吹填土加固處理中無填料振沖法的應(yīng)用

吹填土加固處理中

無填料振沖法的應(yīng)用一基本概念

二無填料振沖法

-作用機(jī)理

-工藝研究

-特點(diǎn)與適用性

三工程應(yīng)用內(nèi)容吹填土加固處理中無填料振沖法的應(yīng)用吹填土加固處理中無填料振沖法的應(yīng)用基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用吹填土:又名沖填土，是在整治和疏通江河或港口航道時(shí)，利用挖泥船在江、海、河、湖水域中進(jìn)行清淤挖泥，然后利用高壓水流將泥砂以泥裝形式沿著輸送排泥管道吹填至水域岸邊，逐步堆積、流淌和沉積而形成了吹填土?；靖拍顭o填料振沖法工程應(yīng)用吹填土:又名沖填土，是在整治和疏通江河或港口航道時(shí)，利用挖泥船在江、海、河、湖水域中進(jìn)行清淤挖泥，然后利用高壓水流將泥砂以泥裝形式沿著輸送排泥管道吹填至水域岸邊，逐步堆積、流淌和沉積而形成了吹填土。物理性質(zhì)：塑性指數(shù)大、天然含水量和孔隙比大、重度小、高壓縮性、滲透性小力學(xué)特征：加固處理天然強(qiáng)度低固結(jié)速度慢靈敏度高基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用吹填土地基處理方法物理法化學(xué)法通過使土內(nèi)出現(xiàn)壓差，進(jìn)而排出孔隙水添加相應(yīng)的外加劑與土體中的物質(zhì)成分發(fā)生反應(yīng)如：攪拌法、粉噴樁法基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用吹填土地基處理方法物理法振沖法強(qiáng)夯法堆載預(yù)壓法基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用振沖法：通過振沖器產(chǎn)生水平方向振動(dòng)力，振擠填料及周圍土體，達(dá)到提高地基承載力、減少沉降量、增加地基穩(wěn)定性、提高抗地震液化能力的地基處理方法。起源于1937年的德國，通常認(rèn)為它是通過一魚雷形振沖器往復(fù)插入土體內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)和擠壓并通常輔以壓力水或氣的方法來振密和擠密砂類土地基。1937年德國凱勒公司振沖法發(fā)展回顧40年代傳到美美國振沖法發(fā)展展回顧50年代引進(jìn)來來英國和法法國振沖法發(fā)展展回顧60年代在非洲洲得到應(yīng)用用振沖法發(fā)展展回顧50年代末和60年代初英英、德、美美等國回回填碎石粘粘性土一是不添加加碎石等外外來填料的的無填料振沖沖法(國內(nèi)又稱為為振沖密實(shí)實(shí)法)和添加碎石石等外來填填料的填料振沖法法(國內(nèi)又稱振振沖置換法法或振沖碎碎石樁法)，其中前者者主要用于于加固中、粗砂等粗顆粒土土，而后者者多用于粘性土等細(xì)粒土加加固。振沖法發(fā)展展回顧日本砂基基抗震防止止液化振沖法發(fā)展展回顧70年代我國國引進(jìn)該技技術(shù)振沖法發(fā)展展回顧工程名稱地基土類型振沖最大深度/m施工年份澳門國際機(jī)場跑道區(qū)中粗砂25.01993廣州黃浦港新沙港碼頭中粗砂13.71995青島發(fā)電廠吹填砂地基加固中粗砂81996福州國際機(jī)場口岸園區(qū)地基處理細(xì)砂61997河北某單位籃球館地基處理

中粗砂7.22002上海港外高橋四期部分工程粉細(xì)砂72002上海國際航運(yùn)中心洋山深水港一期工程粉細(xì)砂152004洋山深水港集裝箱堆場

粉細(xì)砂5.52006冀東南堡油田1號人工端島

細(xì)砂8.12007陜西榆林遷建機(jī)場跑道工程

粉細(xì)砂52008包西鐵路榆林車站職工公寓樓地

基加固

細(xì)砂92010加固機(jī)理振沖器對土土施加重復(fù)復(fù)的水平振振動(dòng)和側(cè)向向擠壓作用，使土土結(jié)構(gòu)破壞，孔隙水壓壓力升高。。結(jié)構(gòu)破壞壞后的土粒粒便向低勢勢能位置轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移，重新排列，使土體由由松變密。。孔隙水壓壓力上升到到一定程度度后，土體體開始液化，隨后孔隙隙水消散，，土體得到到固結(jié)?；靖拍顭o填料振沖法工程應(yīng)用與工程實(shí)踐踐的廣泛應(yīng)應(yīng)用和巨大大成功形成成鮮明對比比，振沖法法，特別是是無填料振振沖法的理理論研究目目前還處于于膚淺、零零星和不成成熟的初級級階段。加固機(jī)理基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用Greenwood和Kirsch根據(jù)從振沖沖器測壁向向外加速度度的大小將將振沖器周周圍的土體體分為5個(gè)區(qū)域，即即緊靠振沖沖器測壁的的剪脹區(qū)、流流態(tài)區(qū)、過過渡區(qū)和擠擠密區(qū)以及及彈性區(qū)（如右圖）），并認(rèn)認(rèn)為只有過過渡區(qū)和擠擠密區(qū)才有有明顯的擠擠密作用，，過渡區(qū)和和擠密區(qū)的的大小取決決于砂土的的性質(zhì)和振振沖器的性性能。基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用加固機(jī)理李君純振沖工法加加固砂性土土的機(jī)理為為振擠作用、、浮振作用用和固結(jié)作作用。造孔時(shí)主主要為振擠擠作用，留留振時(shí)主要要為浮振作作用，停振振后主要為為固結(jié)作用用。葉書鱗砂性土的振振沖加固機(jī)機(jī)制為擠密、排水水減壓和預(yù)預(yù)振效應(yīng)。鄭建國造孔時(shí)主要要為擠密過程，而上拔時(shí)時(shí)主要為振密過程。基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用施工工藝施工器具基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用振沖器振動(dòng)動(dòng)方向土體加固效效果起決定定性作用的的主要是振振沖器的性性能。振動(dòng)方向水平向振動(dòng)動(dòng)振沖器垂向振動(dòng)振振沖器水平垂直雙雙向振動(dòng)振振沖器振動(dòng)方向與與加固效果果Brown和Glenn水平振動(dòng)振振沖法和垂垂直振動(dòng)法法對吹填中中細(xì)砂的有有效性，并并指出水平平振動(dòng)振沖沖法可以達(dá)達(dá)到比垂直直振動(dòng)法高高的最大密度而且其單點(diǎn)點(diǎn)有效加固固范圍也遠(yuǎn)遠(yuǎn)后者大。Jebe和Bartels、Turnbull等人水平振動(dòng)振振沖器可以以達(dá)到遠(yuǎn)比比垂向振動(dòng)動(dòng)振沖器或密密實(shí)砂樁高高的相對密密度，而且且有效影響響范圍也更更大。王洪瑾等雙向振動(dòng)對土體動(dòng)強(qiáng)強(qiáng)度的影響響遠(yuǎn)比單向向振動(dòng)大，，而且影響響程度與兩兩個(gè)方向的的相位差和和振幅有關(guān)關(guān)。袁文明和方方永凱雙向振動(dòng)動(dòng)機(jī)比水水平振動(dòng)動(dòng)振沖器器成孔快快速，振振動(dòng)孔中中心的密密實(shí)度比比水平振振動(dòng)更高高，而且且沿深度度分布更更均勻。?；靖拍顭o填料振沖法工程應(yīng)用振動(dòng)器固固有參數(shù)數(shù)土體加固固效果起起決定性性作用的的主要是是振沖器器的性能能。振動(dòng)器固固有振動(dòng)動(dòng)參數(shù)對對加固效效果的影影響振動(dòng)力對對加固效效果的影影響：增大振動(dòng)動(dòng)力可以以提高加固效果果和加大大影響范范圍。但但加固效效果通常常并不隨隨其成比比例增加加，對于于不同的的土質(zhì)和和加固深深度，應(yīng)應(yīng)選擇不不同的振振動(dòng)力。。振動(dòng)頻率率對加固固效果的的影響：：當(dāng)振動(dòng)頻頻率接近近土顆粒粒振動(dòng)頻頻率而使使土體處處在共振狀態(tài)態(tài)時(shí)，加加固效果果最佳。過高的的振動(dòng)頻頻率雖有有利于振振沖器的的貫入，，但無助助于土體體振密。。振動(dòng)加速速度對加加固效果果的影響響：當(dāng)土體振振動(dòng)加速速度為(1.0～2.0)g時(shí)，孔隙隙水壓力力隨加速速度的增增加而增增加；當(dāng)當(dāng)加速度度在2g以上時(shí)，，孔隙水水壓力基基本不再再增加，，這說明明過大的振振動(dòng)加速速度對砂砂土加固固是沒有有意義的。實(shí)測測資料表表明，振振動(dòng)加速速度和振振動(dòng)孔壓壓隨離振振中距離離的增加加而呈指指數(shù)關(guān)系系衰減。。Chang認(rèn)為，砂砂土振動(dòng)動(dòng)密實(shí)主主要受控控于振動(dòng)動(dòng)強(qiáng)度即即振動(dòng)加加速度，，并存在在一最優(yōu)振動(dòng)動(dòng)加速度度?；靖拍顭o填料振沖法工程應(yīng)用特點(diǎn)及適適用范圍圍振沖法以以加固深深度大、、效果好好、操作作簡單、、不用三三材(鋼筋、水水泥和木木材)以及工期期短、成成本低等等優(yōu)點(diǎn)被被廣泛用用于加固固軟弱地地基特別別是砂土土及吹填填土地基基。無填料振振沖法顯顯然具有有施工更更簡便、、工期期更短和和造價(jià)更更低等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。。但缺點(diǎn)是是施工時(shí)時(shí)孔內(nèi)返返出大量量泥水，，對環(huán)境境有污染染。特點(diǎn)基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用特點(diǎn)及適適用范圍圍Mitchell給出了適適合于振振沖密實(shí)實(shí)法加固固的顆粒粒級配范范圍，如如右圖所所示。當(dāng)當(dāng)土層顆顆粒級配配全部位位于B區(qū)時(shí)，加加固效果果最好；；若級配曲曲線全部部落在C區(qū)，因顆顆粒過細(xì)細(xì)從而加加固有困困難；若位于A區(qū)或者地地下水位位過深，，則影響響振沖器器的貫入入速度并并且易損損壞振沖沖器。適用范圍圍對于無填填料振沖沖法的適適用范圍圍，目前前一般認(rèn)認(rèn)為，無無填料振振沖法僅僅適用于于小于0.074mm的細(xì)粒含含量不超超過10%的中、粗粗砂地地基。但但Slocombe等認(rèn)為，，無填料料振沖法法可以用用來加固固細(xì)粒含含量（直直徑小于于0.06mm）達(dá)15%或黏粒含含量（直直徑小于于0.005mm）達(dá)2%的砂性土土。洋山深水水港工程程是上海市市國際航航運(yùn)中心心建設(shè)的的主要組組成部分分，是上上海國際際航運(yùn)中中心建設(shè)設(shè)的標(biāo)志志性工程程，也是是當(dāng)時(shí)國國內(nèi)最大大的筑港港項(xiàng)目。?；靖拍顭o填料振沖法工程應(yīng)用工程概述述孤島施工工開敞式海海域筑封封閉式圍圍堤陸域地基基總面積積約為125萬平方米米吹砂和炸炸礁吹填砂區(qū)區(qū)域有92萬平方米米陸域地基基基礎(chǔ)極極其軟弱弱原始地勢勢高低起起伏不平平回填粉細(xì)細(xì)砂層厚厚度大而而且變化化也大，，最大厚厚度大于于40米，最小小厚度在在5米左右，，平均厚厚度約20米基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用方案比選選基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用施工平面面布置圖圖基本概念無填料振沖法工程應(yīng)用施工工藝藝灌水1)慢速速振沖下下沉至-8.2m(地面面以下15m)處，，留振20秒；；2)慢速速振沖上上拔至孔孔口處，，留振120秒秒；3)慢速速振沖下下沉至14.5m處，，留振20秒；；4)慢速速振沖上上拔0.5m，留振振15~20秒；；5)依次次類推，，每段上上拔0.5m，每段段留振15~20秒；；6)直至至孔口處處，再留留振60秒；7)再次次振沖下下沉至10m處處，留振振20秒秒；8)慢速速振沖上上拔0.5m處，留振振15~20秒；；9)依次次類推，，每段上上拔0.5m，，每段留留振15~20秒；；10)直直至孔口口處，再再留振60秒(在第三三次上拔拔過程中中用人工工或機(jī)械械向樁孔孔內(nèi)填砂砂密實(shí)，，保證不不形成孔孔洞)；；11)成成樁結(jié)束束，關(guān)閉閉水泵及及振沖器器，移至至下一根根樁。振沖施工工成樁定位通過深層層沉降和和表層沉沉降的觀觀測數(shù)據(jù)據(jù)，可以以看到采采用振沖沖技術(shù)進(jìn)進(jìn)行地基基處理，，能夠使使軟土地地基深層層充分提提前沉降降，大大大減少后后期地基基沉降；；采用不不加填