降水联合强夯

真空降水联合强夯在东营广利港地基处理中的应用与研究第1页共6页真空降水联合强夯在东营广利港地基处理中的应用与研究东营广利港项目部刘00一、引言强夯法，又称动力固结法（对粘性土）或动力密实法（对砂性土），是指通过将很重的锤（8t—40t）从高处自由落下（落距6m—40m），产生巨大的冲击能量，给地基以强力冲击和振动，从而提高地基土体强度、降低其压缩性、改善砂土的震动液化条件和消除黄土湿陷性等的一种地基处理方法。然而，在工程实践中发现，应用强夯法处理地基时常常出现以下问题：（一）场地地下水位过高，易造成地表严重液化、夯坑积水等问题，影响加固质量和安全生产；（二）对于粘性土或夹淤职层砂土，由于强夯扰动破坏了土体结构，倒置土体渗透性降低，超静孔隙水压力难以消散，会出现“橡皮土”现象，难以实现真正的土体加固。真空降水强夯法就是在这种背景下研究开发的地基处理新工法。该法综合了真空井点降水和强夯技术各自的优势，发挥了各自的优点，有效的解决了上述强夯施工中的地下水问题，达到了较好的加固效果。二、工程概况与加固方案在建东营港广利港区海红路改造工程道路表层为吹填土。吹填土部分区域以粉细砂为主，夹层状泥质粘性土，土质松散且不均匀；部分区域呈淤泥质粘土夹粉土，流塑状态。吹填土厚度一般为2.2~3.8m。由于吹填土形成时间短，属欠固结土，其含水量高，孔隙比大、强度低，在动力作用下易产生沉降和液化。为了确保路基强度和稳定，需对路基进行处理。在经济合理且又安全可靠的前提下，技术难度大，一般地基加固方案无法达到预期目的。通过多种方案的比较论证，决定采用真空降水联合低能量强夯法对其进行加固。三、设计要求路基承载力和加固深度应符合以下要求：（一）地基加固的有效深度为4～5m；（二）0～2.5m深度范围内地基承载力特征值fak≥120kPa；2.5～5m深度范围内真空降水联合强夯在东营广利港地基处理中的应用与研究第2页共6页地基承载力特征值fak≥80kPa；（三）路基的工后沉降不大于30cm；（四）满足路基压实度要求；（五）路基回弹模量要求：表层回弹模量E0≥46MPa四、施工工艺及参数真空降水联合低能量强夯动力固结法在本工程中采用的是3遍降水、3遍强夯的施工工艺。（一）真空降水施工井点降水的施工流程为：回填土后场地整平、井点放线定位→成孔设备凿孔并埋设井点管、地下水位监测管布置→井点管与水平干管连接→安装抽水设备、试抽与检查→典型施工、降水作业→管线拆除与二次布置。如此与强夯施工循环3次，井点管布置的间距、井点管布置深度以及降水要求与抽水时间需满足设计文件的要求。具体工艺及施工注意事项如下：第1次降水：均为3m井点管，滤头长度为1.5m，井点管卧管间距为3m，井点管间距为3m，要求井点管周围灌粗砂至地面以下50cm，孔口地面以下50cm内用粘土或淤泥土封死，降水至3m以下，连续5d不间断降水。完毕后，拆管并进行第1遍强夯。第2次降水：在第1遍强夯后，采用4m和6m的长短管相间布置井点管，间距为3m。卧管间距为3m，要求井点管周围灌粗砂至地面以下50cm，孔口地面以下50cm内用粘土或淤泥土封死，降水至4m以下，连续5d不间断降水。完毕后，拆管并进行第2遍强夯。第3次降水与第2次降水要求相同。真空降水联合强夯在东营广利港地基处理中的应用与研究第3页共6页真空降水联合强夯在东营广利港地基处理中的应用与研究第4页共6页（二）低能量强夯夯点间距（m）第一遍正方形4m×4m，第二、三遍插档布置强夯遍数（遍）3遍每遍强夯击数及能量第一遍强夯，单击夯击能800kJ，点夯击数2击第二遍强夯，单击夯击能1000kJ，点夯击数3击第三遍强夯，单击夯击能1200kJ，点夯击数3击振动碾压270KN振动碾，碾压4～6遍，稳压1遍;五、理论分析与研究强夯法虽然已在工程中得到广泛的应用，但到目前为止对于强夯设计没有公认和成熟的设计计算方法。上述参数亦是根据土质情况按经验进行设计，主要设计参数包括：有效加固深度、单击夯击能、夯击次数、夯击点布置、夯击遍数、遍数间隔时间、处理范围等。真空降水联合强夯在东营广利港地基处理中的应用与研究第5页共6页（一）有效加固深度强夯法的有效加固深度既是反应处理效果的重要参数，又是选择地基处理方案的重要依据。在实际工程中，普遍采用如下公式H=α√Mh其中α为修正系数，范围在0.34~0.80之间；M为夯锤重量（t）；h为落距（m）。在工程实践中一般辅助结合经验或实验来确定有效加固深度。（二）单击夯击能夯击能的确定主要依据场地的地质条件和工程使用要求，以及根据工程要求的加固深度和加固后需要的地基土承载力来确定单击夯击能，由于目前尚没有成熟的计算方法来统一规范，因此一般选择扔按修正公式G=Mh=H²/α²。式中：G为单击夯击能（kN·m），其他参数与上式相同。根据已求得的夯击能，再根据设备来选定锤重、落距与相应的夯击设备。对于软粘土，大能量夯击容易破坏土的结构，产生“橡皮土”；对于高饱和吹填土，大能量的夯击表层容易出现液化现象。因此，在施工中应采用“由轻到重、少击多遍”的施工工艺，严格控制强夯动力和夯击能，使土体产生的超孔隙水压力不过快上升，其基本原理是以小能量将浅层率先加固，在表层形成“硬壳层”就可以逐渐加大能级，加固深层土体。（三）夯击次数对于饱和度较高的粘性土地基，随着夯击次数的增加，土的孔隙体积因压缩而逐渐减少，但因为此类土的渗透性较差，故孔隙水压力将逐渐增长，并促使夯坑下的地基土产生较大的侧向挤出，而引起夯坑周围地面的明显隆起，此时如继续夯击，并不能使地基土得到有效的夯实，反而造成浪费。目前夯击次数一般通过现场试夯确定，常以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定的原则，常通过现场试夯得到的夯击次数与夯沉量的关系曲线确定。此外，还要考虑施工方便，不能因夯坑过深而发生起锤困难的情况。（四）夯击点布置夯击点布置是否合理，将影响强夯的加固效果，应综合建筑物（或构筑物）平面形状、基础类型、场地土情况及含水量大小和工程要求等因素来选择布点方案。夯击点位置根据建筑结构类型一般可采用等边三角形、等腰三角形或正方形布点。真空降水联合强夯在东营广利港地基处理中的应用与研究第6页共6页对于某些基础面积较大的建筑物或构筑物（如油罐、筒仓等），为便于施工，可按等边三角形或正方形布置夯点；对于办公楼和住宅建筑，则根据承重墙的位置布置夯点更合适，如某住宅工程的夯点布置采用了等腰三角形布置，这样保证了横向承重墙以及纵墙和横墙交接处墙基下均有夯击点；对单层工业厂房来说，可按柱网来设置夯击点，这样既保证了重点，又可减少夯击面积。因此，夯击点的布置应视建筑结构类型、荷载大小、地基条件等具体情况，区别对待。夯击点间距的确定，一般根据地基土性质和要求加固深度而定。对于细颗粒土，为便于超静孔隙水压力的消散，夯点间距不宜过小，且实践证明，间隔夯击比连夯好。在采用多遍强夯时，每遍强夯的夯击点应相互错开，使夯击点在强夯区域内错落有致。（五）其他参数夯击遍数应根据地基土的性质和工程要求来确定。对于软粘土和高饱和吹填土等，应采取“少击多遍”的原则，避免出现“橡皮土”或表层土发生液化现象。夯击的间隔时间取决于超静孔隙水压力的消散时间。当降水已经达到要求时，即可拔管进行强夯。由于基础的应力扩散作用，强夯处理的范围应大于建筑物或构筑物的基础范围，具体放大范围可根据结构类型和重要性等因素确定。六、结语真空降水强夯法是将真空降水和动力固结两种工艺有机结合而成的一种复合型新工法。该工法能快速有效的改善排水条件，工期短，处理效果显著，主要适合于软粘土及高饱和土，扩大了强夯的应用范围，应用时需要根据场地条件的不同选择合理的施工参数。与一般的动力排水固结法相比，该法显著节省工期，具有十分广阔的应用前景。