强夯法以其工价低廉,施工简便而广泛应用于地基处理工程中。然而,单用该法处理饱和软粘土地基时极易产生'橡皮土'现象,难以达到预期效果。即产生了强夯法和塑料排水板结合来处理各种软弱地基,称之为动力排水固结法。
一般而言,动力排水固结法在工期上要比堆载预压法、真空预压法短,在工程造价上要比块石强夯法、粉喷桩法低,在使用范围上要比传统的强夯法宽,因此,该法具有广阔的应用前景。
2工程地质概况广州某电厂厂区原为一个大水塘,后经平整场地回填而成,场地土层条件自上而下为:素填土、淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、强风化砾质粘土。各层土的物理力学性质指标。
3强夯―塑料板排水法加固机理当土体受到夯击时,土体在强大的冲击能量的作用下,土体被压缩,气相体积减少,孔隙水压力增大,同时在夯击点的周围出现裂缝,使土体的渗透性发生变化。在超孔隙水压力作用下,孔隙水和气体沿着这些裂缝排出土体。但是由于这些裂缝的产生并非是规则的和连续贯通的,因而在孔隙水和气体在排出过程中并非是很畅通,土体受到扰动,强度降低,必须经很长时间,强度才能恢复,强夯加固的效果不佳。
强夯―塑料排水板法是在强夯之前在土体中插入一段塑料排水板至强夯影响深度,即在土体中增加了一个垂直的排水通道。当土体受到冲击荷载时,土体中孔隙水压力增加,孔隙水可渗透到塑料板内,沿塑料排水板排到地面,这样缩短了排水距离,加快了孔隙水压力的消散过程和地基的沉降,防止了土体液化的产生,从而达到加固的目的。
4方案设计(1)水平排水体设置。
①砂垫层:由粗砂或石粉铺设而成,其含泥量必须小于3%,铺设厚度为0.5m;②盲沟:由土工布包碎石而成,纵向盲沟设于道路中心线处,并以垂直方向每60m设横向盲沟,其底面*浅处须比砂垫层底面低25cm,盲沟底面还须以1%的排水坡度坡向集水井;③集水井:设于纵横向盲沟交汇处,由$16@140及每300mm设$16横向加强箍形成外径50cm的钢筋滤水笼,外包4目的铁纱网和塑料网,滤水笼外填砾石作为滤料。各井位滤水笼长度须比填土顶面高50cm,集水井底面须比周围盲沟深50cm,井底用土工布包封;④抽排水:用潜水泵将集水井的水抽至水塘边20m外,夯击完后至少抽水30d。
(2)竖向排水体设置。
①用液压式插板机,扁菱形导管,以减小施工周围淤泥的扰动影响和涂抹效应;②用合格的SPD-Ⅱ型排水板;③须插设至淤泥层底面下至少20cm;④以1.2m间距三角形布点,排距1.05m。
(3)强夯工艺参数见表2。
夯击击数是根据以下条件经试验综合确定的:①**两击的平均夯沉量不大于100mm;②夯坑周围地面不发生过大的隆起;③不因夯坑过深而发生起锤困难。
(4)填土。
①在水平和竖向排水体施工完的区域,及时填土1.5m。并用推土机推平和碾压1遍,进行强夯;②在第二遍点夯完的区域,立即补填0.6~1.0m厚的土,具体以设计交工面标高加上预计沉降量来估算填土量,预计沉降量=淤泥层厚×12%+(填土+砂垫)层厚×15%+15cm;③填土料宜使用含砂量多的土料,严禁使用含有机质的土料及生活垃圾;④在全部点夯及普夯完成后,再推平全路段土方并用振动式压路机碾压3~4遍;⑤填土施工时必须注意保护场区所有检测点不受损坏。
5检测结果与分析5.1孔隙水压力结果分析1中可以看到地基内孔隙水压力的变化特点:(1)在每遍夯击时孔隙水压力出现峰值,并随夯击能量增加而增加,停夯后随时间继续消散。
(2)孔隙水压力**峰值出现在夯面以下6 ̄7m深度附近,而7m以下土层的超静孔压逐渐趋小。
(3)由于设置垂直排水通道,对夯击初期所产生的超静孔压消散十分有利。没有造成夯击过程孔隙水压力逐渐积聚增高的现象。
(4)超静孔压消散一般都是地基9m深处附近消散较快。
本工程以在夯面下7m左右地基孔压的消散作控制点,用孔压消散率nu来表示孔隙水压力的消散情况,即:nu=umax-utumax×100%式中nu―――孔隙水压力消散率umax―――孔压**峰值ut―――某时刻的孔压值若要得到良好的加固效果,nu越大,则地基内孔压消散得越好,但nu大,工期就要长。由实测资料知,**间歇时间为第1遍点夯后间歇13d左右(此时nu=64%)再进行第2遍点夯,第2遍点夯之后间歇6d左右(此时nu=45%)再进行普夯。
5.2侧向位移观测结果及分析试验中采用测斜仪测量深层土体的水平位移,测斜管为PVC管,由于强夯施工的工艺特点,测斜管一般埋设在试验区边缘,以防在施工中受到破坏。该区3遍夯击后土体的侧向位移。由中曲线可见,土体的**侧向位移并不是出现在地表,而是出现在距地表3~4m处,而且在10.0m深处,土体的侧向位移呈明显减小的趋势。
5.3分层沉降采用磁环式沉降仪观测土体分层沉降,通过对该试验区分层沉降管在强夯前后及整个地基处理过程中的观测,可得出该区的土体的分层沉降曲线。由曲线可以看出,土层的沉降主要表现在填土的沉降上,而淤泥的沉降所占比例较小,并且随着强夯的作用,填土的沉降变化明显,而淤泥的沉降变化并不很显著。从总体来看,随夯击遍数的增加,土体的沉降增量是减少的,说明土体在不断地致密,其压缩性在不断减少。
5.4深层沉降观测结果与分析磁性深层沉降仪的观测结果如所示,**沉降为
3S技术是遥感(RS)、地理信息系统(GIS)及全球定位系统(GPS)的统称。是空间技术、传感器技术、卫星定位、导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行**、处理、管理、分析、表达、传播和应29.3cm,影响深度d可达10m以上,变形主要发生在0~7.0m浅部。
5.5加固效果检测分析在强夯施工前后分别对该区进行了土的物理力学试验、载荷试验和静力触探试验。
(1)该区加固后土的物理力学试验结果如表3所示,可见该区经动力排水固结法处理后,其工程力学性能变好,强度得以提高,天然含水量降低,天然孔隙比变小,固结系数变大,淤泥层的固结程度得以明显提高。
(2)该区表层土载荷试验表明,加固后该区的地基土承载力特征值达到180kPa,地基土变形模量为46MPa。满足工程要求。
(3)夯后对试夯区采用静力触探方法进行检测,检测结果表明,加固后软土地基的允许承载力已由原来的45kPa提高到184kPa以上。由实测资料推算,地基土的强度由17kPa提高到40kPa,可见加固后地基的承载力和强度都有较大的提高。
本工程已投入使用一年多,使用效果很好,地面和地面上的建筑物沉降变形满足要求。软基加固达到了缩短工期和避免营运期间产生过大的沉降而影响使用的预期目的。
6结论(1)软土地基经强夯―塑料板排水法加固处理后,其强度和承载力均有明显的提高。因为塑料排水板在土体中形成了一个良好的排水通道,超孔隙水压力能够迅速得以消散,加快了地基固结。
(2)对于含有较厚的淤泥及淤泥质粘土的饱和软土地基采用该法是行之有效的处理方法,其加固效果较明显。
(3)该法处理此软土地基,其有效加固深度可达10m左右。
一般而言,动力排水固结法在工期上要比堆载预压法、真空预压法短,在工程造价上要比块石强夯法、粉喷桩法低,在使用范围上要比传统的强夯法宽,因此,该法具有广阔的应用前景。
2工程地质概况广州某电厂厂区原为一个大水塘,后经平整场地回填而成,场地土层条件自上而下为:素填土、淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、强风化砾质粘土。各层土的物理力学性质指标。
3强夯―塑料板排水法加固机理当土体受到夯击时,土体在强大的冲击能量的作用下,土体被压缩,气相体积减少,孔隙水压力增大,同时在夯击点的周围出现裂缝,使土体的渗透性发生变化。在超孔隙水压力作用下,孔隙水和气体沿着这些裂缝排出土体。但是由于这些裂缝的产生并非是规则的和连续贯通的,因而在孔隙水和气体在排出过程中并非是很畅通,土体受到扰动,强度降低,必须经很长时间,强度才能恢复,强夯加固的效果不佳。
强夯―塑料排水板法是在强夯之前在土体中插入一段塑料排水板至强夯影响深度,即在土体中增加了一个垂直的排水通道。当土体受到冲击荷载时,土体中孔隙水压力增加,孔隙水可渗透到塑料板内,沿塑料排水板排到地面,这样缩短了排水距离,加快了孔隙水压力的消散过程和地基的沉降,防止了土体液化的产生,从而达到加固的目的。
4方案设计(1)水平排水体设置。
①砂垫层:由粗砂或石粉铺设而成,其含泥量必须小于3%,铺设厚度为0.5m;②盲沟:由土工布包碎石而成,纵向盲沟设于道路中心线处,并以垂直方向每60m设横向盲沟,其底面*浅处须比砂垫层底面低25cm,盲沟底面还须以1%的排水坡度坡向集水井;③集水井:设于纵横向盲沟交汇处,由$16@140及每300mm设$16横向加强箍形成外径50cm的钢筋滤水笼,外包4目的铁纱网和塑料网,滤水笼外填砾石作为滤料。各井位滤水笼长度须比填土顶面高50cm,集水井底面须比周围盲沟深50cm,井底用土工布包封;④抽排水:用潜水泵将集水井的水抽至水塘边20m外,夯击完后至少抽水30d。
(2)竖向排水体设置。
①用液压式插板机,扁菱形导管,以减小施工周围淤泥的扰动影响和涂抹效应;②用合格的SPD-Ⅱ型排水板;③须插设至淤泥层底面下至少20cm;④以1.2m间距三角形布点,排距1.05m。
(3)强夯工艺参数见表2。
夯击击数是根据以下条件经试验综合确定的:①**两击的平均夯沉量不大于100mm;②夯坑周围地面不发生过大的隆起;③不因夯坑过深而发生起锤困难。
(4)填土。
①在水平和竖向排水体施工完的区域,及时填土1.5m。并用推土机推平和碾压1遍,进行强夯;②在第二遍点夯完的区域,立即补填0.6~1.0m厚的土,具体以设计交工面标高加上预计沉降量来估算填土量,预计沉降量=淤泥层厚×12%+(填土+砂垫)层厚×15%+15cm;③填土料宜使用含砂量多的土料,严禁使用含有机质的土料及生活垃圾;④在全部点夯及普夯完成后,再推平全路段土方并用振动式压路机碾压3~4遍;⑤填土施工时必须注意保护场区所有检测点不受损坏。
5检测结果与分析5.1孔隙水压力结果分析1中可以看到地基内孔隙水压力的变化特点:(1)在每遍夯击时孔隙水压力出现峰值,并随夯击能量增加而增加,停夯后随时间继续消散。
(2)孔隙水压力**峰值出现在夯面以下6 ̄7m深度附近,而7m以下土层的超静孔压逐渐趋小。
(3)由于设置垂直排水通道,对夯击初期所产生的超静孔压消散十分有利。没有造成夯击过程孔隙水压力逐渐积聚增高的现象。
(4)超静孔压消散一般都是地基9m深处附近消散较快。
本工程以在夯面下7m左右地基孔压的消散作控制点,用孔压消散率nu来表示孔隙水压力的消散情况,即:nu=umax-utumax×100%式中nu―――孔隙水压力消散率umax―――孔压**峰值ut―――某时刻的孔压值若要得到良好的加固效果,nu越大,则地基内孔压消散得越好,但nu大,工期就要长。由实测资料知,**间歇时间为第1遍点夯后间歇13d左右(此时nu=64%)再进行第2遍点夯,第2遍点夯之后间歇6d左右(此时nu=45%)再进行普夯。
5.2侧向位移观测结果及分析试验中采用测斜仪测量深层土体的水平位移,测斜管为PVC管,由于强夯施工的工艺特点,测斜管一般埋设在试验区边缘,以防在施工中受到破坏。该区3遍夯击后土体的侧向位移。由中曲线可见,土体的**侧向位移并不是出现在地表,而是出现在距地表3~4m处,而且在10.0m深处,土体的侧向位移呈明显减小的趋势。
5.3分层沉降采用磁环式沉降仪观测土体分层沉降,通过对该试验区分层沉降管在强夯前后及整个地基处理过程中的观测,可得出该区的土体的分层沉降曲线。由曲线可以看出,土层的沉降主要表现在填土的沉降上,而淤泥的沉降所占比例较小,并且随着强夯的作用,填土的沉降变化明显,而淤泥的沉降变化并不很显著。从总体来看,随夯击遍数的增加,土体的沉降增量是减少的,说明土体在不断地致密,其压缩性在不断减少。
5.4深层沉降观测结果与分析磁性深层沉降仪的观测结果如所示,**沉降为
3S技术是遥感(RS)、地理信息系统(GIS)及全球定位系统(GPS)的统称。是空间技术、传感器技术、卫星定位、导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行**、处理、管理、分析、表达、传播和应29.3cm,影响深度d可达10m以上,变形主要发生在0~7.0m浅部。
5.5加固效果检测分析在强夯施工前后分别对该区进行了土的物理力学试验、载荷试验和静力触探试验。
(1)该区加固后土的物理力学试验结果如表3所示,可见该区经动力排水固结法处理后,其工程力学性能变好,强度得以提高,天然含水量降低,天然孔隙比变小,固结系数变大,淤泥层的固结程度得以明显提高。
(2)该区表层土载荷试验表明,加固后该区的地基土承载力特征值达到180kPa,地基土变形模量为46MPa。满足工程要求。
(3)夯后对试夯区采用静力触探方法进行检测,检测结果表明,加固后软土地基的允许承载力已由原来的45kPa提高到184kPa以上。由实测资料推算,地基土的强度由17kPa提高到40kPa,可见加固后地基的承载力和强度都有较大的提高。
本工程已投入使用一年多,使用效果很好,地面和地面上的建筑物沉降变形满足要求。软基加固达到了缩短工期和避免营运期间产生过大的沉降而影响使用的预期目的。
6结论(1)软土地基经强夯―塑料板排水法加固处理后,其强度和承载力均有明显的提高。因为塑料排水板在土体中形成了一个良好的排水通道,超孔隙水压力能够迅速得以消散,加快了地基固结。
(2)对于含有较厚的淤泥及淤泥质粘土的饱和软土地基采用该法是行之有效的处理方法,其加固效果较明显。
(3)该法处理此软土地基,其有效加固深度可达10m左右。