張祖臣--真空降水聯(lián)合低能量強夯在軟土地基中的應用.doc

真空降水聯(lián)合低能量強夯在軟土地基中的應用 真空降水聯(lián)合低能量強夯在軟土地基中的應用東營港廣利港項目部 張祖臣摘要：本文結(jié)合東營廣利港區(qū)海紅路改造工程大面積吹填土地基處理工藝，介紹真空降水聯(lián)合低能量強夯地基處理新工藝。真空降水聯(lián)合低能量強夯的技術(shù)進一步拓寬了井點降水和強夯法的適用范圍，為我國沿海地區(qū)工程建設中遇到的大面積吹填土加固問題提供了新的途徑。關(guān)鍵詞：地基處理；真空降水；強夯；吹填土一、概述真空降水聯(lián)合低能量強夯加固方法就是將強夯技術(shù)與井點降水結(jié)合起來的一種新的復合式地基處理方法，該法能夠充分發(fā)揮強夯和井點降水的技術(shù)優(yōu)勢，利用井點降水來加速強夯產(chǎn)生的超孔隙水壓力的消散和孔隙水的排出。本文結(jié)合東營廣利港區(qū)海紅路改造工程大面積吹填土路基加固工程，對真空降水聯(lián)合低能量強夯加固法在加固大面積近海吹填土中的適宜性和相應的工藝參數(shù)進行探討。二、工程地質(zhì)條件根據(jù)該工程地質(zhì)勘察報告提供的數(shù)據(jù)可知， 本場地20.0米深度范圍內(nèi)土層分布較穩(wěn)定，土層結(jié)構(gòu)、土性特點基本一致，土層自上而下可分為：層號土層名稱層底標高（m）厚度（m）地基承載力特征值fak(kPa)1-1沖填土1.281.81701-2素填土-0.232.86701粉土-0.331.371002粉土-1.521.171003-1粉質(zhì)粘土-2.471.00754粉土-6.333.791004夾粉質(zhì)粘土-5.180.95805粉質(zhì)粘土-10.994.35706粉土-12.931.961307粉質(zhì)粘土-16.872.98858粉質(zhì)粘土-17.991.10100 海紅路改造工程北半幅（原海紅路路基土）主要是近代圍海造地和開挖吹填形成的吹填土，南半幅主要是近期吹填和回填路基，吹填土厚度約為4 m，以粉土為主，其中含有少量粉質(zhì)粘土，由于吹填土形成時間短，具有含水量高，孔隙比大、強度低，在動力作用下易產(chǎn)生沉降和液化。為了確保路基強度和穩(wěn)定，首先對吹填土部位進行撓動液化后重新固結(jié)，然后也是最主要的工序就是進行井點降水加強夯，最后進行整平碾壓，以便達到設計要求的地基承載力。本工程堤心結(jié)構(gòu)考慮就地取粉土筑堤，堤心結(jié)構(gòu)結(jié)合已建路基采用“袋裝砂（粉土）棱體+中間吹填堤心砂（粉土）”。新建堤心材料由袋裝砂和吹填堤心砂組成，土質(zhì)以粉土為主，地質(zhì)勘查顯示，已建路堤堤身材料也以粉土為主。根據(jù)類似工程經(jīng)驗，采用真空降水聯(lián)合低能量強夯法對回填土、堤心砂和原路基進行排水密實，最后在表層進行振動碾壓。三、路基地基處理施工技術(shù)要求（一）主要地基處理參數(shù)真空降水聯(lián)合低能量強夯法技術(shù)參數(shù)一覽表加固深度（m）45m地下水位控制深度第一遍地面以下3.0m,第二、三遍地面以下4.0m井點管間距（m）3m3m降水時間（天）每遍降水時間為510天，具體根據(jù)地下水位控制情況確定夯點間距（m）第一遍正方形4m4m，第二、三遍插擋布置強夯遍數(shù)（遍）3遍每遍強夯擊數(shù)及能量第一遍強夯，單擊夯擊能800kJ,點夯擊數(shù)2擊第二遍強夯，單擊夯擊能1000kJ,點夯擊數(shù)3擊第三遍強夯，單擊夯擊能1200kJ,點夯擊數(shù)3擊振動碾壓270KN振動碾，碾壓46遍，穩(wěn)壓1遍（二）真空降水強夯法施工工藝流程真空降水強夯法主要適用于高飽和土及排水不暢的軟粘土，故真空排水先于強夯進行。施工前根據(jù)場地條件及處理目標確定降水和強夯的施工參數(shù)，其具體實施方案流程如下圖所示。場區(qū)平整 開挖明溝、集水井 夯前第一遍正空降水 平整場地，進行第一遍強夯 第二遍正空降水 平整場地，進行第二遍強夯 第三遍正空降水 平整場地，進行第三遍強夯 振動碾壓 檢測。四、井點降水施工工藝井點降水平面布置圖（一）施工準備選擇總管鋪設位置，考慮真空泵的功率及能負擔集水總管的長度，確定抽水水流方向及出水口位置，抽水泵位置的安放宜選擇在同一側(cè)，布置抽水泵安放位置的選擇，在放置泵的方向外側(cè)開挖集水槽排水。抽水總管為直徑60mmPVC管，插入井管為直徑38mmPVC管，總管與井管的連接采用軟塑管，各種規(guī)格的管材分類碼放整齊。井點降水工藝流程圖水沖（機械）成孔或管井定位施工準備 安裝集水總管下沉井管連接井管抽水外排井點管周密封試運轉(zhuǎn)調(diào)試（二）井點埋設1.測放井點 用鋼尺測放井點，定位井管點用紅色方便袋裝入土放置在地面做好標識。2.埋設井點 井管為直徑38mm PVC管，井管下端為濾管，濾管長1m，管壁上鉆有8mm的星棋狀排列濾孔，為避免濾孔堵塞，管壁外包尼龍絲布作為濾網(wǎng)，在濾網(wǎng)外再圍一段螺旋形鐵絲，將濾網(wǎng)固定在濾管上，防止濾網(wǎng)脫落或下滑，保護濾管。 井點管埋設第一、二遍可采用導桿沖槍式水沖法成孔，第三遍必須采用機械成孔。導桿式?jīng)_槍將槍口端略插入地面下，開啟沖槍水泵，槍口噴射高壓水流沖擊土體成孔，成孔深度略深于井點管長度。水沖法成孔后，關(guān)閉沖槍水泵，拔出沖槍，及時將井點管沉放孔中，并在井點管與孔壁之間填灌砂石濾層，該砂石濾層的填充質(zhì)量直接影響輕型井點降水的效果，應注意以下幾點： （1)砂石必須采用粗砂，以防止堵塞濾管的網(wǎng)眼；（2)濾管應放置在井孔中間，砂石濾層的厚度應在60lOOmm之間，提高透水性，并防止土粒滲入濾管堵塞網(wǎng)眼。填砂厚度要均勻，速度要快中途不得中斷，以防孔壁塌土；（3)濾砂層的填充高度，至少要超過濾管頂以上部位，一般應填至原地下水位線以上，以保證土層水流上下暢通； （4)井點填砂后，井口以下1.01.5m用粘土封口壓實，防止漏氣而降低降水效果。 水沖法成孔 機械成孔（三）井管與主管連接主管在井點管處接一變徑三通，變徑規(guī)格同井管，主管的變徑端與井管端采用透明軟塑管連接，連接時用膠封堵接頭孔隙，軟塑管兩端的連接部位再用薄膜束縛，防止接頭漏氣影響抽水效果。主管與井管連接示意圖（四）抽水井點管與集水管連接完成后需進行試抽，檢查集水干管與井點管連接的軟塑管的各個接頭在試抽水時是否有漏氣現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)這種情況應重新連接或用塑料薄膜密封，直至不漏氣為止。在水泵進水管上安裝一個真空表，在水泵的出水管上安裝一個壓力表。抽水真空度宜控制-0.03MPa-0.06MPa，真空度以真空泵端安裝的真空表讀數(shù)衡量。當抽水設備運轉(zhuǎn)一切正常后，整個抽水管路無漏氣現(xiàn)象，可以投入正常抽水作業(yè)。抽出的水通過集水槽流出。有效降低水位至地表面以下第一遍為3m，第二遍為4 m，抽水時間約一周。抽水設備出水口（五）降水水位觀測為了便于觀測降水深度是否達到設計所要求的降水深度，在路基中每20m設置2個觀測井點，以便于通過觀測井點測量水位，并描繪出降水曲線。降水水位每天觀測至少2次并書面記錄，有效降低水位至地表面以下設計水位后，保持穩(wěn)定水位2天才能拔管強夯。水位觀測表見附表。（六）井點降水系統(tǒng)的維護與保證措施 井點系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，必須有專人操作與維護，通過一看、二聽、三摸確保持續(xù)有效降水。配備備用真空泵和動力機械設備，一旦設備發(fā)生故障，立即換上備用設備保證設備連續(xù)運轉(zhuǎn)、降水連續(xù)進行。（七）井點降中應注意的問題1.輕型井點降水應經(jīng)常進行檢查，其出水規(guī)律應“先大后小，先混后清”。若出現(xiàn)異常情況，應及時進行檢查；2.井點系統(tǒng)安裝時應使整個系統(tǒng)高程協(xié)調(diào)一致，并與周圍高程相適合；3.彎聯(lián)管最好使用透明的塑料管，能隨時觀測到抽水的狀況；4.井點系統(tǒng)安裝要嚴密，防止漏氣。經(jīng)常檢查真空度，檢查管路系統(tǒng)有無漏氣，及時排除隱患。還應檢查井點管，適當控制抽水量或離心泵的真空度；5.保證連續(xù)不斷的進行抽水，避免由于間斷抽汲導致濾網(wǎng)秋堵塞，影響降落曲線的穩(wěn)定；6.如考慮到施工機械的進出方便，可以在一側(cè)留35米不設置井點，這并不影響整體的降水效果。但不一定要布置成U形狀，否則會影響降水效果。 管線密封 填充濾砂五、強夯施工工藝道路地基區(qū)低能量強夯施工參數(shù)匯總表夯點布置（正方形）夯擊擊數(shù)夯擊能（KN.m）第1遍第2遍第3遍第1遍第2遍第3遍第1遍第2遍第3遍4m4m4m4m4m4m23380010001200淤泥開挖區(qū)及游泳池段10012001400（一）主施工工藝強夯施工的主要施工流程為：場地清理、平整 測量放線與夯點布置夯擊作業(yè) 夯后整平與回填加高 三次強夯施工后的路基振動碾壓作業(yè)。具體工藝及施工注意事項如下：1.場地清理、平整每次井點降水設備拆除后，都需對強夯場地內(nèi)凹凸不平、高差較大處再次平整，保證強夯作業(yè)。為保障井點降水作業(yè)對地下水位降低的作用效果，井點降水作業(yè)停止后應12小時內(nèi)完成強夯作業(yè)。2.測量放線與夯點布置夯點布置按設計要求為4m*4m的正方形，各遍夯點的位置應做好詳細記錄。夯點布置完畢后測量強夯作業(yè)前的場地標高。3遍夯擊的點夯擊數(shù)按設計要求確定，每遍夯點平面按梅花布置，夯點布置見下圖。3.夯擊作業(yè)起重機就位，夯錘對準夯點起吊到設計高度，設計高度按設計文件要求的各遍夯擊能除以夯錘重計算得到，夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，按設計要求的點夯次數(shù)完成一個夯點的夯擊作業(yè)，強夯全過程旁站，旁站記錄表見附表。強夯施工4.夯后整平與回填加高完成每一片區(qū)的一遍強夯后，夯坑需用推土機推平并進行場地標高測量，計算出夯擊前后標高差。當每遍強夯、整平完成后場地標高與設計要求標高相比不足時，需外運回填土進行加高，并按此次強夯施工測量的前后高差，預留下一次強夯的施工標高。完成一次強夯后，繼續(xù)進行后續(xù)井點降水施工。5.路基整平 三次井點降水與強夯作業(yè)完成后，需對全部地基處理范圍進行振動碾壓作業(yè)。（二）強夯施工要求1.夯點間距偏差小于500mm；2.夯錘要求為815噸，底面直徑2.32.5m，要求有通氣孔。根據(jù)夯擊能量確定夯錘錘重和夯錘落距，夯錘錘距偏差小于100kg, 夯錘落距偏差小于300mm；3.夯擊遍數(shù)3遍，相鄰兩遍夯擊之間間歇時間為514天，夯擊前要求地下水位深度滿足要求；4.真空降水時，應達到上表中所列的降水要求深度。（三）振動碾壓采用270KN振動壓路機穩(wěn)壓1遍，振動碾壓46遍。碾壓機一個來回為一遍，每遍碾壓時間不小于4小時，碾壓搭接寬度不小于30cm，相鄰碾壓遍間采用正交行駛方向交錯碾壓。六、地基處理檢測（一）路基檢測項目及方法路基地基處理檢測主要采用載荷板試驗和鉆孔取樣土工試驗進行，檢測數(shù)量和檢驗方法為：路基地基處理承載力檢測主要采用淺層載荷板試驗的方案進行，沿道路路基每200m等間距檢查4個斷面，每個斷面左、中、右各1點；監(jiān)理單位見證檢驗1個斷面。取樣點深度分別為0.5m,1.0m,2.0m,3.0m,4.0m,5.0m。土工試驗檢測應符合巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）（2009版）的有關(guān)規(guī)定。（二）成果資料檢測報告除包括文字外應包括下列圖表：1.檢測點平面位置圖（附檢測點實際坐標及高程數(shù)據(jù)）；2.土工試驗成果表（天然密度、含水量、顆粒分析（含粒徑）；3.壓實度成果表；4.載荷板試驗地基承載力成果表。（三）路基填料最小強度及壓實度要求路基填料最小強度和壓實度要求路面底面以下深度（m）填料最小強度（CBR）（）壓實度（）00.38960.30.85960.81.54941.5以下393（四）路基在承載力和加固深度要求地基處理后，路基在承載力和加固深度方面應該滿足如下設計要求：1.地基加固的有效深度為45m;2.02.5m深度范圍內(nèi)地基承載力特征值fak120kPa;2.55m深度范圍內(nèi)地基承載力特征值fak80kPa;3.路基的工后沉降不大于30cm;4.滿足路基壓實度要求；5.路基回彈模量要求：表層回彈模量Eo46MPa。七 結(jié)語真空降水聯(lián)合低能量強夯的地基處理方法，充分利用了強夯和井點降水的優(yōu)點，快速有效地改善排水條件，工期短，處理效果顯著，對處理沿海大面積吹填土是行之有效的地基處理方法，真空降水強夯法主要適合于軟粘土及高飽和土，對于軟粘土，應采取有效措施避免出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象；對于高飽和土應特別注意表層土體液化及夯坑積水問題。真空降水強夯法可以有效處理軟粘土及高飽和土地基，擴大了強夯的應用范圍，具有明顯的社會和經(jīng)濟效益，具有很好的推廣和應用前景。參考文獻：1 廣利港區(qū)疏港道路工程地質(zhì)勘察報告（2013年11月）2 海紅路改造工程施工圖設計說明及施工技術(shù)要求3 公路路基設計規(guī)范（JTG D30-2004）4 建筑地基基礎處理技術(shù)規(guī)范JGJ 79-20025 港口工程地基規(guī)范JTS147-1-2010附表1 強夯施工旁站監(jiān)理記錄表編號：YW/JL-25-04工程名稱：海紅路改造工程 編號：日期：天氣： 施工部位：強夯開始時間：強夯結(jié)束時間：旁站監(jiān)理開始時間： 旁站監(jiān)理結(jié)束時間：強夯設計（要求）指標點夯夯擊能（KNm）每點擊數(shù)布點間距夯擊遍數(shù)施 工 情 況夯機編號夯錘重量（t）落距（m） 號 t/ m施工部位（樁號、點數(shù)、范圍）旁 站 檢 查 情 況布點間距（m）夯錘落距（m）每點夯擊次數(shù)發(fā)現(xiàn)問題:處