管井降水和高真空擊密技術(shù)用于提升路基的穩(wěn)固性,市政工程論文

管井降水和高真空擊密技術(shù)用于提升路基的穩(wěn)固性,市政工程論文近年來(lái)隨著沿海地區(qū)建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，現(xiàn)有的建設(shè)用地已不能知足需求，通過(guò)填海造地已經(jīng)很好地解決了這一問(wèn)題，但是吹填土含水量大、壓縮性高、透水性差、強(qiáng)度低，地基承載力往往達(dá)不到預(yù)期要求，嚴(yán)重影響沿海地區(qū)的工程建設(shè)。當(dāng)前來(lái)講，充分利用沿海地區(qū)的填海軟土地基，對(duì)不能知足使用要求的填海軟基進(jìn)行加固處理，使其承載力到達(dá)設(shè)計(jì)要求，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1兩種路基處理方式方法原理及效果分析。1.1管井降水。1.1.1管井降水原理。管井井點(diǎn)降水法就是在施工場(chǎng)地內(nèi)，每隔一定距離設(shè)置一個(gè)井管，每個(gè)井管內(nèi)安裝一臺(tái)抽水泵或兒個(gè)井管合用一臺(tái)抽水泵，每個(gè)井管同時(shí)抽水時(shí)，場(chǎng)地內(nèi)地下水位得到降低，進(jìn)而土體固結(jié)，強(qiáng)度逐步提高。優(yōu)缺點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單，沉降穩(wěn)定、均勻，但沉降延續(xù)的時(shí)問(wèn)很長(zhǎng)，很難知足工期的要求。1.1.2管井降水效果。管井降水法具有較多優(yōu)點(diǎn):除了不需集水管而直接采用單井單泵，各降水井井口高低不受其他降水井的限制，降水井位置能靈敏布置外，還具有施工簡(jiǎn)便，易于操作，能有效改善工作條件，減少施工噪聲，適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而，在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用已構(gòu)成了一定規(guī)模。1.2高真空擊密。1.2.1原理。高真空擊密法是由我們國(guó)家白行研究發(fā)明的一種快速處理軟土路基的新技術(shù)，其降排水機(jī)理是通過(guò)數(shù)遍的高真空壓差結(jié)合數(shù)遍相應(yīng)變能量的強(qiáng)夯擊密到達(dá)降低土層含水量、提高密實(shí)度和承載力、減少路基工后沉降和差異沉降量的目的，通過(guò)快速高真空排水一擊密多遍循環(huán)，兩道工序的有機(jī)結(jié)合與互相作用，構(gòu)成了該法的獨(dú)特機(jī)理[3-4]1.2.2效果。該方式方法通過(guò)數(shù)遍高真空擊密制造壓差排水，并結(jié)合數(shù)遍適宜能量擊密，巧妙地解決了軟土超孔隙水壓力消散及強(qiáng)夯容易使軟土構(gòu)成彈簧土等關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)人為在土層中制造的壓差來(lái)快速消散超孔隙水壓力，使軟土中的水快速排出，大大縮短了施工工期。由于采用高真空排水，使擊密效果大大提高，進(jìn)而使被處理土體構(gòu)成一定厚度的超固結(jié)硬殼層，減少了因荷載不均勻產(chǎn)生的不均勻沉降，而且在大面積施工經(jīng)過(guò)中，能夠根據(jù)不同的土層地質(zhì)條件，隨時(shí)調(diào)整真空管和臥管的問(wèn)距，可操作性強(qiáng)。2工程實(shí)例。曹妃甸工業(yè)區(qū)起步區(qū)污水處理廠(北區(qū))位于曹妃甸工業(yè)區(qū)唐曹高速和新城北路交義口西北角，擬建場(chǎng)地位于曹妃甸淺海填筑區(qū)，原為渤海淺海，地形地貌較簡(jiǎn)單。試驗(yàn)區(qū)場(chǎng)地的地質(zhì)條件復(fù)雜，由于吹填經(jīng)過(guò)中吹填砂對(duì)原場(chǎng)地的淤泥的推擠作用，使得場(chǎng)地內(nèi)土層分布很不均勻，且地下水位較高，給地基處理工作帶來(lái)很大的困難。2.1場(chǎng)地地層構(gòu)成。地層主要有第四系人工堆積層，全新統(tǒng)淺海相沉積層Qm4。巖性表層主要為沖填土和雜填土，上中部主要為粉土和粉砂，局部為粉質(zhì)勃土、勃土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)勃土、軟粉質(zhì)勃土，下部主要為粉土、粉質(zhì)就土和粉砂，局部為淤泥質(zhì)就土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)x土、淤泥。根據(jù)其時(shí)代、巖性和物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的差異可將勘探深度內(nèi)的地層分為3個(gè)工程地質(zhì)層，各工程地質(zhì)層又細(xì)分了亞層，各層詳細(xì)描繪敘述如下。①1層沖填土4m:層頂埋深0.00一0.50m，層頂標(biāo)高3.59一3.93m，厚度2.00一4.50m。淺灰、黃灰色，松懈，飽和;以粉砂為主，含少量貝殼碎片和腐殖物，局部與粉質(zhì)x土互層。接近地表，分布連續(xù)。該層土為人工吹填構(gòu)成，固結(jié)時(shí)問(wèn)短，欠固結(jié)，工程性質(zhì)極差。①2層沖填土4m:層頂埋深0.00一0.4m，層頂標(biāo)高3.7一3.92m，厚度2.50一4.50m。淺灰色，松懈，很濕;以淤泥質(zhì)粉土為主，偶見(jiàn)云母，與粉質(zhì)x土互層，局部夾土薄層，無(wú)光澤，搖震反響迅速，干強(qiáng)度和韌性低。接近地表，分布連續(xù)。該層土為人工吹填構(gòu)成，固結(jié)時(shí)問(wèn)短，欠固結(jié)，工程性質(zhì)極差。①3層雜填土4m:層頂埋深0.00，層頂標(biāo)高4.09一4.13m，厚度0.30一0.50m。雜色，松懈，潮濕;為山皮石，以碎石土為主，一般2}8cm,局部有大塊石，一般40一60cm，以粉砂和粉土充填，含少量x性顆粒。位于地表，分布連續(xù)。該層土為新近人工填筑構(gòu)成，固結(jié)時(shí)問(wèn)短，工程性質(zhì)較好。②1層粉砂4m:層頂埋深2.5。一8.80m，層頂標(biāo)高-4.70一1.62m，厚度1.20一7.40m。淺灰、灰色，松懈，飽和;不均勻，以石英、長(zhǎng)石為主，含少量貝殼碎片，局部與粉質(zhì)x土互層，含粉質(zhì)x土薄層。分布連續(xù)。該層呈中等壓縮性，工程性質(zhì)差。②2層粉砂4m:層頂埋深6.60一13.20m，層頂標(biāo)高-9.10-2.48m，厚度1.50一6.70m。灰色，稍密，飽和;不均勻，以石英、長(zhǎng)石為主，含少量貝殼碎片，局部與粉質(zhì)x土互層，含粉質(zhì)x土和粉土薄層。分布連續(xù)。該層呈中等壓縮性，工程性質(zhì)較差。②3層粉砂4m:層頂埋深8.9一16.50m，層頂標(biāo)高一12.61}-4.80m，厚度1.20一6.80m。局部未揭穿?；疑?，中密，飽和;不均勻，以石英、長(zhǎng)石為主，含少量貝殼，局部與粉土互層，含粉質(zhì)x土和粉土薄層。分布連續(xù)。該層呈中等壓縮性，工程性質(zhì)一般。②4層粉土4m:層頂埋深2.4。一9.30m，層頂標(biāo)高一5.20一1.72m，厚度1.10一6.60m?；疑?，中密，濕;不均勻，含云母及貝殼碎片，無(wú)光澤反響，搖震反響中等，干強(qiáng)度和韌性低。分布較連續(xù)。該層呈中等壓縮性，工程性質(zhì)一般。②5層粉土4m:層頂埋深8.10一16.50m，層頂標(biāo)高一12.39}=4.26m，厚度1.10一9.40m。深灰，稍密，濕;不均勻，含云母及貝殼碎片，無(wú)光澤反響，搖震反響中等，干強(qiáng)度和韌性低。分布較連續(xù)。該層呈中等壓縮性，工程性質(zhì)一般。②6層細(xì)砂4m:層頂埋深3.10一11.00m，層頂標(biāo)高-6.91一1.00m，厚度1.20一4.40m。淺灰一深灰，松懈，飽和;不均勻，以石英、長(zhǎng)石為主，含云母。分布不連續(xù)，呈透鏡體狀。該層呈中等壓縮性，工程性質(zhì)較差。②7層勃土4m:層頂埋深12.50一17.10m,層頂標(biāo)高一12.98-8.39m，厚度1.10一2.50m。灰黑，可塑;不均勻，有光澤反響，無(wú)搖震反響，干強(qiáng)度和韌性高。分布不連續(xù)，呈透鏡體狀。該層呈高壓縮性，工程性質(zhì)一般。②8層淤泥質(zhì)粉質(zhì)勃土4m:層頂埋深3.40一16.50m，層頂標(biāo)高-12.41一0.72m,厚度1.40一7.30m?；液冢魉?，稍有光澤反響，無(wú)搖震反響，干強(qiáng)度和韌性中等。②9層軟粉質(zhì)勃土4m:層頂埋深2.50一14.20m，層頂標(biāo)高一10.08一1.61m，J度1.10一9.50m?；液?，流塑;較均勻，稍有光澤反響，無(wú)搖震反響，干強(qiáng)度和韌性中等。分布不連續(xù)，呈透鏡體狀。該層呈高壓縮性，工程性質(zhì)差。②10層粉質(zhì)勃土4m:層頂埋深3.00一9.80m，層頂標(biāo)高-5.70一-1.13m,厚度1.00一6.60m。深灰，軟塑;較均勻，稍有光澤反響，無(wú)搖震反響，干強(qiáng)度和韌性中等。分布不連續(xù)，呈透鏡體狀。該層呈中等壓縮性，工程性質(zhì)一般。土層物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。2.2處理方案。根據(jù)該場(chǎng)地的地質(zhì)情況，針對(duì)整個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行管井降水高真空擊密法施工。主要目的是使承載力到達(dá)使用要求，基本消除高真空擊密處理深度C8m)范圍內(nèi)的液化性，部分消除8m深度下面砂性土的液化性，對(duì)于液化土層厚度較小，基礎(chǔ)埋深較小的區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)一步到位的處理，直接投入使用。2.2.1管井施工。設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后，首先在場(chǎng)地邊界處打設(shè)一圈泥漿攪拌墻，隔斷場(chǎng)地外圍水，同時(shí)場(chǎng)地的密封墻外圍再挖一圈淺排水溝，主要是防止大雨在場(chǎng)地內(nèi)構(gòu)成的積水。在處理場(chǎng)地按20m的問(wèn)距打設(shè)管井抽水，管井深度15m，直徑約230mm，正方形布置，井深全段為透水管，外裹120目濾布。2.2.2高真空擊密施工。(1)為了加強(qiáng)②4,②9,②10土層的排水，根據(jù)地質(zhì)情況，選用長(zhǎng)6m的真空管，真空濾頭設(shè)在②4,②9,②10土層內(nèi)，外表出露約20cm，全場(chǎng)滿(mǎn)鋪，問(wèn)距3.5mx4.5一5m。(2)擊密采用兩遍點(diǎn)夯，一遍滿(mǎn)夯。點(diǎn)夯夯點(diǎn)布置為5mx5m，正方形布置。第一遍夯擊能量為2500一3000kNm，擊數(shù)為6}8擊;第二遍夯擊能量為3000一4000kNm，擊數(shù)為6}8擊，詳細(xì)參數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)試夯后確定。滿(mǎn)夯能量為1000一1200kN}m，每點(diǎn)擊數(shù)為1一2擊。2.2.3信息化施工與檢測(cè)。對(duì)地下水位、地面沉降、標(biāo)貫及靜探進(jìn)行監(jiān)測(cè)與比照，對(duì)各項(xiàng)結(jié)果進(jìn)行具體記錄和分析，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)指導(dǎo)施工。C1)選10個(gè)水位觀測(cè)點(diǎn)，在深井降水期問(wèn)，監(jiān)測(cè)頻率為1次啟動(dòng)。(2)選20個(gè)地面沉降觀測(cè)點(diǎn)，在深井降水期問(wèn)，監(jiān)測(cè)頻率為1次啟d;每遍強(qiáng)夯后，亦觀測(cè)一次。(3)在深井降水至地表下面10m和每遍強(qiáng)夯后，進(jìn)行一次標(biāo)貫和靜力觸探檢測(cè)。(4)地基處理完體止期滿(mǎn)28d左右后，由業(yè)主指定具有檢測(cè)資質(zhì)的第三方單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)載荷板試驗(yàn)，每10000m2一個(gè)點(diǎn)，標(biāo)貫試驗(yàn)每500010000m2一個(gè)點(diǎn)。2.2.4處理效果分析。通過(guò)采用管井降水高真空擊密法對(duì)該區(qū)域吹填土路基進(jìn)行處理后，加固深度可達(dá)6-8m，承載力大于120kPa，頂面回彈模量大于30MPa，各項(xiàng)指標(biāo)均知足要求。3結(jié)束語(yǔ)。管井降水以及高真空擊密兩種加固軟土地基的方式方法在曹妃甸地區(qū)已經(jīng)得到了較為廣泛的實(shí)踐應(yīng)用，但將兩者聯(lián)合用于處理軟土地基仍存在很多問(wèn)題有待完善。本文僅就兩種方案的結(jié)合提供探尋求索性嘗試，希望為以后的吹填土路基處理提供有價(jià)值的參考根