張祖臣--真空降水聯(lián)合低能量強(qiáng)夯在軟土地基中的應(yīng)用.doc

真空降水聯(lián)合低能量強(qiáng)夯在軟土地基中的應(yīng)用 真空降水聯(lián)合低能量強(qiáng)夯在軟土地基中的應(yīng)用東營(yíng)港廣利港項(xiàng)目部 張祖臣摘要：本文結(jié)合東營(yíng)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(qiáng)夯地基處理新工藝。真空降水聯(lián)合低能量強(qiáng)夯的技術(shù)進(jìn)一步拓寬了井點(diǎn)降水和強(qiáng)夯法的適用范圍，為我國(guó)沿海地區(qū)工程建設(shè)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(qiáng)夯；吹填土一、概述真空降水聯(lián)合低能量強(qiáng)夯加固方法就是將強(qiáng)夯技術(shù)與井點(diǎn)降水結(jié)合起來的一種新的復(fù)合式地基處理方法，該法能夠充分發(fā)揮強(qiáng)夯和井點(diǎn)降水的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，利用井點(diǎn)降水來加速強(qiáng)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(yíng)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(duì)真空降水聯(lián)合低能量強(qiáng)夯加固法在加固大面積近海吹填土中的適宜性和相應(yīng)的工藝參數(shù)進(jìn)行探討。二、工程地質(zhì)條件根據(jù)該工程地質(zhì)勘察報(bào)告提供的數(shù)據(jù)可知， 本場(chǎng)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(diǎn)基本一致，土層自上而下可分為：層號(hào)土層名稱層底標(biāo)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(shí)間短，具有含水量高，孔隙比大、強(qiáng)度低，在動(dòng)力作用下易產(chǎn)生沉降和液化。為了確保路基強(qiáng)度和穩(wěn)定，首先對(duì)吹填土部位進(jìn)行撓動(dòng)液化后重新固結(jié)，然后也是最主要的工序就是進(jìn)行井點(diǎn)降水加強(qiáng)夯，最后進(jìn)行整平碾壓，以便達(dá)到設(shè)計(jì)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(yàn)，采用真空降水聯(lián)合低能量強(qiáng)夯法對(duì)回填土、堤心砂和原路基進(jìn)行排水密實(shí)，最后在表層進(jìn)行振動(dòng)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(qiáng)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(diǎn)管間距（m）3m3m降水時(shí)間（天）每遍降水時(shí)間為510天，具體根據(jù)地下水位控制情況確定夯點(diǎn)間距（m）第一遍正方形4m4m，第二、三遍插擋布置強(qiáng)夯遍數(shù)（遍）3遍每遍強(qiáng)夯擊數(shù)及能量第一遍強(qiáng)夯，單擊夯擊能800kJ,點(diǎn)夯擊數(shù)2擊第二遍強(qiáng)夯，單擊夯擊能1000kJ,點(diǎn)夯擊數(shù)3擊第三遍強(qiáng)夯，單擊夯擊能1200kJ,點(diǎn)夯擊數(shù)3擊振動(dòng)碾壓270KN振動(dòng)碾，碾壓46遍，穩(wěn)壓1遍（二）真空降水強(qiáng)夯法施工工藝流程真空降水強(qiáng)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(qiáng)夯進(jìn)行。施工前根據(jù)場(chǎng)地條件及處理目標(biāo)確定降水和強(qiáng)夯的施工參數(shù)，其具體實(shí)施方案流程如下圖所示。場(chǎng)區(qū)平整 開挖明溝、集水井 夯前第一遍正空降水 平整場(chǎng)地，進(jìn)行第一遍強(qiáng)夯 第二遍正空降水 平整場(chǎng)地，進(jìn)行第二遍強(qiáng)夯 第三遍正空降水 平整場(chǎng)地，進(jìn)行第三遍強(qiáng)夯 振動(dòng)碾壓 檢測(cè)。四、井點(diǎn)降水施工工藝井點(diǎn)降水平面布置圖（一）施工準(zhǔn)備選擇總管鋪設(shè)位置，考慮真空泵的功率及能負(fù)擔(dān)集水總管的長(zhǎng)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(diǎn)降水工藝流程圖水沖（機(jī)械）成孔或管井定位施工準(zhǔn)備 安裝集水總管下沉井管連接井管抽水外排井點(diǎn)管周密封試運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試（二）井點(diǎn)埋設(shè)1.測(cè)放井點(diǎn) 用鋼尺測(cè)放井點(diǎn)，定位井管點(diǎn)用紅色方便袋裝入土放置在地面做好標(biāo)識(shí)。2.埋設(shè)井點(diǎn) 井管為直徑38mm PVC管，井管下端為濾管，濾管長(zhǎng)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(hù)濾管。 井點(diǎn)管埋設(shè)第一、二遍可采用導(dǎo)桿沖槍式水沖法成孔，第三遍必須采用機(jī)械成孔。導(dǎo)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(diǎn)管長(zhǎng)度。水沖法成孔后，關(guān)閉沖槍水泵，拔出沖槍，及時(shí)將井點(diǎn)管沉放孔中，并在井點(diǎn)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(diǎn)降水的效果，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1)砂石必須采用粗砂，以防止堵塞濾管的網(wǎng)眼；（2)濾管應(yīng)放置在井孔中間，砂石濾層的厚度應(yīng)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(yīng)填至原地下水位線以上，以保證土層水流上下暢通； （4)井點(diǎn)填砂后，井口以下1.01.5m用粘土封口壓實(shí)，防止漏氣而降低降水效果。 水沖法成孔 機(jī)械成孔（三）井管與主管連接主管在井點(diǎn)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(shí)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(diǎn)管與集水管連接完成后需進(jìn)行試抽，檢查集水干管與井點(diǎn)管連接的軟塑管的各個(gè)接頭在試抽水時(shí)是否有漏氣現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng)重新連接或用塑料薄膜密封，直至不漏氣為止。在水泵進(jìn)水管上安裝一個(gè)真空表，在水泵的出水管上安裝一個(gè)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(dāng)抽水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)一切正常后，整個(gè)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(shí)間約一周。抽水設(shè)備出水口（五）降水水位觀測(cè)為了便于觀測(cè)降水深度是否達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的降水深度，在路基中每20m設(shè)置2個(gè)觀測(cè)井點(diǎn)，以便于通過觀測(cè)井點(diǎn)測(cè)量水位，并描繪出降水曲線。降水水位每天觀測(cè)至少2次并書面記錄，有效降低水位至地表面以下設(shè)計(jì)水位后，保持穩(wěn)定水位2天才能拔管強(qiáng)夯。水位觀測(cè)表見附表。（六）井點(diǎn)降水系統(tǒng)的維護(hù)與保證措施 井點(diǎn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必須有專人操作與維護(hù)，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(dòng)力機(jī)械設(shè)備，一旦設(shè)備發(fā)生故障，立即換上備用設(shè)備保證設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、降水連續(xù)進(jìn)行。（七）井點(diǎn)降中應(yīng)注意的問題1.輕型井點(diǎn)降水應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行檢查，其出水規(guī)律應(yīng)“先大后小，先混后清”。若出現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢查；2.井點(diǎn)系統(tǒng)安裝時(shí)應(yīng)使整個(gè)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(shí)觀測(cè)到抽水的狀況；4.井點(diǎn)系統(tǒng)安裝要嚴(yán)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(shí)排除隱患。還應(yīng)檢查井點(diǎn)管，適當(dāng)控制抽水量或離心泵的真空度；5.保證連續(xù)不斷的進(jìn)行抽水，避免由于間斷抽汲導(dǎo)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(jī)械的進(jìn)出方便，可以在一側(cè)留35米不設(shè)置井點(diǎn)，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(huì)影響降水效果。 管線密封 填充濾砂五、強(qiáng)夯施工工藝道路地基區(qū)低能量強(qiáng)夯施工參數(shù)匯總表夯點(diǎn)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(qiáng)夯施工的主要施工流程為：場(chǎng)地清理、平整 測(cè)量放線與夯點(diǎn)布置夯擊作業(yè) 夯后整平與回填加高 三次強(qiáng)夯施工后的路基振動(dòng)碾壓作業(yè)。具體工藝及施工注意事項(xiàng)如下：1.場(chǎng)地清理、平整每次井點(diǎn)降水設(shè)備拆除后，都需對(duì)強(qiáng)夯場(chǎng)地內(nèi)凹凸不平、高差較大處再次平整，保證強(qiáng)夯作業(yè)。為保障井點(diǎn)降水作業(yè)對(duì)地下水位降低的作用效果，井點(diǎn)降水作業(yè)停止后應(yīng)12小時(shí)內(nèi)完成強(qiáng)夯作業(yè)。2.測(cè)量放線與夯點(diǎn)布置夯點(diǎn)布置按設(shè)計(jì)要求為4m*4m的正方形，各遍夯點(diǎn)的位置應(yīng)做好詳細(xì)記錄。夯點(diǎn)布置完畢后測(cè)量強(qiáng)夯作業(yè)前的場(chǎng)地標(biāo)高。3遍夯擊的點(diǎn)夯擊數(shù)按設(shè)計(jì)要求確定，每遍夯點(diǎn)平面按梅花布置，夯點(diǎn)布置見下圖。3.夯擊作業(yè)起重機(jī)就位，夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)起吊到設(shè)計(jì)高度，設(shè)計(jì)高度按設(shè)計(jì)文件要求的各遍夯擊能除以夯錘重計(jì)算得到，夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，按設(shè)計(jì)要求的點(diǎn)夯次數(shù)完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊作業(yè)，強(qiáng)夯全過程旁站，旁站記錄表見附表。強(qiáng)夯施工4.夯后整平與回填加高完成每一片區(qū)的一遍強(qiáng)夯后，夯坑需用推土機(jī)推平并進(jìn)行場(chǎng)地標(biāo)高測(cè)量，計(jì)算出夯擊前后標(biāo)高差。當(dāng)每遍強(qiáng)夯、整平完成后場(chǎng)地標(biāo)高與設(shè)計(jì)要求標(biāo)高相比不足時(shí)，需外運(yùn)回填土進(jìn)行加高，并按此次強(qiáng)夯施工測(cè)量的前后高差，預(yù)留下一次強(qiáng)夯的施工標(biāo)高。完成一次強(qiáng)夯后，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)井點(diǎn)降水施工。5.路基整平 三次井點(diǎn)降水與強(qiáng)夯作業(yè)完成后，需對(duì)全部地基處理范圍進(jìn)行振動(dòng)碾壓作業(yè)。（二）強(qiáng)夯施工要求1.夯點(diǎn)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(shí)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(shí)，應(yīng)達(dá)到上表中所列的降水要求深度。（三）振動(dòng)碾壓采用270KN振動(dòng)壓路機(jī)穩(wěn)壓1遍，振動(dòng)碾壓46遍。碾壓機(jī)一個(gè)來回為一遍，每遍碾壓時(shí)間不小于4小時(shí)，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(cuò)碾壓。六、地基處理檢測(cè)（一）路基檢測(cè)項(xiàng)目及方法路基地基處理檢測(cè)主要采用載荷板試驗(yàn)和鉆孔取樣土工試驗(yàn)進(jìn)行，檢測(cè)數(shù)量和檢驗(yàn)方法為：路基地基處理承載力檢測(cè)主要采用淺層載荷板試驗(yàn)的方案進(jìn)行，沿道路路基每200m等間距檢查4個(gè)斷面，每個(gè)斷面左、中、右各1點(diǎn)；監(jiān)理單位見證檢驗(yàn)1個(gè)斷面。取樣點(diǎn)深度分別為0.5m,1.0m,2.0m,3.0m,4.0m,5.0m。土工試驗(yàn)檢測(cè)應(yīng)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(cè)報(bào)告除包括文字外應(yīng)包括下列圖表：1.檢測(cè)點(diǎn)平面位置圖（附檢測(cè)點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)及高程數(shù)據(jù)）；2.土工試驗(yàn)成果表（天然密度、含水量、顆粒分析（含粒徑）；3.壓實(shí)度成果表；4.載荷板試驗(yàn)地基承載力成果表。（三）路基填料最小強(qiáng)度及壓實(shí)度要求路基填料最小強(qiáng)度和壓實(shí)度要求路面底面以下深度（m）填料最小強(qiáng)度（CBR）（）壓實(shí)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(yīng)該滿足如下設(shè)計(jì)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(shí)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(qiáng)夯的地基處理方法，充分利用了強(qiáng)夯和井點(diǎn)降水的優(yōu)點(diǎn)，快速有效地改善排水條件，工期短，處理效果顯著，對(duì)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(qiáng)夯法主要適合于軟粘土及高飽和土，對(duì)于軟粘土，應(yīng)采取有效措施避免出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象；對(duì)于高飽和土應(yīng)特別注意表層土體液化及夯坑積水問題。真空降水強(qiáng)夯法可以有效處理軟粘土及高飽和土地基，擴(kuò)大了強(qiáng)夯的應(yīng)用范圍，具有明顯的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的推廣和應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)：1 廣利港區(qū)疏港道路工程地質(zhì)勘察報(bào)告（2013年11月）2 海紅路改造工程施工圖設(shè)計(jì)說明及施工技術(shù)要求3 公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D30-2004）4 建筑地基基礎(chǔ)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(qiáng)夯施工旁站監(jiān)理記錄表編號(hào)：YW/JL-25-04工程名稱：海紅路改造工程 編號(hào)：日期：天氣： 施工部位：強(qiáng)夯開始時(shí)間：強(qiáng)夯結(jié)束時(shí)間：旁站監(jiān)理開始時(shí)間： 旁站監(jiān)理結(jié)束時(shí)間：強(qiáng)夯設(shè)計(jì)（要求）指標(biāo)點(diǎn)夯夯擊能（KNm）每點(diǎn)擊數(shù)布點(diǎn)間距夯擊遍數(shù)施 工 情 況夯機(jī)編號(hào)夯錘重量（t）落距（m） 號(hào) t/ m施工部位（樁號(hào)、點(diǎn)數(shù)、范圍）旁 站 檢 查 情 況布點(diǎn)間距（m）夯錘落距（m）每點(diǎn)夯擊次數(shù)發(fā)現(xiàn)問題:處