利用强夯与排水固结法处理软弱地基.pdf
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1、莱钢科技 2 0 1 4年 8月 利用强夯 与排水 固结法处理软 弱地基 王晔霞,刘兴菊,蒋彦刚,包 伟,张丽红 ( 炼钢厂) 摘要 : 菜钢银 山前区连铸机厂房建设 时期 , 地基 土是在复杂的杂填土与地下沟壑积水地带上 面, 软弱土层普遍达到 81 O米深 , 承载力较差, 无法满足基础工程需要。针对现场实际特点, 综合分析研讨后, 地基处理采用强夯法与排水固结法相结合, 分层强夯地基土层, 并对强夯后 土层的力学性能指标进行 了静载试验 , 结果表明, 达到 了设计的安全使用要求。 关键词 : 软弱土层 ;强夯法; 排水固结法;级配 O 前言 在软弱地基土层上 , 对持力层强度提高处理
2、, 强 夯法是经常采用的地基处理方法 , 莱钢银 山前区连 铸机厂房建设地基持力层较弱, 根据杂填土层的实 际特点和现场实际, 结合设计要求与现场试验, 采用 强夯法与动力排水 固结法相结合处理地基持力层 , 从设计施工参数上进行 了探讨 , 同时对工程实现 了 经济 、 节约 、 高效 的现场管理办法。 1 厂房区域软弱地基土层的特点 本工程选址在 山区中填 的山凹内进行 , 地表层 为人工杂填土, 下层深度为原山谷、 沟壑地带, 部分 是原地方矿坑填积而成。地基土层的分布依次为杂 填土 、 淤积土 、 矿坑倒运的风化石层 , 层次分明 , 经现 场检验 , 浅土层区域 : 素填土 、 粉质
3、粘土为 中压缩性 土, 地基承载力特征值仅为 1 5 0 k P a , 不能满足设计 要求的 2 5 0 3 o 0 k P a , 且场地分布不均匀 , 因此需对 地基持 力层 , 做强 度 提高处 理。整个 场 地西 北约 9 5 0 m 区域 , 原地下水流沟谷存在 , 地基处理时需 同步采取排水措施 。 2 方案比较与分析 常用的地基处理办法很多 , 桩基法 、 大规模开挖 素混凝土及砂垫层填充法、 大开挖做独立基础法、 强 夯法等等, 但每 一 一 种做法必须结合各 自工程的实际 特点 , 要求安全 、 质量 易控制 、 工期短且工程投 资要 作者简介: 王晔霞( 1 9 7 9一
4、) , 女, 2 0 0 4 年7月毕业于内蒙古科技大学 土木工程专业。工程师, 主要从事设备管理工作。 经济节约 。 根据场地 的地质条件及土层情况 , 如采用桩基 办法, 地下地貌复杂 , 粉质粘 土层从 0 7 9 0 m高 差不等 , 桩的机械化施工很难控制; 如采用大规模开 挖进行素混凝土及砂垫层填充法, 工期长, 尤其是不 经济, 费用较高; 如采用开挖做独立基础, 厂房内各 种设备基础、 房屋基础等, 作业线较长, 在软弱土层 上互相重叠 、 挤压 , 各段沉降差异不同 , 很难保证设 备基础的长期稳定性。 经综合研讨 、 论证 , 决定采用强夯法和排水 固结 法相结合对地基进行
5、处理 优点是施工速度快 , 工 序简单 、 造价低 , 且 可以通过快速更换 中深部 1 5 2 0 m压缩性软土土层 , 实行砂石垫层置换填充 , 夯 实 。砂石垫层压实机械首先应选用振动碾和振动压 实机 , 分层夯 实 回填 , 每夯 实层 的厚度 可取 2 0 0 3 0 0 m m。存在 的地下水部分 , 采取水源上流堵截 , 强夯区域排水固结法 , 实现强夯 目的。 3 强夯 加固软土 一排水 固结 软土地基的综合处理要满足两个基本特点 : 一 是改善软土的力学性质 , 减少变形和提高强度; 二是 提高土层的抗液化性能和密实度。本工程中杂填土 层水渗透性能好 , 强夯是通过土力学的“
6、 倒梨形” 原 理, 通过振动波能量的向地下传播, 在压缩波的作用 下, 土颗粒逐渐互相靠拢、 分布挤压, 孔隙比减小, 实 现地基土的强度提高。 3 1 夯击设备与参数 强夯法处理软土地基 的施工设计主要是确定强 夯参数 , 包 括最佳夯击能 、 夯 点布置 、 夯距 、 夯击层 数 、 夯击遍数及间隔时间。但直至 目前 , 这些施工参 5 3 王晔霞。 等: 利用强夯与排水固结法处理软弱地基 第 4期 ( 总第 1 7 2期) 数在理论 卜 还不成熟 , 多数需通过施工现场的地貌 实际 , 通过现场试验数据及机具夯能进行层次分析 来确定。 1 ) 起重设备选用 选用履带式起重机, 其稳定
7、性好 , 可带作业行走 , 施工速度快 , 采用 5 0 T夯机 自 动脱钩装置, 吊机起落落距 1 6 0 m 。 2 ) 夯锤采用圆形夯锤 , 夯锤重 2 5 t , 锤底面积 4 9 0 m , 锤 中布竖 向排汽孔 4个 , 孔径 3 0 0 m m, 锤 底静压力 2 5 3 0 k P a 。 3 ) 夯距和夯击 间隔的确定夯点布置是 否合 理直接影响夯击效果 , 常用的夯点 布置为正方形 网 格或梅花形网格。为避免出现“ 弹簧土” , 经现场试 验 , 本工程夯点的夯距间隔取 5 m5 m梅花形。 3 2 单击夯击能、 夯击遍数 夯击能是强夯的重要参数 , 夯击能过小 , 不利于
8、 超静水压的消散; 夯击能过大, 易形成“ 弹簧土” 。 而理论上的最佳夯击能确定是由现场试验 , 给 出夯 坑容积与夯击能量关系曲线 , 当曲线明显变缓时, 说 明能量增加 、 夯坑容积基本不变 , 这时可视为最佳夯 击能。 本工程采用先点夯后满夯的方法 , 分三层。 1 ) 每点单击夯击能量 : 点夯第一层 , 4 0 0 0 K N IT I ; 第二层 3 0 0 0 K N m; 第三层满夯每层均为 1 0 0 0 KN m 。 2 ) 夯击锤数与夯击遍数: 点夯各层每点击数 1 6击 , 最后两击夯沉量不大于 5 c m, 满夯各层每点 击数为 3击 , 锤 印搭接0 7 6 m。
9、 3 ) 在采用排水 固结法加 固地基时 , 为防止强夯 的动力效应 , 使换填料层 、 排水系统的宏观结构发生 破坏 , 要严格控制强夯夯击能。按照 由浅入深的加 固顺序 , 先 以较 小的夯击能 , 逐 级扩大。实 际施 工 中, 主要取决于土层中空隙水压力的消散 , 一般要求 超孔隙水 压力消 散达 8 0 以上 , 由于排水 系统 较 好 , 现场监测的孔隙水压力分析, 土层一般在夯后 1 2 d内就基本消散。 3 3 场地排水系统的建立 1 ) 在强夯标高下 一1 5 m深处设积水井 , 水泵 抽水 , 根据场地水量 、 水泵功率与夯击方案 , 井点数 为 1 个 5 0 m 。 2
10、 ) 水平排水系统按 强夯分割区域 , 设置厚度大 于 5 0 c m的中粗砂垫层 , 垫层 与场地外排水沟构成 水平面的排水系统。 3 ) 竖向排水 系统 自砂垫层 向下插入塑料排 水 5 4 板 , 根据现场实际 , 间距约在 1 01 2 m左右 , 向下 深度 , 与强夯深度齐 , 到达强风化岩上 , 构成竖向排 水系统。 采用这种排水 固结方法可及时将地下水通过砂 垫层如积水坑内抽走 。同时由于塑料排水板形成的 “ 水柱” 作用, 可以直接将动应力传递到土层深处, 使深度范围内的换 填料都受到强夯 的影响 , 提高 了 有效加固深度。 4强夯后现 场检 测 4 1 静荷载检测 以压重
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