堆载预压中沉降位移与孔隙水压力观测与内容详细

堆载预压中沉降、位移与孔隙水压力观测分析与研究中交三航局：：：秦季冰【摘要】：采用用用塑料排排水板板堆载预预压法法对某软软土地地基工程程进行行处理，在在预预压过程程中对对地基变变形及及孔隙水水压力力等进行行了严严密观测测，本本次工程程监测测直观、合合理理地反映映了在在堆载预预压法法加固软软基过过程中，软软土土固结沉沉降、孔孔隙水压压力等等的变化化情况况，起到到了信信息化施施工、控控制堆载载施工工速率等等的作作用，达达到了了监测的的预期期目的，监监测测资料与与效果果检测资资料结结合，能能够充充分有效效地评评价软基基处理理效果，并并为为同类工工程提提供了可可借鉴鉴的经验验资料料。【关键词】：软软软基处理堆载预压变形观测测工程地质条件本工程位于长江江江三角洲洲冲积积平原太太仓段段，属于于典型型的软土土地基基。通过过勘察察勘探，各各地地基土层层的特特征由上上至下下主要为为冲填填土、灰灰色砂砂质粉土土、灰灰色淤泥泥、灰色淤泥泥质质黏性土土、灰灰色砂质质粉土土、灰色色黏质质粉土、灰灰色色粉砂等等。软软土的主主要特特性为：：高含含水量、高高孔孔隙比、高高压压缩性和和低粘粘聚力、低低渗渗透性、低低固固结系数数。由于以上特性，常常见的软土地地基会出现承承载力及稳定定性低、变形形大及沉降不不均等问题。针针对这些问题题，常用的软软土地基处理理方法有很多多，我们应根根据工程的要要求、场地条条件及地质条条件等综合因因素考虑。堆载预压加固原原原理本工程采用的堆堆堆载预压压法的的基本原原理是是基于太太沙基基的有效效应力力原理，堆堆载载预压法法主要要是增加加总应应力，而而不是是增加有有效应应力，总总应力力的增加加导致致孔隙水水压力力的增大大，产产生超静静孔压压使土体体中孔孔隙水通通过排排水通道道排出出土体，孔孔隙隙水排除除后孔孔隙体积积变小小，土体体密实实，增长长了土土体的抗抗剪强强度，提提高了了软土地地基的的承载力力和稳稳定性同同时可可以减少少土体体的压缩缩性，消消除沉降降量，以以使工程程在使使用期不不至于于产生有有害的的沉降和和沉降降差。因因此堆堆载预压压法加加固软土土的效效果取决决于堆堆载的大大小和和超静孔孔压的的消散程程度。堆载预压施工方方方案该场地采用塑料料料排水板板与堆堆载预压压相结结合的方方法对对该段软软基进进行处理理：场地平整：将场场场地内的的淤泥泥段及块块石清清除并整整平，便便于插板板施工工。塑料排水板：塑塑塑料排水水板间间距1m，按正四四边边形布置置，根根据地质质情况况的不同同，塑塑料排水水板插插入深度度在23m~~225m范围内，上上上端露出20cm。基础回填料：按按按斗轮机机基础础回填要要求分分层回填填块石石。堆载预压：按照照照设计及及现场场实际情情况采采用吹填填砂及及山皮石石分级级堆载，其其中中吹填砂砂第一一级堆载载厚度度为1.955m，第二级级堆堆载厚度度为2.7m；山皮石石第第一级堆堆载厚厚度为1.955m，第二级级堆堆载为2.455m。堆载预压时间：：：第一级级堆载载时间不不小于于30天，第二二级级满载预预压时时间不小小于90天。堆载预压的控制制制标准：：标高：地基加固固固后达到到交工工标高。地基沉降量：斗斗斗轮机工工后沉沉降量≦50cm。地基承载力：斗斗斗轮机基基础区区地基承承载力力【R】≧150kkPPa。施工期控制指标标标：加载载期间间地基沉沉降速速率不大大于15mmm/天，孔隙隙水水压力控控制在在Σ△U/△P≤50%，边桩位位移移控制标标准为为每昼夜夜应小小于5mm。卸载标准：达到设计堆高后后后，满载载预压压时间不不小于于90天；沉降速率需达到到到最后连连续7天，平均均沉沉降不大大于1.0mmmm/天；根据实测沉降曲曲曲线，推推算地地基土的的固结结度达到90%以上。堆载预压监测方方方案为了及时掌握堆堆堆载预压压施工工过程中中沉降降、孔隙隙水压压力、强强度变变化等有有关信信息，起起到指指导施工工、监监控施工工安全全、验证证设计计、检验验加固固效果的的作用用，本软软基工工程监测测方案案采取了了埋设设沉降板板、边边桩及孔孔隙水水压力，并并对对在堆场场内埋埋设的监监测设设备按设设计频频率进行行监测测，以便便掌握握固结沉沉降、水水平位移移、孔孔隙水压压力消消散的情情况。变变形及孔孔隙水水压力观观测从从砂垫层层和塑塑料排水水板施施工完成成后开开始算起起，不不考虑插插设塑塑料排水水板期期间由于于排水水条件改改善引引起的沉沉降量量。本工工程具具体的监监测的的工作内内容和和数量详详见表表1。监测点点基基本上均均布于于整个斗斗轮机机，监测测点现现场定位位按照照设计文文件中中“监测点布布置置图”进行实地地测测放，监监测点点位置详详见图图1。表1监监监测工程数数量量表序号监测项目数量单位备注1沉降板33个每条斗轮机1111个，间距50m2孔隙水压力9组每条斗轮机基础础础各3组，间距200mm3位移边桩42个内埋设铁件，上上上刻“+”字标志说明孔隙水压力测头头头在土层层中按按6m的间距埋埋设设测点图1：监测点布布置图图监测结果分析1、沉降监测测沉降监测的主要要要目的就就是监监测沉降降板以以下土层层在堆堆载作用用下的的沉降量量及其其随时间间的发发展变化化过程程。一方方面可可用来评评价填填土加载载速率率的安全全合理理性，另另一方方面可通通过对对观测结结果的的分析，计计算算出淤泥泥的实实际固结结度，推推算出地地基工工后沉降降值以以及确定定合理理的卸载载时间间。沉降降标由由沉降板板和测测杆组成成，沉沉降板采采用50cmm**50ccm大小的钢钢板板，测杆杆采用用镀锌水水管，每每段测杆杆长1m，以高强强度度接头相相连，测测杆焊接接在沉沉降板上上并埋埋设于砂砂垫层层内，测测杆随随加载高高度增增加而接接长。本次监测共设3333个沉降观观测测点，每每条斗斗轮机各11个观测点点。我我们以1#斗轮机1#-66~~1#--111沉降板的的沉沉降数据据来分分析。数数据从从2014年3月5日开始填填筑筑第一级级堆载载石（4.3mm--6.005mm）开始，220014年3月18日开始到2014年3月26日堆载预预压压第一级级吹填填砂（6.055mm-8..0mm），2014年3月26日到2014年4月26日堆载稳稳压压（8.0m），2014年4月27日到2014年5月12日堆载预预压压第二级级吹填填砂（8.0mm--10..755m），截止止至2014年8月4日共观测152天。由监监测测成果（见见图图2）可知：：地地基经堆堆载预预压处理理后的的累计沉沉降最最大值发发生在在1#-111点，累计计总总沉降量量为12244mmm；最小值值发发生在1#-8和1#-110，累计总总沉沉降量均均为11000mmm。图2：1#斗轮轮机6~11号监测测点沉沉降变化化曲线线通过上图的监测测测数据，我我们们可以得得出如如下分析析结果果：沉降是否稳定，符符合设计要求求：沉降量与与荷荷载、淤淤泥厚厚度、时时间关关系密切切，每每施加一一级荷荷载时，沉沉降降量和沉沉降速速率均有有明显显增大，沉沉降降后期沉沉降（S）－时间间（t）关系曲曲线线平缓，从从观观测数据据看最最后连续7天的沉降降速速率处于于稳定定状态，平平均均速率为0.92255mm/天，符合合设设计要求求。固结度推算：据已知沉降数据据据推测沉沉降及及最终沉沉降主主要有双双曲线线法、Asaookka法和三点点法法。双曲线法是一种种种数学拟拟和的的方法，而而Asaookka法和三点点法法都是建建立在在一维垂垂直固固结方程程基础础上的方方法。本本工程插插板区区及过渡渡带在在超载下下的沉沉降板的的主固固结沉降降量的的推算采采用三三点法。采用三点法我们们们可推算算到地地基最终终沉降降量，计计算公公式为：=｛〔〕-〔〕〕｝/｛〔〕-〔〕｝｝式中：为地基最最最终沉降降量分别为时刻的沉沉沉降量，且且。根据以上实测沉沉沉降过程程曲线线，在曲曲线上上较为平平缓的的一段取取三个个时间点点（使使其满足足）来来计算地地基最最终沉降降量。各沉降测点时间间间点取值均均相相同，根根据各各区域的的堆载载和卸载载的时时间确定定时间间点。根据最终沉降量量量和实测测沉降降过程曲曲线可可推算地地基固固结度。计计算算公式为为：Ut=St///S∞式中：S∞为根根根据三点点法推推算得到到的地地基最终终沉降降量；St为t时刻的的沉降量量。沉降计算成果见见见表2：表21#-6~~~1#-1111各点沉降降量量及固结结度一一览表测点序号累计沉降量（mmmm）S∞（mm）最终沉降量（mmmm）固结度备注t1t2t31#-6718109712021242.2120496.9%1#斗轮机基础1#-7731110111901218.2119297.9%1#-8677101310981126.8110097.6%1#-9694102211181157.7112096.7%1#-10646100110981134.5110097.0%1#-11744110912221272.7122496.2%111#斗轮机基基础础场地1#-66~~1#--111的平均沉沉降降量为11156.77mm，各个个监监测点的的固结结度范围围为96.22%～97.99%，平均固固结结度97.0055%，均大于90%，满足设设计计要求。2、位移监测测边桩位移的监测测测能有效效的监监控堆载载预压压加载过过程的的安全状状况，并并可根据据实际际情况及及时发发现问题题从而而采取适适当的的加固措措施。观观测点采采用混混凝土浇浇筑基基础，内内埋设设铁件，表表面面与原地地面齐齐平，上上刻“+”字标志，用用用测钎作作为找找准目标标，进进行表层层位移移观测。同样，我们对应应应1#斗轮机1#-66~~1#--111区域的位位移移边桩为4#~77#位移点。自自2014年3月31日开始测测的的初始值值截止止到2014年8月4日共观测126天，具体体数数据见表3。表3边桩位位位移观测数数据据汇总表位置序号开始日期2014/7///28至20144//8/44本期位移值mmmm累计位移值mmmm△X△Y△X△Y1#斗轮机基础础位位移桩1-4a2014/3///310116-181-5a2014/3///311-216-221-6a2014/3///310115-91-7a2014/3///311017-51-4b2014/3///31011121-5b2014/3///3111-1081-6b2014/3///31-10-9111-7b2014/3///3112-55从观测数据看最最最后连续7天的水平平位位移处于于稳定定状态，预预压压期最大大位移移量△X：16mm；最大位位移移量△Y:-2222mm；最小位位移移量△X：1mm；最小位位移移量△Y:±55mmm；观测期期间间未出现现边桩桩位移每每昼夜夜超过5mm，位移变变化化速率在在堆载载期间明明显增增大，但但整体体的变化化速率率仍较小小，稳稳定性属属于受受控状态态。3、孔隙水压压力监监测孔隙水压力监测测测的主要要目的的：了解解孔隙隙水压力力增长长与消散散过程程情况，了了解解土体的的强度度增长情情况，控控制堆载载施工工速度。孔隙水压力传感感感器的加加工与与埋设：：埋设设工作在在插板板完成后后进行行，采用用钻机机配合进进行埋埋设，每每组测测点布置2个孔隙水水压压力观测测孔，孔隙水压压力力计沿深度方向向每每隔6m布置一个个，埋埋设时保保证传传感器放放置垂垂直，与与传感感器连接接的电电缆测线线由保保护管引引出，随随堆载高高度增增加而接接长。埋埋设时，在在传传感器周周围设设置透水水层，透透水层高高度为为0.6m～1.0m，透水层层填填料一般般采用用中粗砂砂；两两个传感感器之之间应设设置不不小于1m的隔水层层，隔隔水层填填料采采用直径2cm左右的膨膨胀胀泥球，确确保保两孔压压计之之间有效效隔水水。孔隙隙水压压力计观观测点点按要求求埋设设完成后后，立立即使用用二次次仪表检检测孔孔隙水压压力测测点数据据是否否正常。如如发发现在埋埋设过过程中有有损坏坏或数据据不正正常时，应应及及时采取取补救救措施。钢弦式孔隙水压压压力计由由两部部分组成成，一一部分为为滤头头，由透透水石石、开孔孔钢管管组成，主主要要起隔断断土压压的作用用；另另一部分分为传传感部分分，孔孔隙水压压力物物理量可可通过过频率仪仪直接接读出。孔孔隙隙水压力力计算算式为：式中：—孔隙水水水压力（kPa）；—标定系数（kkkPa/HHzz2）；—测试频率（HHHz）；—初始频率（HHHz）。孔隙水压力的监监监测流程程见下下图3.图3孔隙水压力力监监测工作流流流程图我们同样取1###斗轮机1#-66~~1#--111相应的孔孔隙隙水压力力监测测点kx3来分析，孔孔孔隙水压压力对对堆载加加荷较较为敏感感，当当测点位位置堆堆载加荷荷后，各各个土层层的超超孔隙水水压力力增长明明显，在在加载期期间，超超孔隙水水压力力值逐渐渐增大大，在荷荷载加加载的停停歇期期，超孔孔隙水水压力有有所消消散，其其变化化曲线呈呈锯齿齿状，并并伴随随着荷载载的增增加→间歇→增加→间歇的过过程程，相应应出现现上升→消散→上升→消散的变变化化规律，在在堆堆载加荷荷施工工结束后后超孔孔隙水压压力出出现最大大值。恒恒载期，由由于于塑料排排水板板的作用用，各各土层的的超孔孔隙水压压力消消散较快快，随随着时间间增长长，超孔孔隙水水压力持持续消消散，消消散速速率逐渐渐减小小，趋于于稳定定态势。由由孔孔隙水压压力时时间变化化曲线线可以看看出，浅浅层土体体中的的超孔隙隙水压压力明显显大于于深层土土体，各各个土层层的压压力增长长、消消散规律律基本本一致，说说明明塑料排排水板板的效果果良好好。截止止到卸卸载前，各各土土层的超超孔隙隙水压力力值均均得到较较大消消散，其其曲线线变化趋趋于平平稳，变变化幅幅度较小小，尤尤其是深深层土土体的超超孔隙隙水压力力已完完全消散散。下图4为kx33测点的的孔隙隙水压力力时间间变化曲曲线。图4kx3孔孔隙隙水压力随随随时间变变化曲曲线图结论通过对1#斗轮轮轮机1#-66~~1#--111段的检测测分分析，我我们扩扩展至整整个场场地的三三条斗斗轮机堆堆载预预压检测测，我我们得出出如下下分析：：（1）根据实测测表表层沉降结结结果，截截止2014年8月4日，累计计表表层沉降降量为为10022mmm～12244mmm，平均的的表表层沉降降量为为11188..4mmm。采用三点法法法对实实测沉降降曲线