工程，卸载标准