利用强夯与排水固结法处理软弱地基

莱钢科技2014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8～1O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，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、粉质粘土为中压缩性土，地基承载力特征值仅为150kPa，不能满足设计要求的250—3o0kPa，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950m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(1979一)，女，2004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—9．0m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—2．0m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200～300mm。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“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，这些施工参53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172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，其稳定性好，可带作业行走，施工速度快，采用50T夯机自动脱钩装置，吊机起落落距16．0m。2)夯锤采用圆形夯锤，夯锤重25t，锤底面积4．90m，锤中布竖向排汽孔4个，孔径300mm，锤底静压力25—30kPa。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5m×5m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，4000KN·ITI；第二层3000KN·m；第三层满夯每层均为1000KN·m。2)夯击锤数与夯击遍数：点夯各层每点击数≥16击，最后两击夯沉量不大于5cm，满夯各层每点击数为3击，锤印搭接0．76m。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，