试论软土地基处理中的监测应用

　　摘要:通过软土地基处理的现场监测成果，研究分析了插塑料排水板配合堆载预压软基处理过程中浅层沉降、孔隙水压力及深层水平位移随时间、工况的变化规律，对软基施工起到了较大的指导作用，并为最后的工程验收提供了有效数据。

　　关键词:软基处理,塑料排水板,堆载预压,浅层沉降,孔隙水压力,深层水平位移,监测

　　软弱地基 ( 软基Soft Foundat ion) 系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。我国东南沿海地区分布着大量的高压缩性土，在这种土上建造建筑物，会产生很大的工后沉降和差异沉降，为保证建筑物的安全，需对这类土进行处理才能进行建设。而在软基加固处理当中，控制施工速率，了解加固效果，是通过监测得到的数据分析软土的沉降、侧向位移及孔压等指标的增长和消散来实现的。软基处理监测是涵盖了岩土工程和测量工程的技术工作。

　　1、 工程概况

　　“亚太纸业(广东)有限公司PM11地基处理”项目位于广东省江门市新会区双水镇沙路村，场地占地面积约为3.3平方公里，其东面为潭江，由于场地浅部土层物理力学性质较差，因此为了满足基础设计要求，拟对场地内地基土进行地基处理，采用塑料排水板与堆载预压法。

　　本施工区上覆地层表层为耕植土层，主要为粉质粘土，其下为第四系全新统沼泽相沉积层，主要为淤泥和粗砂，往下依次为第四系全新统冲洪积层、第四系上更新统沼泽相沉积层、第四系上更新统洪积层、第四系残积层。

　　2、 监控内容和目的

　　根据甲方及设计单位的要求，本次监测项目监测内容如下(本项目共有1～6区，本文选取较为典型的B2区：

　　①浅层沉降监测、②孔隙水压力监测、③深层水平位移监测

　　软基施工监控的目的有：

　　为全面反映堆载预压施工质量加固效果，通过对各项观测数据的分析处理，推算地基的最终竖向变形和不同时间的固结度，结合水平变形、孔隙水压力变化等，验证设计参数、为确定或修改设计施工参数，对施工过程进行有效的预测和控制提供根据，为工程验收和计量提供数据资料。

　　(1).地基浅层沉降监测(沉降板):监测软基的地表沉降速率和总沉降，推算地基的沉降;

　　(2).地基孔隙水压力监测(钢弦式孔隙水压力计):监测软基软土层在堆载作用下的孔隙水压力变化情况，软土层的固结度;

　　(3).地基土水平位移监测(测斜管):监测软基软土层不同深度的水平位移，确定地基的填筑速率和临界高度;

　　3、监测方案设计

　　监测断面位置现场确定时应优先考虑以下路段：

　　(1)附近有较深水塘的地段、占用半幅水塘的地段;(2)软土厚度大，软土性质差的地段;(3)填土高度大的地段;(4)桥头附近地段;(5)涵洞、机耕通道附近;(6)沿路基横向软土厚度变化较大的路段(如丘陵边缘地带)。

　　实际监测断面的选取可根据现场和设计情况确定。可设置一定数量的重点观测断面，即控制性监测断面。该类监测断面主要布置在地基稳定性较差、沉降较大的地段。在具体实施时，监控断面位置和数量可根据有关地质资料、现场施工情况调整。其中，观测断面中的测斜管应设在临空面。监测点布置依据工程实际条件，结合工程地质资料，在工程的重要部位进行布置，详见图1。软基监控时间从软基处理施工完成时开始到预压期结束、路基卸载为止。监测工期暂定1年，监控频率需要根据各断面工程地质特点、填筑情况、降雨情况等予以调整。关键时段加密观测，相对安全情况适当减少不必要的观测次数。

　　4、监测仪器埋设

　　(1)沉降标的埋设

　　采用双管式沉降标，预制好50 × 50cm的钢板， 在钢板中央用角铁呈三角形固定6 "钢管，每节长度50cm。外套PVC 管保护;埋设于砂垫层下，避开主盲沟。用水平尺校正其水平，用垂球来控制其铅垂，埋设稳固， 然后做好明显标志。随着填土的增高，测杆和套管亦相应接高。接高后的测杆顶面应略高于套管上口，并高出碾压面高度不宜大于50cm。

　　(2)测斜管的埋设

　　测斜管采用钻孔埋设，钻机开孔至相对硬层3～5米。将事先接好带有底盖的测斜管依次竖直缓慢压入钻孔内，然后灌入适量平衡水，扶正管身，对正管槽方向(管槽方向垂直于路基走向)，立即用粘土封孔，上好管盖螺丝，以免遭到破坏。

　　(3)孔隙水压力计的埋设

　　为了确保孔隙水压力计的成活率，采用钻孔、单只埋设法。钻孔至设计要求深度后(预留30cm)，将孔隙水压力探头压入设计深度原状土层中，再向孔内放粘土封孔。埋设前首先将透水石煮沸约2个小时，使其充分饱和，以免一部份孔隙水压力在传递过程中会消散在压缩空气上，导致所测孔隙水压力值比实际值小且滞后;其次，整个测头的连接操作务必在饱水状态下完成，之后测定埋设前初值。并在电缆线上做好测头编号标志，重复上述步骤，完成所有孔隙水压力计埋设。所有测头埋设完毕后，将其电缆线集中引至路堤坡脚处，用PVC 管进行保护，避免阳光暴晒。

　　5、监测成果分析

　　(1)浅层沉降监测:B2区浅层沉降共监测5个沉降点，编号分别为：B2A1、B2A2、B2A3、B2A4、B2A5。

　　在观测周期内，各点都存在有沉降速率超出警戒值：±15.00mm/d，并都是在加载第五、六层相对最厚土期间出现。从最终累计沉降量分析：B2A1点-474.62mm、B2A2点-413.11mm、B2A3点-408.34mm、B2A4点-229.86mm、B2A5点-315.86mm。其中B2A1点累计沉降量最大，B2A4点最小。整体下沉南面大，北面小，整体沉降量相对较大。

　　从监测数据可以看出在加载时沉降速率突然增大，随后沉降速率变小，沉降收敛，每一级加载都存在这样一个过程。总的来看，断面的中心点沉降大，坡脚小，主要是因为地基中心附加应力最大，且中心沉降增大后，相对应的填土厚度又增加即荷载增大，又会造成新的沉降增大，循环往复直至软土固结完成;在施加荷载过程中，沉降随荷载的增大而迅速增大，停荷恒载，沉降减慢，一般当荷载增加厚度达到3.7m 至4.3m，沉降急剧增大，各监测点在加载的过程中沉降发展基本一致，沉降值大与小差异的主要原因是地基土层性质堆载厚度不同引起。

　　(2)孔隙水压力监测：B2区孔隙水压力共监测4个孔，编号分别为：B2KX1、B2KX2、B2KX3、B2KX4。每个孔分别在高程0m、-4m、-8m、-13m、-21m各处分别埋设一个孔隙水压力计，共5个位置点，结果表明: 堆载预压施工开始后，孔隙水压力消散明显，且消散速度剧增，随着时间的推移，消散速度逐渐降低，并趋向稳定，并且上层软土层孔隙水压力消散明显较快，这说明塑料排水板排水路径良好，堆载预压效果明显。一般在5 d 以后消散速率明显降低，呈缓慢消散趋势，到80 d左右时孔隙水压力已基本趋于稳定，这说明此时软土层也已基本完成沉降固结。堆载预压卸载后，孔隙水压力消散曲线反弹明显，孔隙水压力有所增加，说明堆载预压处理软土地基取得了良好效果。

　　(3)深层水平位移(测斜)监测：B2区深层水平位移(测斜)共监测2个测斜孔，编号分别为：B2CX1、B2CX2。各孔的总位移量见表2。

　　观测资料显示，场地边缘侧向位移较大，场地中央的侧向位移相对较小。土层侧向变形的总体趋势是由上至下逐渐减小。由于上部土层附加应力大，受到顶部填土和侧向淤泥的约束较小，从而产生较大的侧向变形。较深土层受到附加应力逐渐减小，上部侧向约束大，变形较小。最大侧向变形发生在-1.0～3.6 m高程范围，该深度范围土层是加载后路基是否稳定的关键，如果过大的荷载或加载速率使该范围内的土层侧向变形过大或被剪坏，导致地基失稳。当侧向变形过大时，可以减少填土堆载两和采取相关措施约束土体的侧向位移来增强路基的稳定性。

　　6、结语

　　(1)通过对监测检测资料进行分析，载载预压处理后，明显改善了地基土的排水条件，加快了地基土的固结沉降，提高了地基土的稳定性和承载力，且为控制施工加载速率提供了有效数据，取得了预期效果。证明对软土地基采用插塑料排水板联合堆载预压法进行预处理是行之有效的。

　　(2)路基上部土体所受附加应力大，其竖向与侧向变形与变形速率也较大，所以附加应力较大的土层成为路基是否稳定的关键。过大的荷载和加载速率会使得土层侧向位移和瞬时沉降变大，从而加大地基沉降量，对控制地基沉降及稳定性不利，应予以重视。

　　(3)在加载期或预压期期孔隙水压力的变化有良好的规律性，其波动情况与荷载是相应的。

　　参考文献

　　1. 姜峰林，侯超群，唐明科，塑料排水板堆载预压软基变形观测分析，路基工程，2009(5)，146: 97-99.

　　2. 刘冀，软基处理过程监测及工程应用，山西建筑，2007年3月，第33卷第7 期：133-134.

　　3. 刘志伟，顾桥活，浅谈堆载预压软基处理中的监测工作，四川地质学报，2004 年6月第24卷第2期：104-106.