堆載預(yù)壓中沉降、位移與孔隙水壓力觀測(cè)分析與研究（共10內(nèi)容詳細(xì)）

1、堆載預(yù)壓中沉降、位移與孔隙水壓力觀測(cè)分析與研究中交三航局 ： 秦季冰 【摘要】：采用塑塑料排水水板堆載載預(yù)壓法法對(duì)某軟軟土地基基工程進(jìn)進(jìn)行處理理，在預(yù)預(yù)壓過(guò)程程中對(duì)地地基變形形及孔隙隙水壓力力等進(jìn)行行了嚴(yán)密密觀測(cè)，本本次工程程監(jiān)測(cè)直直觀、合合理地反反映了在在堆載預(yù)預(yù)壓法加加固軟基基過(guò)程中中，軟土土固結(jié)沉沉降、孔孔隙水壓壓力等的的變化情情況，起起到了信信息化施施工、控控制堆載載施工速速率等的的作用，達(dá)達(dá)到了監(jiān)監(jiān)測(cè)的預(yù)預(yù)期目的的，監(jiān)測(cè)測(cè)資料與與效果檢檢測(cè)資料料結(jié)合，能能夠充分分有效地地評(píng)價(jià)軟軟基處理理效果，并并為同類類工程提提供了可可借鑒的的經(jīng)驗(yàn)資資料?！娟P(guān)鍵詞】：軟基處處理 堆載預(yù)預(yù)壓 變形觀觀

2、測(cè)工程地質(zhì)條條件本工程位于于長(zhǎng)江三三角洲沖沖積平原原太倉(cāng)段段，屬于于典型的的軟土地地基。通通過(guò)勘察察勘探，各各地基土土層的特特征由上上至下主主要為沖沖填土、灰灰色砂質(zhì)質(zhì)粉土、灰灰色淤泥泥、 灰色淤淤泥質(zhì)黏黏性土、灰灰色砂質(zhì)質(zhì)粉土、灰灰色黏質(zhì)質(zhì)粉土、灰灰色粉砂砂等。軟軟土的主主要特性性為：高高含水量量、高孔孔隙比、高高壓縮性性和低粘粘聚力、低低滲透性性、低固固結(jié)系數(shù)數(shù)。由于以上特特性，常常見(jiàn)的軟軟土地基基會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)承載力力及穩(wěn)定定性低、變變形大及及沉降不不均等問(wèn)問(wèn)題。針針對(duì)這些些問(wèn)題，常常用的軟軟土地基基處理方方法有很很多，我我們應(yīng)根根據(jù)工程程的要求求、場(chǎng)地地條件及及地質(zhì)條條件等綜綜合因素素考慮。

3、堆載預(yù)壓加加固原理理本工程采用用的堆載載預(yù)壓法法的基本本原理是是基于太太沙基的的有效應(yīng)應(yīng)力原理理，堆載載預(yù)壓法法主要是是增加總總應(yīng)力，而而不是增增加有效效應(yīng)力，總總應(yīng)力的的增加導(dǎo)導(dǎo)致孔隙隙水壓力力的增大大，產(chǎn)生生超靜孔孔壓使土土體中孔孔隙水通通過(guò)排水水通道排排出土體體，孔隙隙水排除除后孔隙隙體積變變小，土土體密實(shí)實(shí)，增長(zhǎng)長(zhǎng)了土體體的抗剪剪強(qiáng)度，提提高了軟軟土地基基的承載載力和穩(wěn)穩(wěn)定性同同時(shí)可以以減少土土體的壓壓縮性，消消除沉降降量，以以使工程程在使用用期不至至于產(chǎn)生生有害的的沉降和和沉降差差。因此此堆載預(yù)預(yù)壓法加加固軟土土的效果果取決于于堆載的的大小和和超靜孔孔壓的消消散程度度。堆載預(yù)壓施施工

4、方案案該場(chǎng)地采用用塑料排排水板與與堆載預(yù)預(yù)壓相結(jié)結(jié)合的方方法對(duì)該該段軟基基進(jìn)行處處理：場(chǎng)地平整：將場(chǎng)地地內(nèi)的淤淤泥段及及塊石清清除并整整平，便便于插板板施工。塑料排水板板：塑料料排水板板間距1m，按正正四邊形形布置，根根據(jù)地質(zhì)質(zhì)情況的的不同，塑塑料排水水板插入入深度在在23mm255m范圍內(nèi)內(nèi)，上端端露出20ccm?；A(chǔ)回填料料：按斗斗輪機(jī)基基礎(chǔ)回填填要求分分層回填填塊石。堆載預(yù)壓：按照設(shè)設(shè)計(jì)及現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際際情況采采用吹填填砂及山山皮石分分級(jí)堆載載，其中中吹填砂砂第一級(jí)級(jí)堆載厚厚度為1.995m，第二二級(jí)堆載載厚度為為2.77m；山皮皮石第一一級(jí)堆載載厚度為為1.995m，第二二級(jí)堆載載為2.4

5、45m。堆載預(yù)壓時(shí)時(shí)間：第第一級(jí)堆堆載時(shí)間間不小于于30天，第第二級(jí)滿滿載預(yù)壓壓時(shí)間不不小于90天。堆載預(yù)壓的的控制標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)高：地基基加固后后達(dá)到交交工標(biāo)高高。地基沉降量量：斗輪輪機(jī)工后后沉降量量50ccm。地基承載力力：斗輪輪機(jī)基礎(chǔ)礎(chǔ)區(qū)地基基承載力力【R】1500kPaa。施工期控制制指標(biāo)：加載期期間地基基沉降速速率不大大于15mmm/天，孔孔隙水壓壓力控制制在U/P50%，邊樁樁位移控控制標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)為每晝晝夜應(yīng)小小于5mm。卸載標(biāo)準(zhǔn)：達(dá)到設(shè)計(jì)堆堆高后，滿滿載預(yù)壓壓時(shí)間不不小于90天；沉降速率需需達(dá)到最最后連續(xù)續(xù)7天，平平均沉降降不大于于1.00mm/天；根據(jù)實(shí)測(cè)沉沉降曲線線，推算算地基土土的

6、固結(jié)結(jié)度達(dá)到到90%以上。堆載預(yù)壓監(jiān)監(jiān)測(cè)方案案為了及時(shí)掌掌握堆載載預(yù)壓施施工過(guò)程程中沉降降、孔隙隙水壓力力、強(qiáng)度度變化等等有關(guān)信信息，起起到指導(dǎo)導(dǎo)施工、監(jiān)監(jiān)控施工工安全、驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)計(jì)、檢驗(yàn)驗(yàn)加固效效果的作作用，本本軟基工工程監(jiān)測(cè)測(cè)方案采采取了埋設(shè)沉沉降板、邊邊樁及孔隙水水壓力，并并對(duì)在堆堆場(chǎng)內(nèi)埋埋設(shè)的監(jiān)監(jiān)測(cè)設(shè)備備按設(shè)計(jì)計(jì)頻率進(jìn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)測(cè)，以便便掌握固固結(jié)沉降降、水平平位移、孔孔隙水壓壓力消散散的情況況。變形形及孔隙隙水壓力力觀測(cè)從從砂墊層層和塑料料排水板板施工完完成后開(kāi)開(kāi)始算起起，不考考慮插設(shè)設(shè)塑料排排水板期期間由于于排水條條件改善善引起的的沉降量量。本工工程具體體的監(jiān)測(cè)測(cè)的工作作內(nèi)容和和數(shù)量

7、詳詳見(jiàn)表1。監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)基本本上均布布于整個(gè)個(gè)斗輪機(jī)機(jī)，監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)定位按按照設(shè)計(jì)計(jì)文件中中“監(jiān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)布置圖圖”進(jìn)行實(shí)實(shí)地測(cè)放放，監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)位置置詳見(jiàn)圖圖1。表1 監(jiān)測(cè)工工程數(shù)量量表序號(hào)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)量單位備注1沉降板33個(gè)每條斗輪機(jī)機(jī)11個(gè)，間間距50mm2孔隙水壓力力9組每條斗輪機(jī)機(jī)基礎(chǔ)各各3組，間間距2000m3位移邊樁42個(gè)內(nèi)埋設(shè)鐵件件，上刻刻“+”字標(biāo)志志說(shuō)明孔隙水壓力力測(cè)頭在在土層中中按6m的間距距埋設(shè)測(cè)測(cè)點(diǎn)圖1：監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置置圖監(jiān)測(cè)結(jié)果分分析1、 沉降降監(jiān)測(cè)沉降監(jiān)測(cè)的的主要目目的就是是監(jiān)測(cè)沉沉降板以以下土層層在堆載載作用下下的沉降降量及其其隨時(shí)間間的發(fā)展展變化過(guò)程程。一方方面可用用來(lái)評(píng)價(jià)

8、價(jià)填土加加載速率率的安全全合理性性，另一一方面可可通過(guò)對(duì)對(duì)觀測(cè)結(jié)結(jié)果的分分析，計(jì)計(jì)算出淤淤泥的實(shí)實(shí)際固結(jié)結(jié)度，推推算出地地基工后后沉降值值以及確確定合理理的卸載載時(shí)間。沉降降標(biāo)由沉沉降板和和測(cè)桿組組成，沉沉降板采采用50ccm*550cmm大小的的鋼板，測(cè)測(cè)桿采用用鍍鋅水水管，每每段測(cè)桿桿長(zhǎng)1m，以高高強(qiáng)度接接頭相連連，測(cè)桿桿焊接在在沉降板板上并埋埋設(shè)于砂砂墊層內(nèi)內(nèi)，測(cè)桿桿隨加載載高度增增加而接接長(zhǎng)。本次監(jiān)測(cè)共共設(shè)33個(gè)沉降降觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)，每條條斗輪機(jī)機(jī)各11個(gè)觀測(cè)測(cè)點(diǎn)。我我們以1#斗輪機(jī)1#-611#-111沉降板板的沉降降數(shù)據(jù)來(lái)來(lái)分析。數(shù)數(shù)據(jù)從20114年3月5日開(kāi)始始填筑第第一級(jí)堆堆載石（4

9、.33m-66.055m）開(kāi)始始，20014年年3月18日開(kāi)始始到20114年3月26日堆載載預(yù)壓第第一級(jí)吹吹填砂（6.005m-8.00m），20114年3月26日到20114年4月26日堆載載穩(wěn)壓（8.00m），20114年4月27日到20114年5月12日堆載載預(yù)壓第第二級(jí)吹吹填砂（8.00m-110.775m），截截止至20114年8月4日共觀觀測(cè)152天。由由監(jiān)測(cè)成成果（見(jiàn)見(jiàn)圖2）可知知：地基基經(jīng)堆載載預(yù)壓處處理后的的累計(jì)沉沉降最大大值發(fā)生生在1#-11點(diǎn)，累累計(jì)總沉沉降量為為12224mmm；最小小值發(fā)生生在1#-8和1#-10，累計(jì)計(jì)總沉降降量均為為11000mmm。圖2：1#斗

10、輪機(jī)6111號(hào)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)沉降降變化曲曲線通過(guò)上圖的的監(jiān)測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)，我我們可以以得出如如下分析析結(jié)果：沉降是否穩(wěn)穩(wěn)定，符符合設(shè)計(jì)計(jì)要求： 沉降量量與荷載載、淤泥泥厚度、時(shí)時(shí)間關(guān)系系密切，每每施加一一級(jí)荷載載時(shí)，沉沉降量和和沉降速速率均有有明顯增增大，沉沉降后期期沉降（S）時(shí)時(shí)間（t）關(guān)系系曲線平平緩，從從觀測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)看最最后連續(xù)續(xù)7天的沉沉降速率率處于穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)，平均均速率為為0.9925mmm/天，符符合設(shè)計(jì)計(jì)要求。固結(jié)度推算算：據(jù)已知沉降降數(shù)據(jù)推推測(cè)沉降降及最終終沉降主主要有雙雙曲線法法、Asaaokaa法和三三點(diǎn)法。雙曲線法是是一種數(shù)數(shù)學(xué)擬和和的方法法，而Asaaokaa法和三三點(diǎn)法都都是建立

11、立在一維維垂直固固結(jié)方程程基礎(chǔ)上上的方法法。本工工程插板板區(qū)及過(guò)過(guò)渡帶在在超載下下的沉降降板的主主固結(jié)沉沉降量的的推算采采用三點(diǎn)點(diǎn)法。采用三點(diǎn)法法我們可可推算到到地基最最終沉降降量，計(jì)計(jì)算公式式為： =-/-式中：為地地基最終終沉降量量分別為時(shí)刻刻的沉降降量，且且。根據(jù)以上實(shí)實(shí)測(cè)沉降降過(guò)程曲曲線，在在曲線上上較為平平緩的一一段取三三個(gè)時(shí)間間點(diǎn)（使使其滿足足）來(lái)計(jì)計(jì)算地基基最終沉沉降量。各沉降測(cè)點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)點(diǎn)取值均均相同，根根據(jù)各區(qū)區(qū)域的堆堆載和卸卸載的時(shí)時(shí)間確定定時(shí)間點(diǎn)點(diǎn)。根據(jù)最終沉沉降量和和實(shí)測(cè)沉沉降過(guò)程程曲線可可推算地地基固結(jié)結(jié)度。計(jì)計(jì)算公式式為：Ut= SSt/ S式中：S為根據(jù)據(jù)三點(diǎn)法法

12、推算得得到的地地基最終終沉降量量；St為t時(shí)時(shí)刻的沉沉降量。沉降計(jì)算成成果見(jiàn)表表2：表21#-611#-111各點(diǎn)沉沉降量及及固結(jié)度度一覽表表測(cè)點(diǎn)序號(hào)累計(jì)沉降量量（mm）S（mm）最終沉降量量（mm）固結(jié)度備注t1t2t31#-6718109712021242.2120496.9%1#斗輪機(jī)基礎(chǔ)礎(chǔ)1#-7731110111901218.2119297.9%1#-8677101310981126.8110097.6%1#-9694102211181157.7112096.7%1#-100646100110981134.5110097.0%1#-111744110912221272.7122496

13、.2% 1#斗輪機(jī)機(jī)基礎(chǔ)場(chǎng)場(chǎng)地1#-611#-111的平均均沉降量量為11156.7mmm，各個(gè)個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)的固結(jié)結(jié)度范圍圍為966.2%97.9%，平平均固結(jié)結(jié)度977.055%，均均大于990%，滿滿足設(shè)計(jì)計(jì)要求。2、 位移移監(jiān)測(cè)邊樁位移的的監(jiān)測(cè)能能有效的的監(jiān)控堆堆載預(yù)壓壓加載過(guò)過(guò)程的安安全狀況況，并可可根據(jù)實(shí)實(shí)際情況況及時(shí)發(fā)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題題從而采采取適當(dāng)當(dāng)?shù)募庸坦檀胧Ｓ^觀測(cè)點(diǎn)采采用混凝凝土澆筑筑基礎(chǔ)，內(nèi)內(nèi)埋設(shè)鐵鐵件，表表面與原原地面齊齊平，上上刻“+”字標(biāo)志志，用測(cè)測(cè)釬作為為找準(zhǔn)目目標(biāo)，進(jìn)進(jìn)行表層層位移觀觀測(cè)。同樣，我們們對(duì)應(yīng)1#斗輪機(jī)1#-611#-111區(qū)域的的位移邊邊樁為4#7#位移點(diǎn)點(diǎn)

14、。自20114年3月31日開(kāi)始始測(cè)的初初始值截截止到20114年8月4日共觀觀測(cè)126天，具具體數(shù)據(jù)據(jù)見(jiàn)表3。表3 邊邊樁位移移觀測(cè)數(shù)數(shù)據(jù)匯總總表 位置序號(hào)開(kāi)始日期2014/7/228至20114/88/4本期位移值值mm累計(jì)位移值值mmXYXY1#斗輪機(jī)機(jī)基礎(chǔ)位位移樁1-4a2014/3/3310116-181-5a2014/3/3311-216-221-6a2014/3/3310115-91-7a2014/3/3311017-51-4b2014/3/331011121-5b2014/3/33111-1081-6b2014/3/331-10-9111-7b2014/3/33112-55從觀測(cè)

15、數(shù)據(jù)據(jù)看最后后連續(xù)7天的水水平位移移處于穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)，預(yù)壓壓期最大大位移量量X：16mmm；最大大位移量量Y:-22mm；最小小位移量量X：1mm；最小小位移量量Y:55mm；觀測(cè)測(cè)期間未未出現(xiàn)邊邊樁位移移每晝夜夜超過(guò)5mm，位移移變化速速率在堆堆載期間間明顯增增大，但但整體的的變化速速率仍較較小，穩(wěn)穩(wěn)定性屬屬于受控控狀態(tài)。3、 孔隙隙水壓力力監(jiān)測(cè)孔隙水壓力力監(jiān)測(cè)的的主要目目的：了了解孔隙隙水壓力力增長(zhǎng)與與消散過(guò)過(guò)程情況況，了解解土體的的強(qiáng)度增增長(zhǎng)情況況，控制制堆載施施工速度度。孔隙水壓力力傳感器器的加工工與埋設(shè)設(shè)：埋設(shè)設(shè)工作在在插板完完成后進(jìn)進(jìn)行，采采用鉆機(jī)機(jī)配合進(jìn)進(jìn)行埋設(shè)設(shè)，每組組測(cè)點(diǎn)布布

16、置2個(gè)孔隙隙水壓力力觀測(cè)孔孔，孔隙水水壓力計(jì)計(jì)沿深度方方向每隔隔6m布置一一個(gè)，埋埋設(shè)時(shí)保保證傳感感器放置置垂直，與與傳感器器連接的的電纜測(cè)測(cè)線由保保護(hù)管引引出，隨隨堆載高高度增加加而接長(zhǎng)長(zhǎng)。埋設(shè)設(shè)時(shí)，在在傳感器器周圍設(shè)設(shè)置透水水層，透透水層高高度為0.66m1.00m，透水水層填料料一般采采用中粗粗砂；兩兩個(gè)傳感感器之間間應(yīng)設(shè)置置不小于于1m的隔水水層，隔隔水層填填料采用用直徑2cm左右的的膨脹泥泥球，確確保兩孔孔壓計(jì)之之間有效效隔水?？卓紫端畨簤毫τ?jì)觀觀測(cè)點(diǎn)按按要求埋埋設(shè)完成成后，立立即使用用二次儀儀表檢測(cè)測(cè)孔隙水水壓力測(cè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)據(jù)是否正正常。如如發(fā)現(xiàn)在在埋設(shè)過(guò)過(guò)程中有有損壞或或數(shù)據(jù)不不正

17、常時(shí)時(shí)，應(yīng)及及時(shí)采取取補(bǔ)救措措施。鋼弦式孔隙隙水壓力力計(jì)由兩兩部分組組成，一一部分為為濾頭，由由透水石石、開(kāi)孔孔鋼管組組成，主主要起隔隔斷土壓壓的作用用；另一一部分為為傳感部部分，孔孔隙水壓壓力物理理量可通通過(guò)頻率率儀直接接讀出?？紫端畨毫τ?jì)算式為：式中：孔孔隙水壓壓力（kPa）；標(biāo)定系數(shù)數(shù)（kPaa/Hzz2）；測(cè)試頻率率（Hz）；初始頻率率（Hz）?？紫端畨毫αΦ谋O(jiān)測(cè)測(cè)流程見(jiàn)見(jiàn)下圖3.圖3孔隙水水壓力監(jiān)監(jiān)測(cè)工作作流程圖圖我們同樣取取1#斗輪機(jī)1#-611#-111相應(yīng)的的孔隙水水壓力監(jiān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)kx3來(lái)分析析，孔隙隙水壓力力對(duì)堆載載加荷較較為敏感感，當(dāng)測(cè)測(cè)點(diǎn)位置置堆載加加荷后，各各個(gè)土層層的超

18、孔孔隙水壓壓力增長(zhǎng)長(zhǎng)明顯，在在加載期期間，超超孔隙水水壓力值值逐漸增增大，在在荷載加加載的停停歇期，超超孔隙水水壓力有有所消散散，其變變化曲線線呈鋸齒齒狀，并并伴隨著著荷載的的增加間歇增加間歇的的過(guò)程，相相應(yīng)出現(xiàn)現(xiàn)上升消散上升消散的的變化規(guī)規(guī)律，在在堆載加加荷施工工結(jié)束后后超孔隙隙水壓力力出現(xiàn)最最大值。恒恒載期，由由于塑料料排水板板的作用用，各土土層的超超孔隙水水壓力消消散較快快，隨著著時(shí)間增增長(zhǎng)，超超孔隙水水壓力持持續(xù)消散散，消散散速率逐逐漸減小小，趨于于穩(wěn)定態(tài)態(tài)勢(shì)。由由孔隙水水壓力時(shí)時(shí)間變化化曲線可可以看出出，淺層層土體中中的超孔孔隙水壓壓力明顯顯大于深深層土體體，各個(gè)個(gè)土層的的壓力增增長(zhǎng)

19、、消消散規(guī)律律基本一一致，說(shuō)說(shuō)明塑料料排水板板的效果果良好。截截止到卸卸載前，各各土層的的超孔隙隙水壓力力值均得得到較大大消散，其其曲線變變化趨于于平穩(wěn)，變變化幅度度較小，尤尤其是深深層土體體的超孔孔隙水壓壓力已完完全消散散。下圖4為kkx3測(cè)點(diǎn)的的孔隙水水壓力時(shí)時(shí)間變化化曲線。圖4 kxx3孔隙水水壓力隨隨時(shí)間變變化曲線線圖結(jié)論通過(guò)對(duì)1#斗輪機(jī)1#-611#-111段的檢檢測(cè)分析析，我們們擴(kuò)展至至整個(gè)場(chǎng)場(chǎng)地的三三條斗輪輪機(jī)堆載載預(yù)壓檢檢測(cè)，我我們得出出如下分分析：（1）根據(jù)據(jù)實(shí)測(cè)表表層沉降降結(jié)果，截截止20014年8月4日，累累計(jì)表層層沉降量量為10022mm12224mmm，平均均的表層層沉降量量為11118.4mmm。采用三點(diǎn)點(diǎn)法法對(duì)對(duì)實(shí)測(cè)沉沉降曲線線進(jìn)行固固結(jié)度計(jì)計(jì)算，各各個(gè)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的固