井點降水聯(lián)合強夯法在某工程軟基處理試驗區(qū)的應(yīng)用

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。井點降水聯(lián)合強夯法在某工程軟基處理試驗區(qū)的應(yīng)用井點降水聯(lián)合強夯法在某工程軟基處理試驗區(qū)的應(yīng)用井點降水聯(lián)合強夯法在某工程軟基處理試驗區(qū)的應(yīng)用2010年8月第8期總第444期水運工程Port&WaterwayEngineeringAug.2010No.8SerialNo.444井點降水聯(lián)合強夯法在某工程軟基處理試驗區(qū)的應(yīng)用李(1.中交四航工程研究院有限公司,廣東廣州510230;軍,譚錦榮2.中交第四航務(wù)工程局有限公司,廣東廣州510231)摘要:井點降水聯(lián)合強夯法加固軟土地基在廣州港南沙港

2、區(qū)某工程軟基處理試驗區(qū)成功應(yīng)用.實踐表明:該方法能夠有效地降低地下水位,提高地基承載力,拓展了傳統(tǒng)強夯法的適用范圍,使其可用于加固高地下水位條件下飽和淤泥質(zhì)黏土地基.與傳統(tǒng)的排水固結(jié)法相比,該方法可有效縮短工期,并且造價較低,具有廣泛的推廣應(yīng)用價值.關(guān)鍵詞:井點降水;強夯;試驗區(qū);監(jiān)測;檢測中圖分類號:TU477文獻標志碼:A文章編號:10024972(2010)08叭1906Applicationofwell-pointdewateringcombinedwithdynamiccompactioninatestareaLIJnn,TANJinrong(1.EngineeringTechnol

3、ogyResearchCo.,Ltd.,ofCCCCFourchHarborEngineeringCo.,Ltd.,GuangzhouChina,510230;2.CCCCFourchHarborEngineeringCo.,Ltd.,Guangzhou510231,China)Abstract:ThesuccessfulapplicationofwellpointdewateringcombinedwithdynamiccompactionmethodinthetestareaofaprojectinNanshaharborofGuangzhouindicatedthatbythismeth

4、od,wecanlowertheundergroundwaterleverandimprovethebearingcapacityefficiently.Thetestresuhsprovedthatthedynamiccompactioncouldbeappliedtothestratumofsaturatedmuckyclaywithhighwaterlevelbydewateringwithwellpoint.Comparedwiththetraditionaldrainageconsolidationmethod,thenewtechnologycanshortentheconstru

5、ctionperiodandreducetheengineeringcost,andcanbewidelyusedinsimilarprojects.Keywords:wellpointdewatering;dynamiccompaction;testarea;monitoring;checkandmeasure1工程概況廣州港南沙港區(qū)糧食及通用碼頭工程位于龍穴島廣州港南沙港區(qū),北與中船造船基地相接,南與廣州港南沙港區(qū)相鄰,東臨珠江,西側(cè)為后方陸地.軟基處理試驗區(qū)位于通用碼頭后方45m,距離中船基地東南角約180m以內(nèi)范圍,面積為2.25萬m.根據(jù)地質(zhì)勘探資料揭示,軟基處理工程試驗區(qū)的處理范圍

6、表層大部分為淤泥土,淤泥層間夾較多薄砂層或砂層.表層有12m厚的中船基地棄土,含砂量較高,其下為陸域吹填的以砂性土為主的疏浚土,土層厚度約810m,疏浚土為加固后的淤泥混砂,淤泥等,下為原沉積淤泥土層,軟弱土層總厚度約201'11,須加固后方可使用.各土層主要物理力學指標見表1.試驗區(qū)地基處理要求如下:設(shè)計荷載,場地地面使用荷載按60kPa考慮;殘余沉降,地基處理后主固結(jié)殘余沉降要求30cm;地基承載力,交工面以下1m處的地基容許承載力不小于130kPa;地基土強度,加固后地基土強度由靜力觸探試驗確定,要求比貫人阻力不小于600kPa.由于表層為丁程棄土,土質(zhì)不均,故設(shè)計考慮采用深收稿

7、日期:20100515作者簡介:李軍(1972一)男,碩士,高級工程師,從事地基處理技術(shù)研究.120.水運.Y-程2010年井井點降水+強夯法試驗方案進行軟基處理加固.2深井井點降水+強夯法工法簡介深井井點降水+強夯法是將井點降水和強夯動力夯實兩種工法的有機結(jié)合,即在對軟土地基進行處理的過程中,井點降水能夠降低地下水位,為強夯擊密創(chuàng)造條件;強夯應(yīng)力波能夠產(chǎn)生超孔隙水壓力,進而增大孔隙水的壓力差,促使孔隙水從壓力較高處流(滲)向壓力較低處,同時強夯產(chǎn)生的許多微裂紋,提高土體滲透性,加速超孔隙水壓力消散,即加快土體固結(jié)的過程.深井井點降水+強夯法的成功應(yīng)用使強夯法使用范圍進一步擴大,可快速在地基表

8、層形成承載力較大的"硬殼層",與其它傳統(tǒng)工法相比具有工期短的特點.3試驗方案及工藝設(shè)計試驗方案設(shè)計主要包括排水系統(tǒng),止水帷幕和降水,動力夯實3部分,排水系統(tǒng)主要包括砂墊層,塑料排水板和降水井點,止水帷幕是通過黏土密封墻實現(xiàn)的,強夯采用"低能,少擊,多遍"的原則.工藝流程如圖1所示.主要工序設(shè)計及工藝要點如下:1)排水系統(tǒng).圖1工藝流程主要工序分為鋪設(shè)砂墊層和擴設(shè)塑料排水板.砂墊層厚度0.8m,采用含泥量不大于5%的中粗砂;排水板選用SPBB型塑料排水板,間距1.1m,正方形布置,根據(jù)地層條件,排水板打設(shè)深度20.5H1.2)止水帷幕及井點降水.由于疏浚淤

9、泥中含有較多薄砂層或砂層,為封閉周邊水源,保證地下水位有一定降深,以便順利進行強夯,本試驗區(qū)工程在加固區(qū)周邊采用泥漿攪拌樁止水幕墻進行密封,泥漿攪拌樁采用雙排樁形式,單樁直徑700mm,兩樁彼此搭接20em,樁中心距50cm.攪拌樁以穿透透水層進入其下不透水層0.5m為準,平均樁長約8.0m.如圖2所示.圖2試驗區(qū)平面深井井點降水系統(tǒng)的井點按正方形布置,點距30m,降水井井底深度以穿透吹填土層進入原地基土體3.01TI控制.深層井點在插設(shè)塑料排水板完成的區(qū)域埋設(shè).降水井埋設(shè)主要工序:成孔,下井管,礫料圍填,孑L口封閉,洗井,抽水.成孑L可采用泥漿護壁法.降水井開孔和終孔直徑660mm,井底高程

10、一7.00HI.井管直徑300/1/1,過濾管總長7/'/'/,過濾管以下為沉淀管.每口降水井配備一臺QX系第8期李軍,譚錦榮:井點降水聯(lián)合強夯法在某工程軟基處理試驗區(qū)的應(yīng)用.121.列三相潛水泵,潛水泵型號QX3240.75.成井施工結(jié)束后,在降水井內(nèi)及時下入潛水泵,安設(shè)排水管道及電纜.降水井內(nèi)安設(shè)潛水電泵,采用繩索吊人濾水層部位.潛水電動機,電纜及接頭采用可靠的絕緣措施處理,防止漏電,每臺泵應(yīng)配置一個控制開關(guān),主電源線路沿降水井排水管路設(shè)置.抽水與排水系統(tǒng)安裝完畢后進行試抽水.如圖3所示.抽排水井點降水井/堆載圖3井點降水聯(lián)合堆載加固地基剖面經(jīng)試抽水確認各方面條件具備后,開

11、始正式抽水.降水井抽水時,潛水泵的抽水間隔時間自短至長,降水井的每次抽水后,立即停泵,對于出水量較大的井每天開泵抽水的次數(shù)相應(yīng)增多.施工區(qū)內(nèi)地下水位降深達到5m后可以進行強夯施T,在強夯施工過程中持續(xù)進行井點降水.3)強夯.強夯以"低能,少擊,多遍"為原則,采用4遍點夯,1遍普夯.每遍點夯夯點間距5m,正方形布置,單擊夯擊能采用10001500kN?IYI,每點46擊,采用跳夯法施工;普夯夯擊能采用500800kN?1TI,要求錘印搭接1/4.施工過程中采用現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果確定每遍強夯時間間隔,每遍強夯擊密產(chǎn)生的超孔隙水壓力消散70%80%后方可進行下一遍強夯.4試驗區(qū)監(jiān)測,檢

12、測為了了解施工過程中試驗區(qū)及周圍地基土體的沉降,孔隙水,強度變化等有關(guān)信息,對施工過程進行了監(jiān)測與檢測.設(shè)置的監(jiān)測項目有:表層沉降,深層分層沉降,孔隙水壓力,地下水位,深層水平位移等.施工監(jiān)測自測量控制點埋設(shè)完成開始,至施工結(jié)束(2009年3月30日)后半個月左右結(jié)束.監(jiān)測儀器的平面布置如圖4所示.加固后采取載荷板試驗,靜力觸探試驗,原狀土取樣及標準貫人試驗,室內(nèi)土工試驗及十字板剪切試驗監(jiān)測地基加固效果.2試驗區(qū)共布設(shè)34,-沉降板.3.沉降標長度1.5In,露出地面0.1m.圖4試驗區(qū)監(jiān)測儀器平面布置tS?122?水運工程2010互5監(jiān)測,檢測結(jié)果分析5.1地表沉降1)試驗區(qū)內(nèi)的沉降監(jiān)測分析

13、.試驗區(qū)內(nèi)的沉降觀測分為塑料排水板施工期,深井降水預(yù)壓期和深井降水聯(lián)合強夯處理期3個階段.第1,2階段在場地內(nèi)布設(shè)了24個沉降標,通過沉降標的高程測量來觀測降水期的表層沉降,第3個階段由于強夯,沉降標無法保護,則通過砂面高程的測量來進行沉降觀測.各階段試驗區(qū)地表平均沉降量如圖5所示.0020.40.6艘蛙0.811.21.4地基處理不同階段第第插排水板水預(yù)壓第1遍強夯24遍g3遍強j遍普夯強強夯夯,L一圖5備階段表層沉降塑料排水板插設(shè)期間沉降達0.559m,為施工期沉降量最大階段,沉降速率22.36mm/d;深井降水預(yù)壓期的平均總沉降量為0.298m,其中最大沉降量0.388m,最小沉降量0.

14、113m;深井降水聯(lián)合強夯階段第1,2遍強夯期間地表沉降速率平均為l4.03mm/d,第3遍強夯開始沉降趨于平緩,平均速率僅為4.13mm/d;施工期總沉降量為1.328m.2)試驗區(qū)周邊的沉降監(jiān)測分析.試驗區(qū)周邊沉降的如圖6所示.由地表沉降曲線可以看出,區(qū)外的沉降量均隨加固過程逐漸增長;并且隨著離邊界距離的增加,地表沉降量衰減很快,軟基在經(jīng)過約66d的深井降水聯(lián)合強夯(4遍點夯,1遍普夯)處理后,距邊界15m處的沉降量僅為31mm,影響很小,距邊界10m處的沉降量也僅有48mm,而試驗區(qū)內(nèi)的沉降量超過了1_3m.可見,深井降水聯(lián)合強夯施工對周邊造成的沉降影響較小.5.2深層分層沉降土體分層沉

15、降典型曲線如圖7所示.南圖7可以看出,6m深度處的土層沉降量最大,為0.147m,21m深度處的土體沉降量最小,為日期01.2301.3102.0802.1602.2403.0403.1203.2003-28O4-0504-1304-21圖6試驗區(qū)北側(cè)邊界外沉降量變化曲線0.037m;地基土體的沉降主要發(fā)生在12m深度以上,12m深度以下土體沉降量較小.強夯期土體均會有所回彈,強夯間歇期土體又會快速沉降,表明強夯產(chǎn)生的超孔隙水壓力可以在深井井點及水平,豎向排水體的共同作用下快速消散,土體在短時間內(nèi)產(chǎn)生較大的固結(jié)沉降.日期o2.1S02.2503.0703.1703.2704_0604.16圖7

16、ZX2不同深度處土體分層沉降曲線5.3孔隙水壓力1)試驗區(qū)內(nèi)孑L壓分析.試驗區(qū)內(nèi)孔壓監(jiān)測曲線如圖8所示.從上述孔隙水壓力監(jiān)測結(jié)果看,孔隙水壓力在深井井點降水的作用下有所降低,在強夯期間上升趨勢明顯,形成超靜孑L壓,強夯期結(jié)束后又逐漸恢復(fù).由強夯期間超孔隙水壓力的消散速度可以看出,強夯產(chǎn)生的微裂隙和塑料排水板明顯改善了土體的排水條件,強夯擊密激發(fā)的超空隙水壓力消散速度較快.此外,強夯期間16m深度仍可監(jiān)測到孔隙水壓力的增大及消散過程,表明通過降低地下水位,強夯的影響深度可達16m以下.2)試驗區(qū)周邊的孑L壓監(jiān)測分析.試驗區(qū)周邊典型孔隙水壓力監(jiān)測的結(jié)果如圖9所示.試驗區(qū)周邊孔隙水壓力逐漸減小,可以

17、認O00O00O0Ov=菩進器第8期李軍,譚錦榮:井點降水聯(lián)合強夯法在某工程軟基處理試驗區(qū)的應(yīng)用.123.ullulzUz?U,02-1,02-2703-09U3一l9032U408日期圖8試驗區(qū)孔隙水壓力變化曲線為這種孔壓消散過程主要是由試驗區(qū)內(nèi)降水引起區(qū)外地下水位有所下降造成的.另外,在試驗區(qū)施工前曾進行場地平整,施工范圍內(nèi)采用推土機大面積推填素填土(中船棄土),填土荷載引起軟弱地基內(nèi)的超孔壓逐漸消散使得孔壓下降.O118O1U2-U702-l7UZ一2703一U03-l903-2040804-l8日期圖9試驗區(qū)周邊子L隙水壓力變化曲線5.4地下水位1)試驗區(qū)內(nèi)水位觀測成果分析.試驗區(qū)地下

18、水位觀測自深井降水開始,至工程完工后結(jié)束,觀測結(jié)果如圖10所示.水位管(OWZX2)內(nèi)水位累計最大降深6.102m.區(qū)內(nèi)地下水位在降水期下降明顯,中后期因強夯及降雨等原因有所上升.降水45d時,降深達最大值6.102m,之后水位基本穩(wěn)定在5-6m之間,且每遍強夯施工時,地下水位會突然升高,而后逐步降低.由于抽水時間較長,潛水泵葉輪內(nèi)殘留了大量吸入的沙粒,導致抽水能力降低,從降深曲線可以看到后期水位略有回升.2)區(qū)外地下水位觀測成果分析.區(qū)外的地下水位觀測時間與區(qū)內(nèi)的同步,試驗區(qū)北側(cè)水位變化過程如圖11所示.在試驗區(qū)外(北側(cè))水位管,離圍堰10in,151TI,25m處管內(nèi)水位變化較西側(cè)明顯,累

19、計下降均為0.91.5ITI,離圍堰5m處(OW5)水位下降累計3.139m.可見,場區(qū)外水位下降遠小于區(qū)內(nèi),泥漿攪拌墻止水效果明顯.同時說明試驗區(qū)內(nèi)的降水對周邊地圖1O試驗區(qū)地下水位變化曲線下水位影響不大;隨著離邊界距離的增加,施工對區(qū)外地下水造成的變化影響減小.圖11試驗區(qū)北側(cè)地下水位變化曲線5.5深層水平位移試驗區(qū)典型土體深層側(cè)向位移結(jié)果如圖12所示.圖中,朝向區(qū)內(nèi)的位移為正,朝向區(qū)外的位移為負.從測斜曲線可以看出,測點經(jīng)過前兩遍的點夯及場內(nèi)長時間降水后,場地周邊附近的側(cè)向位移變化明顯減小,主要是因為場地內(nèi)軟土層經(jīng)過強夯后壓實,說明強夯起到了明顯效果.3.2.薹.喜.10一0-5-10?

20、152U-25深度/m圖12軟土深層水平位移變化曲線5.6檢測結(jié)果1)加固前后取土檢驗.在試驗完成后,分別進行了加固后取土,靜力觸探,標準貫人,載荷板和十字板剪切試驗等內(nèi)容.根據(jù)鉆探后取土和室內(nèi)試驗結(jié)果顯示,加固前后6.0m以上軟土層土性指標發(fā)生明顯的變化,含OOOO0加n塞?124?2010暈水率由51%降低至42%,降幅為17.6%,液陛指數(shù)由1.68降至0.65,即加固后土體從流塑狀態(tài)轉(zhuǎn)換為可塑狀態(tài).土體得到明顯改善,加固效果良好.2)靜力觸探試驗.圖13為試驗區(qū)加固前,降水后和強夯后的靜力觸探曲線,從圖上明顯可以看出:強夯前的降水預(yù)壓階段使深部軟土得到加強,但對淺層改善不大;強夯后,淺

21、部淤泥層比貫人阻力由加固前195.8kPa提高至400.0kPa,加固深度l2.0m,只增加至600.0kPa以上.120o1o0O8006o04002000.m"乃H圖l3靜力觸探試驗曲線3)十字板剪切試驗.加固前后十字板剪切試驗結(jié)果如圖14所示,原淤泥層十字板抗剪強度由平均10kPa提高至27kPa,增量為1.7倍,地基土強度得到顯著提高.U24681Dl2H/m圖14十字板剪切試驗結(jié)果4)標準貫人試驗.淤泥層加固前后標貫擊數(shù)由加固前12擊增加至24擊,承載力得到較大提高.5)載荷板試驗.載荷板lmlm采用方形板,載荷板曲線如圖15所示,其承載力特征值不低于130kPa,完全滿足