缅甸蒂洛瓦真空预压法地基处理效果分析

牛建光，刘拴龙

(中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300220)

引言

预压法按处理工艺可分为堆载预压、真空预压、真空和堆载联合预压，适用于处理淤泥质土、淤泥、冲填土等饱和黏性土地基。真空预压是使密封膜下形成负压，利用竖向排水通道和水平排水通道，使土体中的水和空气排出，以增强土体抗剪强度和承载力，满足工程使用要求。真空预压法由于具有节省预压材料，下降工程造价；固结快，工期短；施工简洁，工作效率高；加固深度较深等优点，近年来在国内外软弱地基处理中得到了广泛的应用，地基处理加固效果良好。

《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）中规定真空预压的膜下真空度应稳定地保持在86.7 kPa（650 mmHg）以上，且应均匀分布，排水竖井深度范围内土层的平均固结度应大于90 %。真空预压地基最终竖向变形计算使用的沉降经验系数ε可按当地经验取值，无当地经验时，ε可取1.0～1.3[1]。

为了控制施工质量，满足设计要求，在真空预压施工过程中需要对膜下真空度、地基表层竖向变形、孔隙水压力、地基土分层沉降、地下水位等进行监测，以便及时反馈现场情况，指导施工。地基处理完成后进行效果检测。

1 工程概述

1.1 场地位置

缅甸位于中南半岛西部，东北部与中国相邻，东接泰国和老挝，西北与印度和孟加拉国为界，西靠印度洋孟加拉湾和安达曼海。缅甸处于印度板块与印支板块之间，在地质演化历史上既具有发育的古生代沉积建造，又有较完整的中、新生代地层序列，然而它们之间又表现出明显的分带性，从而使缅甸在地层与构造上具有明显的分区性[2]。

仰光河由勃固（Pegu）河和密玛加（Myitmaka）河在仰光汇合而成，注入东南40 km处的马达班（Martaban）海湾。本工程位于缅甸蒂洛瓦地区，地处仰光河东岸，距离河流入海口约30 km。

1.2 地质概况

勘察结果表明，钻探揭露深度内土层分布较有规律，各土层分布特征分别叙述如下[3]：

1）冲填土层

冲填土（中砂）：灰黄色，松散状，含少量粘粒，土质不均。该填土层为新近吹填形成，层厚0.3～4.7 m。平均标贯击数N=3.8击。

2）全新世冲积层

①粘土：灰黄色、褐黄色，软塑状，局部可塑状，高塑性，夹淤泥质土薄层与腐殖质，表层含大量植物根系，土质不均。该层分布连续，层厚1.5～6.6 m。平均标贯击数N=3.4击。

上述第一大层的层底高程为4.66～-0.60 m。

3）全新世湖沼相冲积层

②1淤泥：灰色，流塑状，高塑性，含腐殖质，夹植物根系，土质均匀。该层分布范围小，层厚1.0～7.0 m。平均标贯击数N＜1.0击。②2淤泥质粘土：灰色、青灰色，软塑状，高塑性，含大量朽木及腐殖质，土质不均。该层分布连续，层厚5.1～15.5 m。平均标贯击数N=1.8击。②3粘土：灰色、青灰色，软塑状，局部可塑状，高塑性，夹淤泥质土薄层，含少量朽木屑及腐殖质，局部含大量朽木，土质不均。该层分布连续，层厚4.0～11.6 m。平均标贯击数N=3.3击。

上述第二大层的层底高程为-10.58～-17.98 m。

4）上更新世陆相冲积层

③1粘土：灰褐色、灰黄色、黄褐色及棕红色，可塑～硬塑状，高塑性，夹锈斑与朽木，局部混圆砾，土质不均。该层分布连续，层厚1.0～8.6 m。平均标贯击数N=11.9击。③2粉质粘土：灰褐色、灰黄色及黄褐色，硬塑状，中塑性，夹砂斑与锈斑，局部混少量粉细砂，土质不均。该层分布不连续，层厚0.5～8.5 m。平均标贯击数N=11.3击。③3粉土：灰色、褐灰色，稍密状，土质不均。该层层厚1.4～2.8 m。平均标贯击数N=12.5击。③4粉土：褐灰色，中密～密实状，局部混少量粉细砂，土质不均。该层分布不连续，层厚0.45～7.2 m。平均标贯击数N=24.2击。上述第三大层的层底高程为-18.98～-29.51 m。

5）上更新世陆相冲积层

④1细中砂：灰褐色、褐黄色，稍密～中密状，含少量粘粒，土质不均。该层分布不连续，揭示层厚0.8～11.5 m。平均标贯击数N=22.5击。④2细中砂：灰褐色、褐黄色，密实状，含少量粘粒，土质不均。平均标贯击数N=47.5击。

2 设计技术要求

本工程真空预压区共分为Z1、Z2、Z3三个区，其中Z1区长154.7 m，宽151 m；Z2区长154.7 m，宽151 m；Z3区长115.6 m，宽159 m。要求如下：

1）在原地层上铺设一层砂垫层，作为水平排水体，砂垫层厚度应高出交工高程1.4 m，作为预留沉降量。

2）打设塑料排水板，打设深度应穿透软土层，但不应进入下卧透水层。

3）埋深监测仪器，包括地表沉降标，分层沉降标，孔隙水压力计，水位计等。

4）荷载标准：膜下真空度稳定地保持在85 kPa以上，连续抽真空有效时间160 d。

5）卸载标准：按实测沉降曲线推算的固结度大于90 %，连续5天实测平均沉降速率不大于1.5 mm/d。

6）卸载结束后，通过原位试验和室内试验进行检测，评价地基处理效果。

3 现场监测内容分析

3.1 膜下真空度监测

通过在场地布设真空表对膜下真空度进行监测。当真空度低于设计值时，及时通知施工单位查找漏点，恢复压力，保证地基处理效果。为反映场地整体情况，每个预压区设置11块真空表进行真空度监测。下面以最具代表性的Z2区监测数据进行分析，绘制了真空度与时间关系曲线[4]，详见图1。

图1 Z2区真空度—时间曲线

由图1可知，该区的真空表在整个预压期压力值保持稳定，真空度满足设计要求。当真空表读数下降时，曲线产生波动，需及时查找原因（可能是场地存在漏点），保证施工过程正常进行。

3.2 地基表层竖向变形监测

通过在预压区表层布设地表沉降标，对地基表层竖向变形进行监测。为反映整个场地的变化情况，每个预压区设置16个地表沉降标。下面以最具代表性的Z2区数据进行分析，绘制了沉降与时间关系曲线[5]，详见图2。

图2 Z2区沉降—时间曲线

由图2可知：

1）Z2区抽真空期最大沉降点为场地中心附近的D6点（沉降量为802 mm），最小沉降点为场地边缘的D4点（沉降量为362 mm）。这是因为在真空预压区边缘，由于真空度会向外部扩散，其加固效果不如中部，所以为了使预压区加固效果比较均匀，预压区应大于建筑物基础轮廓线，并不小于3 m。

2）在真空预压后期阶段，随着沉降速率的减缓，沉降逐渐趋于稳定。在达到设计要求卸载条件时，依据监测数据实测沉降曲线，利用双曲线法计算加固土层的最终沉降量和固结度。经计算，插板期间平均沉降量为141 mm，真空预压阶段推算的平均最终沉降量为713 mm，施工期间总沉降量平均值为854 mm。

3）依据实测沉降曲线推算的最终沉降量与理论计算的沉降量有明显的差别，分析原因为缺乏该地区真空预压地基当地经验，沉降经验系数ε取值为1.0～1.3偏于保守。根据监测结果可知，沉降经验系数ε取值为0.9时，则实测沉降曲线推算的最终沉降量与理论预估沉降量基本吻合[6]。

3.3 分层沉降标监测

分层沉降标由PVC管和磁环组成，通过监测磁环的变化来监测各土层的沉降情况。每组布置7个监测点，分别布置在高程7 m、4 m、1 m、-2 m、-5 m、-8.5 m、-11 m处。下面以最具代表性的Z2区数据进行分析，绘制了分层沉降与时间曲线[7]，详见图3。

图3 Z2区分层沉降—时间曲线

由图3可知，分层沉降速率最大处为高程-2 m的监测点，对应土层为淤泥质黏土层；表层7 m的监测点沉降量最大，该点反映了地面以下各层的累计沉降量，与附近的地表沉降标监测数据基本一致。

3.4 孔隙水压力监测

孔隙水压力计每组布置7个监测点，分别布置在高程5 m、2 m、-1 m、-4.5 m、-8 m、-11.5 m、-15 m处。通过监测不同深度孔隙水压力计的数值变化情况，可以反映地基土的孔隙水压力消散和有效应力增加的情况。下面以最具代表性的Z2区数据进行分析，绘制了孔隙水压力与时间曲线[7]，详见图4。

图4 Z2区孔隙水压力—时间曲线

由图4可知：施工开始阶段，各层土孔压消散较快，特别是上层土，受抽真空压力较大，反应灵敏，孔压斜率大，随深度的增加，真空压力的影响逐渐减弱。随着抽真空的进行，各土层的孔压曲线趋于平缓，各土层孔压值相对固定。根据孔压的消散情况，结合地表沉降标数据，为真空预压卸载时间提供参考。

4 检测数据分析

为了检测真空预压地基处理的效果，在每个区域的中心点附近，在地基处理前后分别进行了十字板剪切试验、标准贯入试验、原状土样的采取，室内土工试验等。

4.1 原位测试结果分析[7]

为判断场地的处理效果，地基处理前后分别进行了十字板剪切试验，试验成果见图5。

图5 处理前后十字板剪切强度—高程曲线

由图5可知：地基处理后，软弱土层十字板剪切强度明显增加，平均值由36.5 kPa增加到47.9 kPa，平均增加31 %。③1粘土层十字板剪切强度变化不大，原因是该土层埋藏较深，真空预压法有效处理深度约20 m。

4.2 室内土工试验结果分析

地基处理前后对各土层分别采取原状土样进行室内物理力学试验[8]，包括含水率、孔隙比、液性指数、粘聚力、摩擦角、无侧限抗压强度、压缩模量等，试验结果对比见表1和表2。

表1 加固前后土层物理指标对比

表2 加固前后土层力学指标对比

由表1和表2可知，加固后原软弱土层的物理力学指标有了较大的提高，土质得到了改善。③1粘土层的各项指标变化不大。

5 结语

真空预压区边缘加固效果不如中部，为了使预压区加固效果比较均匀，预压区应大于建筑物基础轮廓线，并不小于3 m。理论计算沉降量时，沉降经验系数ε的取值至关重要，根据本次监测可知，该地区的沉降经验系数ε取0.9是合适的。

通过对真空预压过程场地真空度、沉降标、孔隙水压力等监测，及时反馈现场情况，有效指导现场施工，保证了加固效果。通过检测结果可知，本次真空预压对淤泥、淤泥质土的加固效果明显，有效处理深度约20 m，对深层粘土层的加固效果一般。

通过对真空预压全过程的监测和检测，该方法适用于缅甸蒂洛瓦地层的地基处理，加固效果良好。为后续同类工程优化设计、节约成本积累了宝贵经验。