強夯法以其工價低廉,施工簡便而廣泛應用于地基處理工程中。然而,單用該法處理飽和軟粘土地基時極易產(chǎn)生'橡皮土'現(xiàn)象,難以達到預期效果。即產(chǎn)生了強夯法和塑料排水板結合來處理各種軟弱地基,稱之為動力排水固結法。
一般而言,動力排水固結法在工期上要比堆載預壓法、真空預壓法短,在工程造價上要比塊石強夯法、粉噴樁法低,在使用范圍上要比傳統(tǒng)的強夯法寬,因此,該法具有廣闊的應用前景。
2工程地質(zhì)概況廣州某電廠廠區(qū)原為一個大水塘,后經(jīng)平整場地回填而成,場地土層條件自上而下為:素填土、淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土、粉質(zhì)粘土、強風化礫質(zhì)粘土。各層土的物理力學性質(zhì)指標。
3強夯―塑料板排水法加固機理當土體受到夯擊時,土體在強大的沖擊能量的作用下,土體被壓縮,氣相體積減少,孔隙水壓力增大,同時在夯擊點的周圍出現(xiàn)裂縫,使土體的滲透性發(fā)生變化。在超孔隙水壓力作用下,孔隙水和氣體沿著這些裂縫排出土體。但是由于這些裂縫的產(chǎn)生并非是規(guī)則的和連續(xù)貫通的,因而在孔隙水和氣體在排出過程中并非是很暢通,土體受到擾動,強度降低,必須經(jīng)很長時間,強度才能恢復,強夯加固的效果不佳。
強夯―塑料排水板法是在強夯之前在土體中插入一段塑料排水板至強夯影響深度,即在土體中增加了一個垂直的排水通道。當土體受到?jīng)_擊荷載時,土體中孔隙水壓力增加,孔隙水可滲透到塑料板內(nèi),沿塑料排水板排到地面,這樣縮短了排水距離,加快了孔隙水壓力的消散過程和地基的沉降,防止了土體液化的產(chǎn)生,從而達到加固的目的。
4方案設計(1)水平排水體設置。
?、偕皦|層:由粗砂或石粉鋪設而成,其含泥量必須小于3%,鋪設厚度為0.5m;②盲溝:由土工布包碎石而成,縱向盲溝設于道路中心線處,并以垂直方向每60m設橫向盲溝,其底面*淺處須比砂墊層底面低25cm,盲溝底面還須以1%的排水坡度坡向集水井;③集水井:設于縱橫向盲溝交匯處,由$16@140及每300mm設$16橫向加強箍形成外徑50cm的鋼筋濾水籠,外包4目的鐵紗網(wǎng)和塑料網(wǎng),濾水籠外填礫石作為濾料。各井位濾水籠長度須比填土頂面高50cm,集水井底面須比周圍盲溝深50cm,井底用土工布包封;④抽排水:用潛水泵將集水井的水抽至水塘邊20m外,夯擊完后至少抽水30d。
?。?)豎向排水體設置。
?、儆靡簤菏讲灏鍣C,扁菱形導管,以減小施工周圍淤泥的擾動影響和涂抹效應;②用合格的SPD-Ⅱ型排水板;③須插設至淤泥層底面下至少20cm;④以1.2m間距三角形布點,排距1.05m。
(3)強夯工藝參數(shù)見表2。
夯擊擊數(shù)是根據(jù)以下條件經(jīng)試驗綜合確定的:①**兩擊的平均夯沉量不大于100mm;②夯坑周圍地面不發(fā)生過大的隆起;③不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。
?。?)填土。
?、僭谒胶拓Q向排水體施工完的區(qū)域,及時填土1.5m。并用推土機推平和碾壓1遍,進行強夯;②在第二遍點夯完的區(qū)域,立即補填0.6~1.0m厚的土,具體以設計交工面標高加上預計沉降量來估算填土量,預計沉降量=淤泥層厚×12%+(填土+砂墊)層厚×15%+15cm;③填土料宜使用含砂量多的土料,嚴禁使用含有機質(zhì)的土料及生活垃圾;④在全部點夯及普夯完成后,再推平全路段土方并用振動式壓路機碾壓3~4遍;⑤填土施工時必須注意保護場區(qū)所有檢測點不受損壞。
5檢測結果與分析5.1孔隙水壓力結果分析1中可以看到地基內(nèi)孔隙水壓力的變化特點:(1)在每遍夯擊時孔隙水壓力出現(xiàn)峰值,并隨夯擊能量增加而增加,停夯后隨時間繼續(xù)消散。
?。?)孔隙水壓力**峰值出現(xiàn)在夯面以下6 ̄7m深度附近,而7m以下土層的超靜孔壓逐漸趨小。
(3)由于設置垂直排水通道,對夯擊初期所產(chǎn)生的超靜孔壓消散十分有利。沒有造成夯擊過程孔隙水壓力逐漸積聚增高的現(xiàn)象。
?。?)超靜孔壓消散一般都是地基9m深處附近消散較快。
本工程以在夯面下7m左右地基孔壓的消散作控制點,用孔壓消散率nu來表示孔隙水壓力的消散情況,即:nu=umax-utumax×100%式中nu―――孔隙水壓力消散率umax―――孔壓**峰值ut―――某時刻的孔壓值若要得到良好的加固效果,nu越大,則地基內(nèi)孔壓消散得越好,但nu大,工期就要長。由實測資料知,**間歇時間為第1遍點夯后間歇13d左右(此時nu=64%)再進行第2遍點夯,第2遍點夯之后間歇6d左右(此時nu=45%)再進行普夯。
5.2側向位移觀測結果及分析試驗中采用測斜儀測量深層土體的水平位移,測斜管為PVC管,由于強夯施工的工藝特點,測斜管一般埋設在試驗區(qū)邊緣,以防在施工中受到破壞。該區(qū)3遍夯擊后土體的側向位移。由中曲線可見,土體的**側向位移并不是出現(xiàn)在地表,而是出現(xiàn)在距地表3~4m處,而且在10.0m深處,土體的側向位移呈明顯減小的趨勢。
5.3分層沉降采用磁環(huán)式沉降儀觀測土體分層沉降,通過對該試驗區(qū)分層沉降管在強夯前后及整個地基處理過程中的觀測,可得出該區(qū)的土體的分層沉降曲線。由曲線可以看出,土層的沉降主要表現(xiàn)在填土的沉降上,而淤泥的沉降所占比例較小,并且隨著強夯的作用,填土的沉降變化明顯,而淤泥的沉降變化并不很顯著。從總體來看,隨夯擊遍數(shù)的增加,土體的沉降增量是減少的,說明土體在不斷地致密,其壓縮性在不斷減少。
5.4深層沉降觀測結果與分析磁性深層沉降儀的觀測結果如所示,**沉降為
3S技術是遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)及全球定位系統(tǒng)(GPS)的統(tǒng)稱。是空間技術、傳感器技術、衛(wèi)星定位、導航技術和計算機技術、通訊技術相結合,多學科高度集成的對空間信息進行**、處理、管理、分析、表達、傳播和應29.3cm,影響深度d可達10m以上,變形主要發(fā)生在0~7.0m淺部。
5.5加固效果檢測分析在強夯施工前后分別對該區(qū)進行了土的物理力學試驗、載荷試驗和靜力觸探試驗。
?。?)該區(qū)加固后土的物理力學試驗結果如表3所示,可見該區(qū)經(jīng)動力排水固結法處理后,其工程力學性能變好,強度得以提高,天然含水量降低,天然孔隙比變小,固結系數(shù)變大,淤泥層的固結程度得以明顯提高。
?。?)該區(qū)表層土載荷試驗表明,加固后該區(qū)的地基土承載力特征值達到180kPa,地基土變形模量為46MPa。滿足工程要求。
?。?)夯后對試夯區(qū)采用靜力觸探方法進行檢測,檢測結果表明,加固后軟土地基的允許承載力已由原來的45kPa提高到184kPa以上。由實測資料推算,地基土的強度由17kPa提高到40kPa,可見加固后地基的承載力和強度都有較大的提高。
本工程已投入使用一年多,使用效果很好,地面和地面上的建筑物沉降變形滿足要求。軟基加固達到了縮短工期和避免營運期間產(chǎn)生過大的沉降而影響使用的預期目的。
6結論(1)軟土地基經(jīng)強夯―塑料板排水法加固處理后,其強度和承載力均有明顯的提高。因為塑料排水板在土體中形成了一個良好的排水通道,超孔隙水壓力能夠迅速得以消散,加快了地基固結。
?。?)對于含有較厚的淤泥及淤泥質(zhì)粘土的飽和軟土地基采用該法是行之有效的處理方法,其加固效果較明顯。
(3)該法處理此軟土地基,其有效加固深度可達10m左右。
一般而言,動力排水固結法在工期上要比堆載預壓法、真空預壓法短,在工程造價上要比塊石強夯法、粉噴樁法低,在使用范圍上要比傳統(tǒng)的強夯法寬,因此,該法具有廣闊的應用前景。
2工程地質(zhì)概況廣州某電廠廠區(qū)原為一個大水塘,后經(jīng)平整場地回填而成,場地土層條件自上而下為:素填土、淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土、粉質(zhì)粘土、強風化礫質(zhì)粘土。各層土的物理力學性質(zhì)指標。
3強夯―塑料板排水法加固機理當土體受到夯擊時,土體在強大的沖擊能量的作用下,土體被壓縮,氣相體積減少,孔隙水壓力增大,同時在夯擊點的周圍出現(xiàn)裂縫,使土體的滲透性發(fā)生變化。在超孔隙水壓力作用下,孔隙水和氣體沿著這些裂縫排出土體。但是由于這些裂縫的產(chǎn)生并非是規(guī)則的和連續(xù)貫通的,因而在孔隙水和氣體在排出過程中并非是很暢通,土體受到擾動,強度降低,必須經(jīng)很長時間,強度才能恢復,強夯加固的效果不佳。
強夯―塑料排水板法是在強夯之前在土體中插入一段塑料排水板至強夯影響深度,即在土體中增加了一個垂直的排水通道。當土體受到?jīng)_擊荷載時,土體中孔隙水壓力增加,孔隙水可滲透到塑料板內(nèi),沿塑料排水板排到地面,這樣縮短了排水距離,加快了孔隙水壓力的消散過程和地基的沉降,防止了土體液化的產(chǎn)生,從而達到加固的目的。
4方案設計(1)水平排水體設置。
?、偕皦|層:由粗砂或石粉鋪設而成,其含泥量必須小于3%,鋪設厚度為0.5m;②盲溝:由土工布包碎石而成,縱向盲溝設于道路中心線處,并以垂直方向每60m設橫向盲溝,其底面*淺處須比砂墊層底面低25cm,盲溝底面還須以1%的排水坡度坡向集水井;③集水井:設于縱橫向盲溝交匯處,由$16@140及每300mm設$16橫向加強箍形成外徑50cm的鋼筋濾水籠,外包4目的鐵紗網(wǎng)和塑料網(wǎng),濾水籠外填礫石作為濾料。各井位濾水籠長度須比填土頂面高50cm,集水井底面須比周圍盲溝深50cm,井底用土工布包封;④抽排水:用潛水泵將集水井的水抽至水塘邊20m外,夯擊完后至少抽水30d。
?。?)豎向排水體設置。
?、儆靡簤菏讲灏鍣C,扁菱形導管,以減小施工周圍淤泥的擾動影響和涂抹效應;②用合格的SPD-Ⅱ型排水板;③須插設至淤泥層底面下至少20cm;④以1.2m間距三角形布點,排距1.05m。
(3)強夯工藝參數(shù)見表2。
夯擊擊數(shù)是根據(jù)以下條件經(jīng)試驗綜合確定的:①**兩擊的平均夯沉量不大于100mm;②夯坑周圍地面不發(fā)生過大的隆起;③不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。
?。?)填土。
?、僭谒胶拓Q向排水體施工完的區(qū)域,及時填土1.5m。并用推土機推平和碾壓1遍,進行強夯;②在第二遍點夯完的區(qū)域,立即補填0.6~1.0m厚的土,具體以設計交工面標高加上預計沉降量來估算填土量,預計沉降量=淤泥層厚×12%+(填土+砂墊)層厚×15%+15cm;③填土料宜使用含砂量多的土料,嚴禁使用含有機質(zhì)的土料及生活垃圾;④在全部點夯及普夯完成后,再推平全路段土方并用振動式壓路機碾壓3~4遍;⑤填土施工時必須注意保護場區(qū)所有檢測點不受損壞。
5檢測結果與分析5.1孔隙水壓力結果分析1中可以看到地基內(nèi)孔隙水壓力的變化特點:(1)在每遍夯擊時孔隙水壓力出現(xiàn)峰值,并隨夯擊能量增加而增加,停夯后隨時間繼續(xù)消散。
?。?)孔隙水壓力**峰值出現(xiàn)在夯面以下6 ̄7m深度附近,而7m以下土層的超靜孔壓逐漸趨小。
(3)由于設置垂直排水通道,對夯擊初期所產(chǎn)生的超靜孔壓消散十分有利。沒有造成夯擊過程孔隙水壓力逐漸積聚增高的現(xiàn)象。
?。?)超靜孔壓消散一般都是地基9m深處附近消散較快。
本工程以在夯面下7m左右地基孔壓的消散作控制點,用孔壓消散率nu來表示孔隙水壓力的消散情況,即:nu=umax-utumax×100%式中nu―――孔隙水壓力消散率umax―――孔壓**峰值ut―――某時刻的孔壓值若要得到良好的加固效果,nu越大,則地基內(nèi)孔壓消散得越好,但nu大,工期就要長。由實測資料知,**間歇時間為第1遍點夯后間歇13d左右(此時nu=64%)再進行第2遍點夯,第2遍點夯之后間歇6d左右(此時nu=45%)再進行普夯。
5.2側向位移觀測結果及分析試驗中采用測斜儀測量深層土體的水平位移,測斜管為PVC管,由于強夯施工的工藝特點,測斜管一般埋設在試驗區(qū)邊緣,以防在施工中受到破壞。該區(qū)3遍夯擊后土體的側向位移。由中曲線可見,土體的**側向位移并不是出現(xiàn)在地表,而是出現(xiàn)在距地表3~4m處,而且在10.0m深處,土體的側向位移呈明顯減小的趨勢。
5.3分層沉降采用磁環(huán)式沉降儀觀測土體分層沉降,通過對該試驗區(qū)分層沉降管在強夯前后及整個地基處理過程中的觀測,可得出該區(qū)的土體的分層沉降曲線。由曲線可以看出,土層的沉降主要表現(xiàn)在填土的沉降上,而淤泥的沉降所占比例較小,并且隨著強夯的作用,填土的沉降變化明顯,而淤泥的沉降變化并不很顯著。從總體來看,隨夯擊遍數(shù)的增加,土體的沉降增量是減少的,說明土體在不斷地致密,其壓縮性在不斷減少。
5.4深層沉降觀測結果與分析磁性深層沉降儀的觀測結果如所示,**沉降為
3S技術是遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)及全球定位系統(tǒng)(GPS)的統(tǒng)稱。是空間技術、傳感器技術、衛(wèi)星定位、導航技術和計算機技術、通訊技術相結合,多學科高度集成的對空間信息進行**、處理、管理、分析、表達、傳播和應29.3cm,影響深度d可達10m以上,變形主要發(fā)生在0~7.0m淺部。
5.5加固效果檢測分析在強夯施工前后分別對該區(qū)進行了土的物理力學試驗、載荷試驗和靜力觸探試驗。
?。?)該區(qū)加固后土的物理力學試驗結果如表3所示,可見該區(qū)經(jīng)動力排水固結法處理后,其工程力學性能變好,強度得以提高,天然含水量降低,天然孔隙比變小,固結系數(shù)變大,淤泥層的固結程度得以明顯提高。
?。?)該區(qū)表層土載荷試驗表明,加固后該區(qū)的地基土承載力特征值達到180kPa,地基土變形模量為46MPa。滿足工程要求。
?。?)夯后對試夯區(qū)采用靜力觸探方法進行檢測,檢測結果表明,加固后軟土地基的允許承載力已由原來的45kPa提高到184kPa以上。由實測資料推算,地基土的強度由17kPa提高到40kPa,可見加固后地基的承載力和強度都有較大的提高。
本工程已投入使用一年多,使用效果很好,地面和地面上的建筑物沉降變形滿足要求。軟基加固達到了縮短工期和避免營運期間產(chǎn)生過大的沉降而影響使用的預期目的。
6結論(1)軟土地基經(jīng)強夯―塑料板排水法加固處理后,其強度和承載力均有明顯的提高。因為塑料排水板在土體中形成了一個良好的排水通道,超孔隙水壓力能夠迅速得以消散,加快了地基固結。
?。?)對于含有較厚的淤泥及淤泥質(zhì)粘土的飽和軟土地基采用該法是行之有效的處理方法,其加固效果較明顯。
(3)該法處理此軟土地基,其有效加固深度可達10m左右。