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冲压动力固结冲压动力固结 “制造制造”硬壳层硬壳层地基处理试验研究地基处理试验研究20102010年年8 8月月报告人：周虎鑫报告人：周虎鑫报告人：周虎鑫报告人：周虎鑫空军工程设计研究局空军工程设计研究局空军工程设计研究局空军工程设计研究局冲压动力固结冲压动力固结 “制造制造”硬壳层硬壳层地基处理试验研究地基处理试验研究1.1.1.1.硬壳层的工程特性硬壳层的工程特性硬壳层的工程特性硬壳层的工程特性2.2.2.2.冲压动力固结原理冲压动力固结原理冲压动力固结原理冲压动力固结原理3.3.3.3.试验工程设计与实施试验工程设计与实施试验工程设计与实施试验工程设计与实施4.4.4.4.孔隙水压力监测孔隙水压力监测孔隙水压力监测孔隙水压力监测5.5.5.5.“制造制造制造制造”硬壳层效果分析硬壳层效果分析硬壳层效果分析硬壳层效果分析6.6.6.6.结论结论结论结论 1.1.硬壳层的工程特性硬壳层的工程特性n 硬壳层：是指软弱土地基由于荷载迁硬壳层：是指软弱土地基由于荷载迁 移、蒸发和风化等因素长期作用，在移、蒸发和风化等因素长期作用，在 地表形成的一定厚度的硬层。地表形成的一定厚度的硬层。n 胶结结构性强，呈中等压缩性；胶结结构性强，呈中等压缩性；与土基密切联结；与土基密切联结；具有很好的承载作用。具有很好的承载作用。1.1.硬壳层的工程特性硬壳层的工程特性n 封闭作用封闭作用n 壳体效应壳体效应2.2.冲压动力固结原理冲压动力固结原理n 冲压作用兼具揉、挤、冲击等作用，冲压作用兼具揉、挤、冲击等作用，使土体中产生大量的微裂隙，加速使土体中产生大量的微裂隙，加速 孔隙水的排出形成土体固结硬层。孔隙水的排出形成土体固结硬层。n 固结过程由表层至深层逐渐发生的，固结过程由表层至深层逐渐发生的，低能量的强夯进行浅层固结，低能量的强夯进行浅层固结，是有效的。是有效的。3.3.试验工程设计与实施试验工程设计与实施n 清除场地表层植物土清除场地表层植物土铺设滤水土工布铺设滤水土工布 回填回填2030cm砂砾石砂砾石冲击压实施工。冲击压实施工。n 冲压施工参数冲压施工参数 n 孔隙水压力动态监测、表面沉降观测、孔隙水压力动态监测、表面沉降观测、地基土体原位测试、物理力学指标试验。地基土体原位测试、物理力学指标试验。3.3.试验工程设计与实施试验工程设计与实施清除表层植物土清除表层植物土清除表层植物土清除表层植物土铺设土工布铺设土工布铺设土工布铺设土工布3.3.试验工程设计与实施试验工程设计与实施铺设砂砾石垫层铺设砂砾石垫层铺设砂砾石垫层铺设砂砾石垫层3.3.试验工程设计与实施试验工程设计与实施埋设孔隙水压力传感器埋设孔隙水压力传感器埋设孔隙水压力传感器埋设孔隙水压力传感器3.3.试验工程设计与实施试验工程设计与实施3.3.试验工程设计与实施试验工程设计与实施冲冲冲冲击击击击压压压压实实实实施施施施工工工工冲冲冲冲击击击击压压压压实实实实施施施施工工工工3.3.试验工程设计与实施试验工程设计与实施4.4.孔隙水压力监测孔隙水压力监测n 通过对冲压施工中地基土体的通过对冲压施工中地基土体的 孔隙水压力监测，得出：孔隙水压力监测，得出：n n 最佳超孔压范围；最佳超孔压范围；n n 最佳超孔压与冲压遍数的关系；最佳超孔压与冲压遍数的关系；n n 确定冲压施工合理间歇周期。确定冲压施工合理间歇周期。4.4.孔隙水压力监测孔隙水压力监测n n 每冲压四遍后的读取孔压值；每冲压四遍后的读取孔压值；n n 冲压先进行冲压先进行20遍；遍；n n 待孔压消散一定程度，又进行了待孔压消散一定程度，又进行了 2032遍的冲压施工。遍的冲压施工。4.4.孔隙水压力监测孔隙水压力监测4.4.孔隙水压力监测孔隙水压力监测n n 一次性冲压遍数不宜大于一次性冲压遍数不宜大于16遍；遍；n n 间歇后冲压遍数不宜大于间歇后冲压遍数不宜大于12遍遍；n n 第一次冲压完成后的间歇周期不宜少于第一次冲压完成后的间歇周期不宜少于4天。天。5.5.“制造制造”硬壳层效果分析硬壳层效果分析 n 标准贯入试验（标准贯入试验（SPT）以上的标贯击数有大以上的标贯击数有大以上的标贯击数有大以上的标贯击数有大幅提高遍。幅提高遍。幅提高遍。幅提高遍。5.5.“制造制造”硬壳层效果分析硬壳层效果分析 n 干密度指标干密度指标 冲压处理后干密度值明冲压处理后干密度值明冲压处理后干密度值明冲压处理后干密度值明显增加，特别是以上的显增加，特别是以上的显增加，特别是以上的显增加，特别是以上的地基土体。地基土体。地基土体。地基土体。5.5.“制造制造”硬壳层效果分析硬壳层效果分析 n 压缩模量指标压缩模量指标 冲压处理后土基的压缩模冲压处理后土基的压缩模冲压处理后土基的压缩模冲压处理后土基的压缩模量普遍提高，特别是量普遍提高，特别是量普遍提高，特别是量普遍提高，特别是4m4m以以以以上地层提高尤为明显上地层提高尤为明显上地层提高尤为明显上地层提高尤为明显 。5.5.“制造制造”硬壳层效果分析硬壳层效果分析 n 前期固结压力试验前期固结压力试验 经冲压处理后，以上地层土均处于超固结状经冲压处理后，以上地层土均处于超固结状经冲压处理后，以上地层土均处于超固结状经冲压处理后，以上地层土均处于超固结状态，随深度增加而固结程度逐渐降低。态，随深度增加而固结程度逐渐降低。态，随深度增加而固结程度逐渐降低。态，随深度增加而固结程度逐渐降低。6.6.结论结论 n 硬壳层具有的特殊工程特性和利用价值，硬壳层具有的特殊工程特性和利用价值，可采用冲压动力固结可采用冲压动力固结“制造制造”一定厚度的一定厚度的 硬壳层来满足工程需要。硬壳层来满足工程需要。6.6.结论结论 n n 25KJ冲压机的行驶速度冲压机的行驶速度1012km/h;n n 一次性冲压遍数不宜大于一次性冲压遍数不宜大于16遍；遍；n n 间歇后冲压遍数不宜大于间歇后冲压遍数不宜大于12遍遍；n n 第一次冲压完成后的间歇周期不宜少于第一次冲压完成后的间歇周期不宜少于4天。天。6.6.结论结论 n 根据冲压处理后的试验检测：根据冲压处理后的试验检测：冲压处理在地基浅层冲压处理在地基浅层“制造制造”了了34m的的 超固结硬壳层，达到了预期的处理效果超固结硬壳层，达到了预期的处理效果.6.6.结论结论 n 冲压法动力固结具有的特点，在饱和冲压法动力固结具有的特点，在饱和软弱地基上软弱地基上“制造制造”硬壳层具有很好的优硬壳层具有很好的优势，对本工程程的适宜性很好。势，对本工程程的适宜性很好。n 冲击法动力固结适用于：机场工程、公冲击法动力固结适用于：机场工程、公路一般低路堤路段（填方高度小于路一般低路堤路段（填方高度小于3m），），稳定性满足要求。稳定性满足要求。