吹填土真空预压监测仪器埋设方法探讨.pdf

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1、1 1 8 低温建筑技术 2 0 1 4年第7期( 总第 1 9 3 期) 吹填土真空预压监测仪器埋设方法探讨 徐永辉， 汤明礼 ( 浙江广川工程咨询有限公 司 ， 杭 州3 1 0 0 2 0) 【 摘要】 结合具体工程详细介绍了吹填土真空预压工程两次处理过程中， 各监测仪器埋设前的准备及器 材制作改装、 埋设的具体方法及详细步骤， 同时指出了在施工过程中的注意事项等。为 以后的相关工程监测起到 一定的指导和借鉴作用 ， 提高监测仪器埋设 的成活率， 在节约经济成本和时间的基础上保证监测数据的准确性， 。推动监测项 目的研究和发展。 一【 关键词】 吹填土； 无砂垫层真空预压 ； 沉降板；

2、孔压计； 真空探头 【 中图分类号】 T U 4 7 2 3 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) o 7 一 O 1 l 8 0 3 随着我国经济和技术的快速发展 ， 厂房 、 码头、 港口、 高 速公路 机场等建筑物( 构筑物) 不断增多， 然而在沿海地区 可以不经处理而直接利用的天然优良地基却越来越少， 在 土地资源 日益匮乏的今天， 吹填造陆是缓解土地资源紧张 的主要手段。真空预压法具有加固费用低、 加固工期短、 无环境污染等特点， 因此在吹填土加固工程 中广泛应用 J 。 原位监测是软土地基上工程建设中的重要环节之一 ， 凡具

3、有一定规模的预压加固工程， 都应设置原位观测系统， 进行 现场观测， 监测预压过程中的地基变形和稳定性变化动态， 控制加载速率 ， 防止地基剪切破坏 ， 检验加固效果 。原位 监测是了解软土地基土体固结状态最为直接的手段 。监 测仪器的成功埋设是监测数据准确的前提和保证， 因此 ， 快 3方 案比选 表 1 方案比选表 1 钢管顶进时， 钢管幕 高程 和水平偏差控制难度较大 2 箱涵顶进 的姿 态控制 和地 管幕 顶进施工， 交通不需 中表变形 控 制 难 度大 ， 不易 顶进 断， 顶进段路面下管线不控制 方案 需搬迁 3 综合管沟受影响较大， 变 形难以有效控制， 风险较大 - 4 大断面

4、管幕顶进施工案例 较少， 施工经验匮乏 综合 - 管沟 1 造价低 破 除2 工程风险小 合 建 3 施工难度低 方案 悬吊保护明挖方案、 管幕顶进方案 以及综合管沟破除 合建方案， 在本工程中均有可行性， 表 1 对三个方案进行了 技术经济比选。 由表 1的对比分析可以看出， 悬吊保护明挖方案和综合 管沟破除合建方案优势明显 ： 如综合管沟的权属单位同意 破除重建， 推荐采用综合管沟破除方案， 否则推荐采用综合 管沟悬吊保护明挖方案。 4结语 珠海横琴三通道下穿环岛北路既有综合管沟是整个三 通道的关键点和难点， 对整个工程的造价、 工期影响较大。 综合管沟悬吊保护明挖方案相对综合管沟破除方案

5、无论在 造价、 工期、 施工风险方面均有明显不足 ， 建议业主慎重考 虑， 加强与综合管沟的权属单位沟通， 说服权属单位采用综 合管沟破除方案。 参考文献 1 刘国斌， 王卫东 基坑工程手册 M 北京： 中国建筑T,J k 版社 ， 2 0 0 9 2 肖世国， 朱合华管幕内顶进箱涵顶部管幕承载作用的分析 J 岩石力学与工程学报， 2 0 0 5 ， 2 4 ( 1 8 ) 妻 管 线 权 属 单 位 同 意 临 时 改 迁 一 。 。 ：一 。 2 合建段要尽快施工， 避免 牵涉到更多的管线权属单位 - 、 2 0 l 40 60 5 张建成( 1 舄 一 ) ， 男 河 南许黾人， 程师

6、从事 地下结构设计工作 、 一 ， 徐永辉等： 吹填土真空预压监测仪器埋设方法探讨 1 l 9 捷 、 方便、 经济的埋设方法对工程施工和监测十分重要。 1 监测仪器埋设前准备 真空预压处理吹填土软基， 一般是在一个非常大的吹 填区块 内进行 ， 少则十几万平米， 多则几百万， 具有施工进 度快， 工期短等特点； 而作为监测单位则必须紧跟施工进度 及时埋设好各种监测仪器设备， 确保之后监测数据的准确、 完整、 可靠。而埋设前准备工作的好坏则直接影响到埋设 质量、 施工进度及数据的采集时间和准确性。 监测仪器埋设前的准备工作， 归纳起来有两个大方面： 现场和室内准备。 1 1 现场准备 ( 1

7、) 在施工的相应阶段， 带上设计图纸到现场熟悉地 块分布情况， 找出设计埋设的地块位置， 并在其附近可作标 记的位置做上记号， 以便埋设时能迅速找到该地块 ， 提高效 率。对于区块 中间的设计埋设点， 最好和施工方或熟悉现 场的工作人员一起确定 ， 防止出错。 ( 2 ) 对要埋设的地块进行吹填面高程测量， 并对相应 的观测点进行编号标注。 ( 3 ) 根据现场情况， 设置沉降观测的基准点； 如果现场 不具备设置基准点条件， 可选取相对稳定物体作为沉降观测 的后视点。如需设置观测平台的， 应量取从吹填面至硬土层 之间的竖向距离 h ， 以便于确定木桩或其它桩截取长度。 1 2 室内准备 按照设

8、计要求 ， 将要埋设的仪器设备及时采购到位 ， 按 照真空预压监测设计要求， 做好以下准备工作。 ( 1 ) 沉降板。制作完成后， 在板底包上土工布， 并用 胶带纸缠紧， 防止钢板刺破密封膜， 导致漏气影响加固效 果； 然后将定制相应长度的塔尺安装在预留的插孔内。如 果是用钢管作沉降管则需粘贴上刻度布。 ( 2 ) 孔压计。应按每个监测点的不同深度合理选取 相应长度电缆线的孔压计 ， 将孔压测头用滤膜包扎好 ， 道路 区二次处理时用长度等于埋设深度的塑料皮管来保护孔压 测头及电缆线， 同时绑上金 属弯勾。在埋设的前一天将其 浸泡在清水中。 ( 3 ) 真空探头。将真空管放入提前打好孔的 P V

9、 C短管 内( 或用波纹管) ， 并用细绳扎牢固定， 外面用土工布( 或滤膜) 包裹严实。真空管长度 5 6 m， 所取管径应与真空表配套。 ( 4 ) 分层管、 测斜管 、 水位管等的准备较为简单 ， 只需 提前购置足够数量的器材并分类分组存放即可。 ( 5 ) 水准测量平台。根据实际情况确定材抖， 应尽量 选取松木或钢管( 1 ， 5寸) ， 便于敲打固定。其长度应 比软土 面至硬土层之间的竖向距离 h多 1 01 5 m， 便于后期观测 人员的操作。 ( 6 1 若干直径为 1 6 ra m螺纹杆， 1 u 长左右， 一桩一根； 木板 ， 2 m左右 ， 一桩两块 。 ( 7 ) 其它准

10、备的材料和工具有： 剪刀、 绑扎绳、 胶布、 铁丝、 钢丝钳等 ， 有的可根据现场需要临时采购。另外， 准 备若干4分管， 其长度可根据孔压探头埋置的深度来确定。 2 监 测仪器的现场 埋设 本次监测仪器埋设方法是结合浙江东部沿海某吹填土 及软基处理工程实际监测过程进行探讨。该工程采用两次 真空预压法 ， 第一次为无砂垫层的真空预压法， 加固范围为 地块及道路区吹填土和原滩面表面塘泥， 处理深度约为 2 3 5 O m， 其 中地块区预压时间为 l O O d ， 道路 区为 6 0 d ； 第二 次为道路区有砂垫层真空预压法 ， 砂垫层厚度约 6 0 8 0 c m， 其加固范围主要为道路区

11、一次处理吹填土和原软基滩面以 下土体， 处理深度约 2 3 m， 预压时间约为 1 2 0 d 。 2 1 吹填土区块一次处理监测仪器埋设 按照埋设内容和时问的不 同， 围区内可分孔压计、 真空 探头埋设和沉降板埋设两个阶段 ， 前者是在施工单位完成 无纺土工布铺设后进行 ， 后者是在密封膜铺设完成后进行。 ( 1 ) 观测点设置位置及埋设技术按设计要求进行， 孔 压计、 真空探头布置在同一位置上， 但点与点之间应保持合 适的问距。若地块区水比较深， 可以在附近找一个地势相 对较高的地方埋设， 便于铺膜后好找。 ( 2 ) 一般来说 ， 孔压计布置排水板的形心位置， 每孔一 点， 间隔2 m左

12、右， 埋设时先剪破土工布， 用 4分管将孔压探 头压人土中至指定深度 ， 埋前和埋后都要进行读数并记录。 ( 3 ) 膜下真空探头布置在两层土工布之间， 置于相邻 波纹滤管的中间位置， 角点膜下真空探头的位置应距加 固 区域边线即密封沟67 m。 ( 4 ) 完成孔压计、 真空探头埋设后 ， 须用扎绳将其固 定在土工布上 ， 然后将管和线收成一束插入预先准备的泡 沫小方块内， 盘成圆圈用胶布缠紧放在就地。注意： 真空管 头需缠上胶布封死 ， 以防泥水进入影响真空度的测读。 ( 5 ) 密封膜铺设完成后 ， 开始进行沉降板埋设。先将 沉降板抬至之前埋设孔压计、 真空探头位置， 将孔压线、 真空

13、管从膜中抽出， 理顺后绑到沉降管 ( 或塔尺) 上 之后安装上 真空表。至此， 一组相互联系互相验证( 沉降、 孔隙水压力及 真空度之间的变化联系) 的观测点埋设完成， 如图 1 所示。 图1 沉降板 、真空表及 孔压计埋设完成 图 图2 “ 袖珍桩” 沉降观测 图 ( 6 ) 进行沉降板初始读数。如有后视点的可在埋设 沉降板后进行测量 ， 没有后视点的， 可以打设人 桩， 设置 测量平台。具体做法是先将桩运至指定位置， 插入密封沟 内， 立直并敲打固定 然后将 1 6 ra m螺纹杆绑到桩端部 ， 根据 观测需要确定露出土面高度， 用铁丝缠绕固定， 并拧上两颗 螺丝 ， 架上水准仪， 便可进

14、行沉降观测。对于地块周边区域 或道路区二次处理， 可以制作 2 m左右的“ 袖珍钢筋桩” 直接打 在围堤上或土质较好处作为测量平台进行测读， 如图2 所示。 1 2 0 低温建筑技术 2 0 1 4年第7期( 总第 1 9 3 期) ( 7 ) 由于围区内施工进度较快， 应根据人力资源、 工 为 3 m m d ， 达到工程预期要求。 作量及现场施工情况来确定采取逐步埋设还是集中埋设。 总之 ， 密封膜铺设完成后， 膜下真空管、 孔压电缆线应 及时抽出并封膜， 沉降板埋设紧跟完成， 这样可以及早观 测 ， 便于获取更多的沉降监测数据 ， 了解真空预压全部处理 过程的沉降变化。 2 2 道路区二

15、次处理监测仪器埋设 道路区二次处理 的各监测仪器埋设情况基本同地块 区， 不同之处在于， 每个监测点布置的孔压计数量多( 每组 9 个) 、 深度大( 最深达2 3 m ) 、 现场埋设情况复杂； 膜下真空探 头布置在加固区域的砂垫层内， 置于相邻波纹滤管中间位 置 ； 需要增加分层管的埋设。 由于道路区二次处理主要处理深部土层， 孔压计埋设 需要机械辅助， 可以改进孔压计保护措施来借助插板机进 行埋设， 不仅埋设速度快、 操作简单 ， 而且节约成本， 但深部 ( 超过 2 0 m) 土层埋设成功率不高， 仅为 5 0 ， 最好与常规钻 孔埋设法相结合， 即浅层孔压计采用插板机辅助埋设 ， 1

16、 5 m 以下深度采用钻孔埋设。 采用插板机埋设需要对要埋设的孔压计进行改装及保 护处理 ， 包括探头的包扎和对孔压电缆线的加固。具体做 法是： 在孔压探头外包扎厚实的土工布， 然后绑上用 0 6 e m 直径钢筋制造而成的挂钩， 挂钩与钢丝绳相连， 钢丝绳的长 度比孔压计的埋设深度大 1 2 m； 钢丝绳与孔压线分小段绑 紧， 其作用是防止在用插板机埋设孔压计过程中孔压线受 力过大而损坏。注意， 在绑扎处靠电缆一侧须垫上一小块 土工布 。 由于插板机在插送孔压计过程中速度相对较快， 孔压 线与孔壁之间摩阻力较大， 故在加固孔压电缆过程中每个 细节都要处理好， 让钢丝绳承担绝大部分的拉力。因此

17、， 内 业处理过程中需特别注意， 不能马虎。 另外， 分层管、 水位管按设计要求进行埋设， 但分层管节头 连接处， 须细心用 P V C胶粘牢、 密封， 防止抽真空时漏气。 3监测结果 总结 日期 一 2 - 1 区块一 2 - 2 1 5 ( 块一2 - 3 1X块 一 2 4 区块 一 2 5 区块一 2 6 IX块一 2 7 区块 一 2 - 8 1 X 块 图3 2 区各区块l O O d 内沉降曲线图 如图 3所示， 2区各区块 l O O d内沉降曲线， 经过监测数 据分析可知 ， l O O d内地块区平均沉降达到 1 2 9 0 m， 固结度 为 8 8 6 6 ， 大于设计要

18、求的预压 l O O d固结度不小于8 0 ， 且预压 l O O d 实测地面沉降速率连续 l O d 平均沉降量最大值 一h = -l m 一 = 一 2 m _ _ ：一 4 m 由 =一 7 5 m h = -l O 5 m 一 一 1 3 5 m一 扣 一1 6 5 m h =- 1 9 5 m h =- 2 2 5 m 图4 插板埋设孔压计超静孔隙水压力消散曲线 图 如图4所示， 道路区二次处理采用插板机埋设孑 L 压计所 测得超静孔隙水压力的消散曲线图， 从曲线可以看出6 0 d内 土体中的超静孔隙水压力即可消散至稳定。 在常规抽真空阶段， 真空度稳定在 8 0 k P a左右；

19、 水位管 测得水位在预压过程中下降约 l m。总之 ， 该吹填土真空预 压工程中各项监测数据在设计要求时间内均达到预期结 果， 说明采用以上埋设方法监测的数据准确， 过程规律， 结 果满足设计要求。 4结语 ( 1 ) 本文结合实际工程， 详细介绍真空预压过程中沉 降板、 孔压、 真空探头等监测仪器的埋设方法及注意事项， 供类似工程参考和借鉴。 ( 2 ) 沉降观测之前， 需要选取比较固定的物体作为临 时基准点 ， 围区内需要打设人工桩作为沉 降观测相对基准 点及观测平台， 桩应该插入到原涂面以下 l m左右， 保证真 空预压过程中， 桩下沉位移较少； 孔压计埋设时， 应注意做 好保护措施 ，

20、 特别是埋设 1 5 m深度以下处的孔压计； 在埋设 真空探头时， 应注意其在密封膜下的位置， 区分一次处理和 二次处理的不同位置。 ( 3 ) 在吹填土真空预压工程中采取本文所述方法 ， 可 以提高监测仪器埋设的成活率， 在节约经济成本和时间的基 础上保证监测数据的准确性， 推动监测项 目的研究和发展。 参考文献 1 吴华林， 赵德招， 程海峰 我国疏浚土综合利用存在问题及对 策研究 J 水利水运工程学报 ， 2 0 1 3 ， 2 ( 1 ) ： 8 1 4 2 朱江， 舒晓武 真空预压法加固吹填土软基 J 中国水运 ， 2 0 0 7 ， ( 7 ) ： 5 2-5 3 3 龚晓南， 岑仰润 真空预压加固软土地基机理探讨 J 哈尔滨 建筑大学报， 2 0 0 2 ， 3 5 ( 2 ) ： 7 1 O 4 胡瑞杰 ， 张子明 真空预压软基处理监测数据分析 c 第十 三届中国科协年会第 l 9分会场 一 公路在综合交通运输体系 中的地位 和作用研讨会论文集 ， 2 0 1 1 ： 9 收稿日期 2 0 1 4 0 3 0 6 作者简介】 徐永辉( 1 9 6 2一) ， 男， 杭州人， 助理工程师， 从事 水利及岩土工程监测、 勘察及科研工作。 、 坦 g ， 簟进器