新型软弱地基处理方法.pdf

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1、一种新型的软弱地基处理方法引言引言软弱地基是一种不良地基，由于软土具有强度较低、压缩性较高和透水性很小等特性，因此在软土地基上修建建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题。在软弱土地基上的建筑物往往会出现地基强度和变形不能满足设计要求的问题，因而常常需要采取措施，进行地基处理。处理的目的是要提高软弱地基的强度，保证地基的稳定，降低软弱土的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降。目前针对软弱地基的不同构成有很多不同的处理方法：换垫法、强夯法、高真空击密法以及通过置换的方法(如振冲法、挤密桩法、砂石桩法、深层搅拌法等)，其造价高，工期长，且无法改变流塑淤泥质土的特性。真空预压法通过真空预压能改变流塑淤泥质

2、土的特性，但由于工期长，一般为 90 d 左右，且造价高，不能适应我国沿海地区的经济快速发展需要。而近期发展起来一种新型软弱地基处理方法双控动力固结法是处理我国沿海地区淤泥质粘土问题的较好方法，不仅与真空预压一样，能起到真正意义上的对流塑状淤泥质土进行加固的作用，而且避免了真空预压法工期较长、造价较高的缺点。因此，文中对这种新型软弱地基处理方法原理、特点以及施工工艺进行详细介绍。1 1、双控动力固结法的原理及特点、双控动力固结法的原理及特点双控动力固结法是基于电渗降水对流塑状淤泥质土进行先期处理，经电渗降水后，土的体积因水分减小而发生收缩，特别是当土体水进一步减少后，淤泥质粘土从流塑状转变为软

3、塑或固态状，并达到施加动力所需的最佳含水量时，通过控制所施加的动力对地基进行加固的方法。该法能快速有效地改变需处理土体的特性，达到设计要求的承载力。1.1 原理1)通过控制电渗井点降水的各项参数，利用淤泥质土含水量大，渗透系数小的特点，在电渗离子的作用下改变淤泥质土的特性，达到固结的效果。通过改变电渗井点管的长度、井点间距、电渗时间、电流密度等参数使之达到所需加固处理的深度及达到土体密实所需的最佳含水量。2)通过控制施加动力的各项参数，在经电渗降水后土体达到最佳含水量的情况下进一步对需处理土体进行加固密实，达到所需的承载力。通过调整施加动力的能量、遍数、时间以及击振频率等使之达到所需加固处理的

4、承载力。1.2 特点1)双控动力固结法适用于大面积软弱地基处理，且施工工期短，单位面积施工周期为 20 d30 d，为常用施工方法的 2/3。2)施工后沉降小，预沉降可控。由于在施工过程中通过控制最佳含水量及最佳固结密实度，不仅能根据设计要求进行可控可调，而且能达到土体的均匀沉降，由于淤泥质土性经施工后不受外力改变的影响这一特点，从而使得经处理后的场地不会因地下水位的变化而产生大幅度的沉降，达到了工后沉降小的目的。3)深层固结，淤泥质土经电渗作用后转变为固态，再经动力击实。通过调整所施加动力的各参数，形成了地表以下 8 m10 m 理想的承载力高的“硬壳层”。4)针对不同的土质，通过调整电渗降

5、水及施加动力的各参数，能有效地避免“弹簧土”，经处理后的地基深度范围自地表以下 8 m10 m 处均匀密实。2 2、双控动力固结法的施工工艺、双控动力固结法的施工工艺1)小螺钻钻探。在地基处理施工区域进行小螺钻勘探，深度以钻至地表以下不小于 6.0 m 处，摸清需加固区域的各类土层的埋置深度、厚度，以便及时了解施工区域的土性、土层的含水量、渗透系数和赋予状态，绘制钻探剖面图，正确调整电渗排水时间、电渗井点滤头长度及井点管布置密度。2)用冲水管冲孔后，沉设井点管。井点管沉设采用冲水管冲孔方法进行，可分为冲孔与沉管两个过程。冲管采用直径为 50 mm70 mm 的钢管，长度比井点管长 1.5 m

6、左右。冲管下端装有圆锥形冲嘴；在冲嘴的圆锥面上钻有三个喷水小孔，各孔间焊有三角形立翼，以辅助冲水时扰动土层，便于冲管下沉。冲孔所需的水压，根据土质不同，一般为0.6 MPa1.2 MPa。冲孔孔径不应小于 300 mm，并保持垂直，上下一致，使滤管有一定厚度的砂滤层。冲孔深度应比滤管底深 0.5 m 以上，以保证滤管埋设深度，并防止被井孔中的沉淀泥砂所淤塞。井孔冲成后，应立即拔出冲管，插入井点管，紧接着就灌填砂滤料，以防止坍孔。要用干净粗砂灌填，并填至滤管顶以上 1.0 m1.5 m，以保证水流畅通。3)埋设孔隙水压力计。在阳极棒和阴极井点管插入后，埋设孔隙水监测仪器，每 5 000 m2小区

7、埋设 1 点。孔隙水压力观测一般埋设 7 d10 d 后，埋设的孔隙水压方可趋于正常。控制标准为连续 3 d 孔隙水压力差小于 2 kPa，即可认为孔隙水压基本稳定，可以开始进行正常监测。当监测到稳定的初值后，即可按要求进行正常监测，各项监测周期为：每一遍施加动力后 1 h2 h 观测 1 次2 次，以后在各间隙期内每天 2 次。间隔时间是指前一遍与后一遍施加动力的时间间隔，主要取决于加固土层中孔隙水压力消散所需的时间，一旦施加动力后的孔隙水压力消散，地基稳定后，即可进行下一遍作业，为加快孔隙水压力的消散时间，采取下一遍电渗降水方案，从而缩短间隔时间，稳定地基，达到连续施加动力的目的。4)电渗

8、降水井点管布置。阴极井点管采用32 mm 的镀锌管，管下端配有滤管和管尖，管长 6.0 m8.0 m，滤管长 1.5 m2.0 m，滤管外里包2层3 层纱布，用 20 号铁丝缠绕扎牢。阴极管的连接管采用32 mm 的透明钢丝管。集水总管采用直径 63 mm 的 PVC 管分节连接井点管。阴极通电导线采用6mm 的钢管分别与各阴极井点管连接，构成直流回路系统(在施工中必须确保导电性能良好)。阳极用25 mm 的钢筋或 50 mm 50 mm 的角钢，长度为 6 m(可适当加长为 7.0 m，这样处理的深度可达 7.0 m)，冲孔后埋入土中。阳极的数量和阴极(井点管)的数量相同，阳极放在井点管内侧

9、 1.0 m 处。阳极棒的通电导线采用6 mm 的钢管分别与各阳极管连接，构成直流回路系统(在施工中必须确保导电性能良好)。5)电渗降水。管路系统连接，电渗系统线路连接好后，开泵进行井点降水，此时阴极管通过集水总管抽取地下水 3 d5 d 后，在出水量明显减少时，通电进行电渗降水，电渗降水期间为 10 d15 d。在地下水位下降到 3.0 m 以下时，电渗电压、电流明显下降，出水量明显减少，则可结束本遍电渗降水，拔管进行动力加固。6)动力加固。当土体达到最佳含水量后，拔除内层电渗井点(保留外围封管)，进行强夯(夯锤采用 10 t，夯锤直径 2.5 m)。强夯控制标准为：a.现场第一击，坑边 0

10、.5 m隆起量要求小于 20 cm。b.以夯坑深 0.8 m，后一击沉降量小于前一击沉降量，最后二击贯入量小于 10 cm 调整点击数。c.如设计为二遍强夯，则二遍强夯的间隔时间，根据现场孔隙水压力计检测调整。一般在孔隙压力消散 90%以上才能进行下一遍强夯施工。根据施工现场的实际地质情况，在淤泥质土中，由于孔隙水压力增长及消散过程时间比砂性土时间长，因此，孔隙水压力随夯击能的增加而增加，所以采取“少击多遍，先轻后重”的原则。在外围水源丰富的大面积施工中，采取开挖大明沟，并设置外围电渗封管，外围电渗封管在整个施工中保留降水。夯后应及时用推土机推平夯坑，确保夯坑内无积水，不受雨水影响。3 3、结语、结语在饱和粘土中，特别是淤泥和淤泥质粘土中，由于土的透水性差，持水性较强，用传统的地基处理方法(如换垫法、强夯法、高真空击密法以及置换法)进行处理效果较差，且造价高、工期长及无法改变流塑淤泥质土的特性，难以达到设计和施工的要求。虽然真空预压法通过真空预压能改变流塑淤泥质土的特性，但由于工期长不能适应我国沿海地区的经济快速发展需要。而双控动力固结法是结合两种控制方法处理软弱地基的一种施工工艺。特别是针对我国沿海地区普遍存在的淤泥质粘土，通过双控动力固结法能达到使流塑状淤泥快速改变为软塑状甚至固体状，提高地基的承载力。