管井降水聯(lián)合強(qiáng)夯法加固在軟土地基處理工程中的應(yīng)用

方啟超

摘要：通過在曹妃甸地區(qū)應(yīng)用管井降水聯(lián)合強(qiáng)夯法施工進(jìn)行地基加固的實例，說明該方法在地基加固上有顯著效果，但有軟土層時加固效果并不理想，應(yīng)用時應(yīng)結(jié)合承載力要求和現(xiàn)場試驗確定地基加固方案。

關(guān)鍵詞：地基處理；管井降水；強(qiáng)夯

中圖分類號：TU44文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、 引 言

強(qiáng)夯法作為一種經(jīng)濟(jì)有效的地基加固方法，得到有廣泛的應(yīng)用，但是，在飽和軟土和地下水位較高的地基處理中，直接采用強(qiáng)夯法進(jìn)行加固并不適用。由于在這些含水量高類土中、強(qiáng)夯能量幾乎全部被超靜孔隙水壓力吸收，不能對地基起到加固作用，因此，為了保證強(qiáng)夯法在這類土中的加固效果，必須解決土中地下水的排出和超靜孔隙水壓力消散的問題。管井降水聯(lián)合強(qiáng)夯法，作為一種經(jīng)濟(jì)適用的技術(shù)被提出。

利用管井進(jìn)行抽排水主要有三方面作用：1、降低地下水位，同時減小土層中含水量，從而降低強(qiáng)夯時產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力；2、連續(xù)布置管井，阻斷外部水源對施工區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)給；3、減少土層含水率后，土層產(chǎn)生的有效應(yīng)力可以對深部土層形成預(yù)壓固結(jié)。

本文結(jié)合在曹妃甸地區(qū)某明渠邊坡加固工程中采用的管井降水聯(lián)合強(qiáng)夯法，對該方法加固的應(yīng)用進(jìn)行說明。

二、工程地質(zhì)條件

1、水文地質(zhì)條件

場地內(nèi)地表水為海水?？碧缴疃葍?nèi)地下水主要為潛水及微承壓水，含水層厚度大，滲透性較強(qiáng)，富水性良好。地下水位埋深為0.55～1.70m，地下水標(biāo)高0.95～3.55m。地下水與海水呈交替互補(bǔ)，地下水徑流緩慢，排泄以側(cè)向徑流為主，屬垂直補(bǔ)給側(cè)向徑流循環(huán)類型，潛水和海水相互聯(lián)通，水力聯(lián)系強(qiáng)烈。各土層的滲透系數(shù)見表2-1。

表2-1 土層滲透系數(shù)一覽表

2、地基土構(gòu)成與特征

勘探深度內(nèi)的地層為吹填土和第四系全新統(tǒng)濱海相沉積層，主要巖性為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉砂、粉土、粉質(zhì)粘土，多為層狀土。依據(jù)地質(zhì)時代、巖性、分布規(guī)律和物理力學(xué)性質(zhì)，將勘探深度內(nèi)地層分為11 個工程地質(zhì)層或亞層，各層特征分述如下：

土層編號 巖性 標(biāo)貫擊數(shù) 頂標(biāo)高（m） 層厚（m）

①1層 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 3.5 4.3 1.4

①2層 粉砂粉土 7.0 3.98 3.7

②層 粉土 6.5 0.14 2.4

②1層

淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾砂 6.5 0.58 2.53

③層 粉砂 19.7 -2.02 6.32

③1層

淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 5.0 -6.29 1.5

④層 粉質(zhì)粘土 5.9 -8.83 5.51

④1層 粉砂 29 -14.25 2.4

④2層

淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 4.5 -11.03 1.29

④3層 粉土 12 -15.29 2.6

⑤層 粉土 26.4 -19.47 1.71

說明：以上數(shù)據(jù)均為平均數(shù)。

三、施工步驟

設(shè)計結(jié)構(gòu)底標(biāo)高高程為2.1米，結(jié)合現(xiàn)場強(qiáng)夯試驗本工程預(yù)留140厘米，故開挖至3.5米，作為開挖標(biāo)高，并在此高程進(jìn)行地基處理。

管井布置間隔7米，深度14.6米。管井采用開挖時使用泥漿護(hù)壁。管井材料采用無砂混凝土管，直徑50厘米。管井以500米為一個施工作業(yè)段進(jìn)行抽排水施工。抽排水使用1千瓦的小型潛水泵作業(yè)。開始時需要連續(xù)抽排，后期抽排水作業(yè)穩(wěn)定后現(xiàn)場實際每小時開啟15分鐘即可抽干。抽排水作業(yè)時要留意抽干后水泵的空轉(zhuǎn)損傷，需要派專人循環(huán)檢查各井點水泵運轉(zhuǎn)情況。

第一遍管井降水地下水位降低到地面以下3 m后進(jìn)行第一遍強(qiáng)夯，擊數(shù)3 擊，單點夯擊能1500kN.m；第二遍管井降水，降至地面以下3.0m；平整場地，進(jìn)行第二遍強(qiáng)夯，擊數(shù)4 擊，單點夯擊能2000kN.m；第三遍管井降水，降至地面以下3.0m；平整場地，進(jìn)行第三遍強(qiáng)夯，擊數(shù)4 擊，單點夯擊能2000kN.m。

強(qiáng)夯使用10噸重帶氣孔夯錘，直徑2米。夯擊能量通過調(diào)整起吊高度的方式進(jìn)行調(diào)整，吊機(jī)使用履帶式起重機(jī)并裝備自動脫鉤機(jī)構(gòu)。1500kN.m夯擊能要求時夯錘吊起高度為15米，2000kN.m夯擊能要求時夯錘吊起高度為20米。

夯點間距4米布置，夯點平面布置圖如下：

四、檢測結(jié)果

經(jīng)靜力觸探檢測后結(jié)果如下：檢測深度為7米，自標(biāo)高2.5米至-4.5米。平均2000㎡檢測一點，抽取20點進(jìn)行統(tǒng)計分析。在砂土質(zhì)情況下平均錐頭阻力大于8MPa；在軟土情況下層厚0.5米以內(nèi)時錐頭阻力約為1.2MPa；軟土層厚度約2米時，錐頭阻力約為0.5MPa.

五、結(jié)論

基于曹妃甸區(qū)排水明渠工程地基處理試驗區(qū)現(xiàn)場試驗結(jié)果，得出如下結(jié)論：

1、利用管井降水聯(lián)合強(qiáng)夯的技術(shù)手段進(jìn)行地基處理，可以顯著增強(qiáng)地基承載能力，同時也說明該方法能部分解決超靜孔隙水壓力消散及孔隙水排出的問題。

2、該方法對砂性土加固效果明顯；但針對飽和軟土部分，利用該方法進(jìn)行加固能取得一定效果，但飽和軟土層厚較大時，效果并不理想，故在有軟土層區(qū)域使用該方法應(yīng)結(jié)合地基承載力要求并進(jìn)行試驗后再確定最終方案。