超軟土快速預(yù)壓加固工藝研究

超軟土快速預(yù)壓加固工藝研究

1超軟土施工難點為了實現(xiàn)土地流轉(zhuǎn)向商業(yè)用地的快速轉(zhuǎn)移，必須迅速加固近期征收完成的軟土基礎(chǔ)，以滿足商業(yè)用地的要求。新近吹填的超軟土強(qiáng)度很低,施工困難,傳統(tǒng)工藝是在超軟土上吹填1m左右的砂墊層作為上人和機(jī)械的工作界面,然后進(jìn)行真空預(yù)壓加固。目前砂資源緊缺,造價高昂。新吹填超軟基一般經(jīng)過3~5個月的真空預(yù)壓加固,地基沉降很大,但局部承載力遠(yuǎn)低于設(shè)計要求或預(yù)期2試驗方案a區(qū)、b區(qū)、c區(qū)2.1試驗?zāi)康拈_發(fā)無砂真空預(yù)壓新技術(shù),對淺層4~6m新近吹填超軟土地基進(jìn)行加固,使之在無砂及快速情況下能夠達(dá)到商業(yè)用地要求,或形成具有一定強(qiáng)度的硬殼層,滿足深層地基加固機(jī)械施工。2.3試驗方案試驗區(qū)分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)3個區(qū),每區(qū)1000m試驗A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)排水板間距分別為60、50和40cm。在采用排水固結(jié)法加固飽和軟黏土,塑料排水板的布置間距是影響固結(jié)時間的重要因素3濾管綁扎、安裝3.1排水板打設(shè)塑料排水板打設(shè)施工前,先預(yù)打板,判斷打設(shè)深度,根據(jù)打設(shè)深度和外露尺寸,將排水板剪成滿足打設(shè)深度和外露長度要求的短板。短板端頭用燒熱的瀝青密封,打板時將板頭前端10cm彎折,人工用鋼管壓在彎折位置,垂直插入至要求深度。3.2挖濾管溝、排水板濾管綁扎排水板打設(shè)完成后,在每排排水板打設(shè)處挖濾管溝,溝深20~30cm,溝底寬度大于15cm,并便于濾管綁扎施工;在濾管溝鋪設(shè)濾管,排水板纏繞濾管一周半,用自拉鎖固定;將濾管溝填平。該綁扎方式主要為保證排水板在抽真空過程中能夠雙面排水。施工圖見圖3—圖5。濾管局部或大量壓扁一直是無砂法真空預(yù)壓存在的一個問題。由于沒有砂墊層,濾管直接放在地表,在大氣壓力和真空負(fù)壓的共同作用下,密封膜容易對濾管形成半包裹,產(chǎn)生應(yīng)力集中,使得濾管壓扁。濾管為多數(shù)無砂法真空預(yù)壓地基加固水平向唯一的排水和傳遞負(fù)壓通道,一旦有些部位損壞將影響局部地基加固效果。濾管埋入泥下可有效加固濾管周圍土體,最大限度地減小外力對其損害。4排水板間距對加固效果的影響4.1孔壓觀測4.1.1板內(nèi)真空度為了解新工藝真空負(fù)壓能否順利向排水板傳遞,在排水板內(nèi)放置了一組孔壓側(cè)頭?？讐簻y頭測得板內(nèi)初始壓力為孔壓測頭所在水深的水壓力。隨著加固區(qū)射流泵的開啟,板內(nèi)壓力迅速降低。當(dāng)加固區(qū)內(nèi)壓力穩(wěn)定后,板內(nèi)壓力降到低點并基本保持穩(wěn)定,板內(nèi)壓力降低值為80~90kPa,考慮加固區(qū)水位的變化,板內(nèi)真空度變化滿足設(shè)計要求。說明埋入淤泥中的濾管能夠保證負(fù)壓傳遞和排水通暢。4.1.2土體孔壓消散土體內(nèi)孔壓儀均埋設(shè)在4根排水板中心位置。加固區(qū)孔壓消散統(tǒng)計及根據(jù)孔壓消散計算的應(yīng)力固結(jié)度見表1。排水板間距的變化對孔壓消散值是敏感的。地基土的孔壓消散值和計算應(yīng)力固結(jié)度隨著排水板間距的減小而增大。4.2表層沉降及固結(jié)度計算表層沉降及固結(jié)度推算值(雙曲線法[4])見表2。推算固結(jié)度隨排水板間距增大而減小,排水板間距小能更早滿足加固區(qū)固結(jié)度要求。4.3加固前后含水率、十字板強(qiáng)度變化加固前后含水率及加固20d、40d、60d原位十字板強(qiáng)度統(tǒng)計值見表3。經(jīng)過60d的真空預(yù)壓加固,地基含水率有很大程度的降低。含水率降低程度隨排水板間距的減小而增加。在加固過程中,土體十字板剪切強(qiáng)度逐漸增加。十字板強(qiáng)度增長程度隨排水板間距的減小而增大。采用60m排水板間距,60d十字板強(qiáng)度13kPa,該值接近近年來吹填超軟土采用規(guī)范推薦排水板間距固后十字板統(tǒng)計值,因而在吹填超軟土地基加固中盡量選擇低于60cm的排水板間距。采用40cm、50cm排水板間距大大提高了土體的加固強(qiáng)度,40cm間距的C區(qū)加固60d十字板強(qiáng)度達(dá)到26.4kPa。加固后3個區(qū)的含水率相差不大,但十字板強(qiáng)度差別很大,說明土體存在一個含水率敏感區(qū)域,在這個區(qū)域,含水率較小的降低能夠引起強(qiáng)度大幅增長。通過現(xiàn)場試驗主要得到兩項成果:(1)通過試驗區(qū)板內(nèi)真空度實測分析可知:濾管排水板連接,埋入泥下20~30cm作為真空預(yù)壓抽氣排水通道是可行的。濾管埋入泥下可有效減少損壞。(2)試驗區(qū)采用3種排水板間距40、50和60cm,從加固后含水率變化、十字板強(qiáng)度增長和固結(jié)度變化等方面看,排水板間距對超軟土加固效果的影響是敏感的。在超軟土地基加固中選擇較小的排水板間距能夠有效提高吹填土地基強(qiáng)度。5深層真空預(yù)壓加固工程5.1工程實例一天津港某地基,加固面積13萬m(1)淺層加固卸載標(biāo)準(zhǔn)及排水板間距選擇。一般重型插板機(jī)械14t左右,插板機(jī)壓力通過枕木向地基土傳播,根據(jù)通常情況下枕木接地面積計算,插板機(jī)靜態(tài)接地壓力為20kPa左右,考慮動態(tài)打設(shè)排水板,接地壓力增加,按靜態(tài)壓力1.3~1.5倍計算(通過現(xiàn)場實測“倍數(shù)”合理),接地壓力為26~30kPa。反算成地基十字板強(qiáng)度,表層十字板強(qiáng)度為8.3~9.5kPa。淺層加固要滿足深層插板機(jī)械施工需要,卸載地基十字板強(qiáng)度需達(dá)到9kPa左右?？紤]工期、表層土黏粒含量及已有的試驗結(jié)果,淺層加固插板方案為:淺層排水板間距80cm,正方形布置,然后在每四根排水中心位置,插一根排水板,排水板的實際間距為56cm。每排排水板鋪設(shè)一根濾管,濾管實際間距為40cm。卸載標(biāo)準(zhǔn)及檢測方法:在正式抽氣第20d進(jìn)行現(xiàn)場十字板檢測,每區(qū)8個點,要求淺層2~3m范圍內(nèi)平均十字板強(qiáng)度大于8.5kPa,如達(dá)不到,繼續(xù)抽真空,以后每10d做十字板檢測一次,直到地基強(qiáng)度滿足要求后卸載,進(jìn)行深層加固。(2)加固時間和效果?，F(xiàn)場淺層加固20、30和40d十字板強(qiáng)度均值分別為3.3、7.1和8.8kPa。根據(jù)設(shè)計要求40d卸載,進(jìn)行深層機(jī)械插板嘗試?，F(xiàn)場采用的是13.5t重DJG系列鋼軌式插板機(jī),經(jīng)試插板,淺層地基卸載后強(qiáng)度完全滿足深層插板機(jī)械施工要求。(3)與天津港現(xiàn)階段采用的二次加固工藝對比。天津港通常采用的二次真空預(yù)壓加固地基工藝,一般是在吹填流泥上鋪設(shè)一層編織布和一層土工布,人工打設(shè)排水板,插板深度4m左右,間距一般70cm,排水板濾管連接,鋪設(shè)土工布,一次性鋪設(shè)兩層密封膜。抽氣加載,在正式抽氣的同時,吹填80cm的黑砂,正式抽氣40d后卸載。深層加固以黑砂和經(jīng)過一段時間加固的表層淤泥共同形成工作墊層,進(jìn)行機(jī)械打設(shè)排水板并進(jìn)行深層加固。和天津港現(xiàn)階段采用的二次加固工藝對比,新工藝采用較小的排水板間距,在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)重型打板機(jī)插板,真正實現(xiàn)了無砂真空預(yù)壓加固。5.2現(xiàn)場應(yīng)用實例二天津港東疆某工程,地基土為Q4后期沉積土和近期人工吹填土,主要土層有淤泥、淤泥質(zhì)黏土及黏土等。由于沉積歷史較短,該土層處于欠固結(jié)狀態(tài)。由于地基表面經(jīng)過一段時間的晾曬已經(jīng)形成了一定厚度的硬殼層,能夠直接打設(shè)排水板的施工機(jī)械做深層真空預(yù)壓加固。該工程采用無砂法地基加固,為防止濾管在加固過程中損壞,應(yīng)用濾管排水板綁扎,埋入泥中的試驗成果。設(shè)計如下:排水板間距0.8mm,正方形布置,打設(shè)底標(biāo)高-14.5m。排水板外露長度0.2m;在每排排水板位置挖濾管溝,溝深30~50cm,底寬大于15cm;在溝內(nèi)鋪設(shè)濾管,排水板纏繞濾管1周半,用自拉鎖固定;人工填埋濾管溝;一次性在加固區(qū)鋪設(shè)兩層密封膜,安裝抽真空設(shè)備,加載抽氣。抽真空時間和停泵標(biāo)準(zhǔn):預(yù)計抽真空有效時間為100d(滿負(fù)荷抽氣),實際抽氣時間根據(jù)監(jiān)測資料確定,要求固結(jié)度≥85%(按沉降量曲線計算),且連續(xù)5d的平均沉降速率不大于3.0mm/d。該工程實際滿載時間105d,加固效果滿足設(shè)計要求。卸載后,將該工程和鄰近項目做了對比,臨近項目在加固區(qū)表層吹填0.6m厚的粉細(xì)砂,機(jī)械打設(shè)塑料排水板,排水板間距0.9m,正方形布置,鋪設(shè)0.3m厚中粗砂,一次性鋪設(shè)兩層密封膜。加固時間100d。由于有0.9m的砂墊層,臨近項目比試驗區(qū)增加荷載15kPa左右。臨近項目加固前平均十字板強(qiáng)度11.3kPa,加固后平均十字板強(qiáng)度24.4kPa;新工藝加固前平均十字板強(qiáng)度11.5kPa、加固后十字板強(qiáng)度均27.7kPa,加固地基土質(zhì)相近,加固效果相當(dāng)。對兩項目的工程造價進(jìn)行了測算。如果按交工標(biāo)高相同,該工程采用的無砂法真空預(yù)壓工藝比鄰近項目少鋪設(shè)砂墊層0.9m,考慮與吹填淤泥補(bǔ)齊標(biāo)高,每10元/m該應(yīng)用實例說明,在深層地基加固中,將濾管排水板連接,埋入淤泥中作為傳遞負(fù)壓和水平排水通道也是可行的。6吹填超軟土地基加固區(qū)本文通過現(xiàn)場試驗和應(yīng)用,對無砂真空預(yù)壓工藝進(jìn)行了研究,主要結(jié)論如下:(1)本文通過現(xiàn)場試驗開發(fā)了一種無砂吹填超軟土真空預(yù)壓快速加固工藝。該工藝主要步驟為:人工插板,在每排排水板位置挖濾管溝,排水板濾管連接,鋪設(shè)無紡布、密封膜,抽氣加載。該工藝以埋入淤泥中的濾管作為傳遞負(fù)壓和水平排水通道,以插入淤泥中的排水板作為豎向排水通道。濾管埋入泥下,在加固過程中可有效防止其被壓壞。該工藝取消了砂墊層,能夠有效節(jié)約砂資源。(2)試驗區(qū)采用3種排水板間距40、50和60cm,從加固后土質(zhì)變化、土體強(qiáng)度增長、固結(jié)度變化等方面看,排水板間距對加固區(qū)加固效果的影響是敏感的。在吹