动力排水固结法在某软土地基处理工程中的应用_论文发表__58期刊

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:205

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　　动力排水固结法在某软土地基处理工程中的应用
　　叶楚涛
　　广州市怡元装饰工程有限公司广东广州510630
　　摘要：结合某软土地基处理工程第一合同段具体施工技术应用实践，对本工程可适用的几种软土地基处理方法进行了对比研究，最终选择动力排水固结法对其场地进行加固处理，对其施工工艺和强夯施工注意事项进行了探讨。
　　关键词：软基处理，动力排水固结，强夯施工
　　1工程概况
　　某沿海港区软土地基处理工程第一合同段内场地原地面大部分为饱和软土，其承载力不能满足上部正常使用荷载的要求，故需对其进行相应的软基加固处理。根据本工程钻探资料，合同段范围内地层主要由人工填土、第四系冲积层、残积层及白垩系基岩组成，现自上而下分别进行描述：
　　(1)人工填土层：主要为冲填土，冲填土主要由中、细砂冲填而成，结构松散；
　　(2)第四系冲积土层：主要由淤泥、粉质粘土及砂组成，地层多呈交错、互层状分布；
　　(3)残积土层：主要为泥质粉砂岩风化残积而成的粉质粘土，红褐、褐红色为主，局部夹灰黄色、灰色，可塑～硬塑，局部坚硬，局部含较多砂，夹粉土；
　　(4)白垩系沉积岩层：该层岩性主要为泥质粉砂岩。
　　场地地下水主要为第四系孔隙微承压水及深部基岩裂隙水，静止水位埋深为1.30～2.50m，部分区域地面有积水。因此，为了保证上部结构主体施工的质量并按期完成，软土地基加固处理是本工程须首先解决的关键问题。
　　2可适用的几种地基处理方案介绍与比较
　　软土地基处理的方法有很多，常用的有强夯法，堆载预压法等。结合本软土地基处理工程的特点，可采用的方法有动力排水固结法，堆载预压固结法，真空预压固结法，干振碎石桩法等[1]，下面分别对其特点进行比较研究。
　　2.1动力排水固结法
　　动力排水固结法是强夯法和排水固结法联合处理地基的一种方法，该方法通过在软弱地基中设置一套适应软粘土动力固结加固的有效排水系统，采用适应软粘土地基的“先轻后重，逐层加固”的夯击方式，确立以不破坏土体宏观结构为原则的收锤标准，能够有效抑制孔压上升，加速孔压消散，增强强夯效果，降低能耗[2]。
　　首先在场地设置竖向塑料排水板，横向排水体（砂垫层），并填筑厚度约2.0m的土层作为工作垫层，然后将夯锤吊高至一定高度自由落下，给地基施加动荷载，加速地基的排水固结过程，提高地基的承载力、降低地基土的压缩性、消除或减轻地基的液化可能性、减小工后沉降量。
　　一般经动力排水固结法处理后三个月地基的固结度可达到90％左右[3]，本场地地基土预计总沉降量为0.8m左右，地基承载力提高一倍以上，可以满足使用要求。由于在强夯过程中加快软土和其下砂土的固结过程，加大了砂土，粉土等的密实度，可消除地基的液化。
　　2.2堆载预压固结法
　　本工程已先期吹填砂达1.5m厚度，采用堆载预压固结法时，需首先设置塑料排水板，铺上土工编织布，设置横向排水体，然后进行填土，高度为2～3m，即对地基施加预压荷载，加速地基的排水固结过程，以达到提高地基承载力、降低地基土的压缩性、减小地基的液化可能性、减小施工后沉降量的目的。
　　采用塑料排水板，进入透水性较好的砂层1m，长约12m，间距1×1m，梅花型布置。一般经堆载预压固结处理后12个月地基的固结度可达90％左右，能满足工后沉降要求。
　　2.3真空预压固结法
　　先在场地敷设塑料密封膜，然后借助真空装置，在将密封膜下砂垫层和软土中的水、气抽出，从而在土中形成真空负压和水头差。在水头差的作用下，土体中的孔隙水不断由竖向排水通道和水平向排水体排出。膜下真空度可达到50kPa以上，相当于约3.5m填土高的荷载。再结合场地本身的填土共同作用，达到加快排水固结、提高地基土强度、减小工后沉降量、缩短工期的目的。由于真空的#p#副标题#e#负压作用，地基土发生等向固结，真空预压过程中不产生剪应力增量，不存在失稳的可能性，还限制了土体的侧向变形，减少了填方量。
　　一般经真空预压固结处理后6个月地基的固结度可达90％左右，可满足工后沉降要求。
　　2.4干振碎石桩法
　　干振碎石桩法是采用振动沉管桩机成孔、向管内灌注碎石、振动拔管并振密碎石桩体、挤密周围土体的地基处理方法[3]。干振碎石桩法既具有排水固结、挤密周围土体、振密挤密砂层及消除砂土液化的作用，又具有复合地基的作用。其加固效果优于动力排水固结法、真空预压固结法，且施工工期短，无污染，但造价稍高。
　　2.5方案选择与优化
　　地基处理的效果能否达到预期的目的，首先取决于地基处理方案选择是否得当，各种加固参数设计是否合理。地基处理方法虽然很多，但都有其各自的适用范围和优缺点。此外，由于具体工程条件和要求各不相同，地质条件和环境条件也不相同，施工机械设备、所需的材料也会因提供部门的不同而产生很大差异，施工队伍的技术素质状况、施工技术条件和经济指标比较结果都会对地基处理方式的选择和最终效果产生很大的影响。
　　从工期、估算投资、达到预期效果等方面综合考虑并优化后，本工程可供选用的地基处理方案特点如下表1所示。
　　表1地基处理方案对比表
　　地基处
　　理方法 技术参数 施工期＋达到90％
　　固结度的固结期(月) 估算造价
　　(元/m2)
　　动力排水
　　固结法 塑料排水板长约12m，间距1.0m，梅花型布置，工作垫层厚1.5m，点夯3~4遍，夯击能900～1200kN•m,满夯1遍，夯击能为900kN•m。 6 80～100
　　真空预压
　　固结法 塑料排水板长约12m，间距1.0m，梅花型布置。真空度60kPa。 6 150～180
　　干振
　　碎石桩 干振碎石桩直径40cm，长约10m,间距1.2×1.2m,梅花型布置。 6 200～230
　　堆载预压
　　固结法 塑料排水板长约12m，间距1.0m，梅花型布置。 12 30～50
　　通过对上述方案的比较，动力排水固结法施工工期短，造价相对较低，既可以加快软弱地基的排水固结，提高地基承载力，又可以消除地基液化，因此优先采用动力排水固结法进行本工程的地基加固处理施工。
　　3施工工艺
　　(1)强夯前先行施工塑料排水板，排水板长度为12m，采用B型塑料排水板，按等边三角形布置，间距为1.0×1.0m。
　　(2)为了及时将施工过程中产生的地表水及高压孔隙水抽走，应在各区周边设置排水沟，排水沟深度低于起夯面不小于1.5m，每隔20m设集水井进行抽水。
　　(3)强夯机械选用起吊能力为50吨的履带式起重机，吊钩为自动复位式脱钩器。夯锤重13～15吨，锤体为圆形，设垂直透气孔。由于本场地表层土较软弱，为避免出现“丢锤”事故，施工时采用“分区处理，少击多遍、双向排水”的方式进行夯击，先点夯三遍最后满夯一遍。并按以下步骤进行：
　　(4)强夯夯点按5.0×5.0m方形布置，隔点夯击。点夯三遍，单点夯击击数6击，夯击能依次加大，夯击能分别为900kN•m、1000kN•m、1200kN•m，每遍夯击的收锤标准以6击总沉降量不大于1300mm为准；最后满夯一遍，低能量，夯击能为900kN•m，挨点梅花形夯打锤印搭接1/3，挨点以夯锤直径为准，不得以扩孔边为准，夯后原地整平。
　　4强夯施工注意事项
　　(1)强夯施工前，应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成损坏。
　　(2)当强夯施工所产生的振动可能对邻近建筑物或设备产生有害的影响时，应采取防振或隔振措施[4]。
　　(3)强夯施工前，组装起吊设备及辅助门式框架时，应特别注意起立机器的自身稳定性。
　　(4)注意观察夯锤上的通气孔，如遇堵塞，应立即开#p#副标题#e#通。
　　(5)夯时如表土过干应采取加水等相应措施，增加含水量以保证夯击质量。
　　(6)强夯时可能会有土块、石子等飞击，现场人员必须戴安全帽。
　　5结语
　　从动力排水固结法施工后的场地沉降观测结果来看，在施工质量上，本工程场地的软基处理区域施工均达到了规范要求，也完全能满足上部结构正常使用的荷载要求。同时，该方案施工工期短，造价相对较低，地基承载力提高显著。采用动力排水固结法施工工艺对本场地地基进行加固处理施工，达到了预期的加固效果和可观的经济效益。
　　参考文献
　　[1]滕延京.地基基础技术发展与应用[M].北京:知识产权出版社,2004.
　　[2]曾华健,张季超,等.强夯法处理广东科学中心软弱地基的试验研究[J].广州大学学报:自然学科版,2005,4.
　　[3]龚智辉.采空区软土地基及一般软土地基施工处理浅析[J].湖南交通科技,2002,12.
　　[4]张春刚.软土地基施工工艺及质量控制[J].北方交通,2007,6.