软土地基中塑料排水板&强夯法工程应用实践

软土地基中塑料排水板＆强夯法工程应用实践李庆跃北京振冲工程股份有限公司BeiJingVibroflotationEngineeringCO.,LTD.引言地球表面上广泛分布着一种性质极为软弱的近代海相沉积的欠固结软土及吹填土。我国沿海地区多为近代沉积的软粘土，随着经济建设的迅猛发展，大量建筑、交通、能源等工程的兴建，由此引起与软土有关的岩土工程问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 也就愈来愈多。因此如何有效的解决沿海软土地基成为岩土工程界密切注意研究的问题之一。一、软土地基介绍1、软土的成因类型成因类型海相沉积陆相沉积滨海相三角洲相泻湖相溺谷相湖相河漫滩相丘陵谷地相触变性2、软土的工程性质流变性高压缩性低强度渗透性差含水量高在较大地震力作用下，易出现震陷工程性质一、软土地基介绍3、各类软土的物理力学指标统计表一、软土地基介绍二、常用的软土地基处理方法排水固结法强夯置换法换填法深层搅拌桩高压喷射注浆法石灰桩CFG桩处理方法加筋法三、塑料板排水＆强夯工作机理强夯法强夯法是一种非常普遍的地基处理方法，其原理是对地基土施加很大的冲击能，使地基发生动力固结，降低土的压缩性，消除固结沉降，提高土的强度与承载力，改善砂土的抗液化条件等。适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，但对饱和软粘土地基等渗透性差的地基则采取谨慎的态度，以避免出现“橡皮土”。塑料排水板法塑料排水板法是提高地基排水能力，加速地基固结的辅助方法。塑料排水板法的加固原理是：利用插板机械在含水量大、孔隙比大、压缩性高、深厚的软土地基中插设具有良好透水性的塑料排水板，从而在软土地基中形成竖向的排水通道，在其上铺设砂垫层而形成水平排水通道增加了土层的排水通道。在外加荷载的作用下，在软土地基中产生附加应力。软土地基中的孔隙水应力和附加应力引起的超孔隙水应力随着孔隙水通过塑料排水板和砂垫层排出而降低，地基的孔隙水含水量也随之降低，从而增加了土体密实度。1、强夯法和塑料排水板法简介Menard首次对传统的固结理论提出了不同的看法，认为饱和土是可压缩的新机理。饱和土的压缩性：进行强夯时，气体体积压缩，孔压增大，随后气体有所膨胀，孔隙水排出的同时，孔压就减少。产生液化：土体中气体体积百分比为零时，就变成不可压缩的。相应于孔隙水压力上升到覆盖压力相等的能量级，土体即产生液化。继续施加能量，除了使土起重塑的破坏作用外，能量纯属是浪费。渗透性变化：超孔压大于颗粒间的侧向压力时，致使土颗粒间出现裂隙，形成排水通道。此时，土的渗透系数骤增，孔隙水得以顺利排出。孔压消散到小于颗粒间的侧向压力时，裂隙即自行闭合。触变恢复：土体的强度逐渐减低，当出现液化或接近液化时，强度达到最低值。此时土体产生裂隙，而吸附水部分变成自由水，随着孔压的消散，土的抗剪强度和变形模量都有大幅度的增长。3、软弱土强夯处理中外专家观点三、塑料板排水＆强夯工作机理对于软弱土的这种处理方法，郑颖人院士将其概述为以下四个阶段，即：能量转换与夯坑受冲剪阶段；超孔隙水压力上升与消散阶段；固结压密阶段：水与气体由坑周裂隙及毛细管排出；土体固结沉降；无粘性土固结沉降迅速完成，软粘土固结有一定的时效性；触变固化和强度提高阶段：水、气继续排出，孔隙水压力逐渐消散；土体自由水变成结合水；液化区强度恢复并有所提高，非液化区强度较大幅度增长。3、软弱土强夯处理中外专家观点三、塑料板排水＆强夯工作机理四、塑料板排水＆强夯 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 动力排水固结法排水系统加压系统水平排水竖向排水（排水板、砂井）静荷载（碎石土、开山土）动荷载（冲击荷载）国内的学者认为塑料板排水＆强夯设计更适合于处理饱和软粘土地基；而且通过实践研究表明：在设计施工当中，不能将其视为传统强夯法和静力排水固结法的简单叠加，而应将动载荷和排水系统的设计与施工作为一个整体来考虑。所以对于强夯效果影响因素的研究就需要考虑到排水条件以及强夯参数的设计两个方面。采用塑料排水板，直径和间距材料：滤膜：涤纶；芯板：聚乙烯、聚丙烯塑料。Dp—塑料排水带当量换算直径α—换算系数，α=0.78—1.0；间距：l=（15—20）Dp1、竖向排水体系城垛式口琴式乳头式2、水平排水体系为了形成良好的排水体系，在砂井顶面应铺设排水垫层，连通竖向排水体系，将水排到工程场地以外。垫层的厚度一股为0.3~0.5m(水下垫层厚度为1.0m左右)。如砂料缺乏，可采用连通砂井的纵横砂沟代替整片砂垫层。（1）厚度地表加载：δ地表=0.5m水下加载：δ水下=1.0m（2）材料中、粗砂，含泥量小于3%。渗透系数一般不低于2×10-2cm/s。夯击遍数强夯锤重及落距夯击点间距夯击遍数间歇期最佳夯击能夯击击数强夯参数设计夯击点布置形式影响深度3、强夯设计有的以孔隙水压力达到液化压力为准则；有的以最后一击的夯沉量达某一数值为限值；也有的以上、下二击所产生的沉降差小于某一数值为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。总之，各夯击点的夯击数，应使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则，一般为4~10击。按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定最后两击平均夯沉量不宜大于下列数值：单击夯击能量小于4000kN*m时为50mm；夯击能为4000~6000kN*m时为100mm；夯击能大于6000kN·m时为200mm;夯坑周围地面不应发生过大隆起;不因夯坑过深而发生起锤困难。夯击击数夯击遍数夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯2~3遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，满夯还可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。确定原则一般根据地基土的性质和要求处理的深度而定，以保证使夯击能量传递到深处和保护邻近夯坑周围所产生的辐射向裂隙。强夯第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5~3.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。夯击点的间距间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间。砂性土，孔隙水压力消散快，间歇时间很短，可以连续夯。粘性土，消散慢，孔压叠加，间歇时间长，可以设置排水板或者袋装砂井，加速消散，缩短间歇时间。夯锤锤重；有圆形和方形的，气孔和封闭式的；底面积按照土的性质确定。落距根据单点夯击能量。夯锤和落距夯击点布置布置范围处理范围应大于建筑物基础范围，具体的放大范围，可根据建筑物类型和重要性等因素决定。对一般建筑物，每边超出基础外缘宽度宜为设计深度的1/2～2/3，并不宜小于3m。布置形式方形或者等边三角形根据地平面形状；应考虑施工时吊机的行走通道；独立基础或条形基础，根据基础形式布置。将土压力盒事先埋入土中后，在强夯加固前，各土压力盒沿深度分布的土压力的规律，应与静止土压力相近似。在夯击作用下，可测试每夯击一次的压力增量沿深度的分布规律。孔隙水压力侧向挤压力一般可在试验现场沿夯击点等距离的不同深度以及等深度的不同距离埋设双管封闭式孔隙水压力仪或钢弦式孔隙水压力仪，在夯击作用下，进行对孔隙水压力沿深度和水平距离的增长和消散的分布规律研究。从而确定两个夯击点间的夯距、夯击的影响范围、间歇时间以及饱和夯击能等参数。4、现场监测及目的为了及时调整强夯施工参数，并监控软基的固结过程和固结效果，施工过程中的全程监测及检测十分关键。软土层的夯击加固效果和检测以原位孔隙水压力的测定为主，其它现场检测手段做补充。主要监测及检测项目如下：孔隙水压力监测：根据实测的孔隙水压力的增长和消散过程，指导强夯施工。地面夯沉量观测：检测强夯后场地平均下沉量，强夯后场地平均固结下沉量，控制场地高程与剩余固结下沉量。地下水观测：通过对被加固土体中水位监测，了解排水板排水状态、使水位维持在较低水平。五、工程实例中韩合资青岛丽东芳烃项目，位于青岛市经济技术开发区（黄岛）工业区内，南距黄岛电厂约3公里，北临胶州湾，西临规划中的大炼油基地，东临建设中的液体化工码头，场区总面积约为600000m2，其中从2004年2月开始围海造田（由临近海域海底泥砂吹填）而成的面积约343700m2。1、工程概述由于该厂区地基土为欠固结的冲填土、素填土，下部为软弱土，不经过加固处理，吹填区地基土上部为欠固结的冲填土，下部为软弱土，不宜直接作为天然地基持力层。根据论证，设计拟采用塑料排水板—强夯法处理软土地基，被划分成A、B两个区域，9个作业区。由北京振冲工程股份有限公司承担B1、B2、B4区的地基处理，面积约为103301m2。设计要求场地剩余总沉降量应少于150mm；在区域内任何相隔60m的两点间剩余的差异沉降量少于100mm；地基承载力不小于80kPa。1、工程概述根据初步勘察阶段报告，勘察钻探最大深度为22.50m，静力触探最大深度为21.65m，在此深度范围内，场区地层自上而下分布如下：①­-1素填土：黄褐色，主要成分为风化的花岗岩及变质岩。下部以风化中砂为主，呈稍湿、松散状态，底部1~2m范围内部分混入了海底淤泥。该层由东南向西北逐渐变厚，厚度4.00~9.85m，平均厚度6.26m；①­-2冲填层：黄褐色，主要从北部液体码头区海域吹填的砂性土，为中粗砂，为新近吹填。厚度0.75~5.15m，平均厚度2.83m；呈湿~饱和、松散状态。②淤泥：褐灰色～黄褐色，近呈流动～流塑状态，局部含有贝壳碎片，岩性不很均匀，有摇振反应，稍有光泽，为高压缩性土。仅出现在II区海域。厚度1.30~6.10m，平均厚度2.32m；层底标高-4.29~3.31m，平均-0.29m；层底埋深1.30~6.10m，平均2.39m。在II区分布较连续。②-1含淤泥中细砂；灰褐色。厚度1.25~6.00m，平均厚度2.71m；为原海底淤泥混入了大量吹填砂的成分而成。③中细砂：灰黑色，主要成分为石英、长石及云母，级配不良，磨圆一般，岩性均匀，局部相变为含粘性土中砂。厚度0.40~3.70m，平均厚度1.12m。呈松散、饱和状态。在横向分布上不均匀，局部尖灭缺失该层。④淤泥质粉质粘土：褐黄色，岩性不均匀，呈流塑状态，为高压缩性土。厚度1.90~8.90m，平均厚度5.16m。2、工程地质条件勘察场区地下水为第四系潜水及海水，补给方式为大气降水、邻区地下径流及海水渗透，排泄方式主要以蒸发和向邻区及海区径流。地下水与临近的海水相通，地下水的化学成分与海水相近。3、场区地下水①采用A型塑料排水板，排水板宽度100mm，厚度3.5mm。②排水板间距1.2m，正方形布置，长度按14.5m考虑，且穿透第④层淤泥质粉质粘土层。③场地施工区域内铺设600mm厚的排水垫层，高差不大于50mm，干密度不小于1.5t/m3。4、试验区 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 及实施塑料排水板方案设计测量放桩位排水板质量检验桩机就位、调试装设排水板对准桩位、打设排水板记录排水板的打设情况拔管、割带移机打设下一根排水板施工完毕将板头埋入砂垫层整理资料隐蔽验收塑料排水板施工工艺流程塑料排水板施工B-1试验区面积25×25m2，夯点间距5m，正方形布置，采用三遍夯，第一、二遍点夯，单锤夯击能3000kN·m，第二遍夯点位于第一遍的正方形中心；第三遍满夯，单锤夯击能1000kN·m。第一、第二遍每点夯6击，部分夯点夯10击，第三遍每点夯2击。夯坑填料为风化砂。自2004年11月17日开始，至12月8日结束。B-4试验区自2004年12月14日开始，试验区面积100×45m，夯点间距5×5m布置，采用五遍夯，第一、二遍夯点单锤夯击能1500kN·m，第三、四遍夯点单锤夯击能3000kN·m，夯点均按正方形布置，每点夯6击，夯点形成2.5×2.5m布局。第五遍满夯，单锤夯击能1000kN·m，每点夯2击，夯坑填料为风化砂。强夯方案设计1)清理并平整施工场地；2)铺设垫层，使在地表形成硬层，用以支承起重设备，确保机械通行和施工。同时可加大地下水和表层面的距离，防止夯击的效率降低;3)标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程；4)起重机就位，使夯锤对准夯点位置；5)测量夯前锤顶标高；6)将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后放下吊钩，测量锤顶高程；若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；7)重复步骤6)，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；8)换夯点，重复步骤4)~7)，完成第一遍全部夯点的夯击；9)用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；10)在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层土夯实，并测量夯后场地高程。强夯法施工步骤强夯法施工每个试验区布设孔隙水压力观测点2个，土压力观测点2个。在试验B-1、B-4区设孔隙水压力观测点各2个（K1、K2），采用DKY-51全自动孔隙水压力仪，KYJ-31型钢弦式压力计。钻孔法埋设，B-1区每点5个，深度分别为5.5、7.5、9.5、11.5、13.5米，孔深14.00米。两点均于2004年11月19日埋设并开始观测。B4区每点6个，深度分别为3.00、5.00、7.00、9.00、11.00、13.00米，孔深13.50米，两点均于2004年12月15日埋设并开始观测。压力计埋设好后开始观测，每天一次，以取得试夯前的稳定数据。B-1区自11月30日开始第一遍夯，于12月3日开始第二遍夯。B-4区12月29日开始第一、二遍夯，两遍同步进行，于2005年1月11日进行第三遍夯，第四遍夯未监测。孔隙水压力观测随强夯每击观测一次，间歇期及结束后每天观测一次，至超孔隙水压力消散后结束观测（满夯前）。在试验区B-1、B-4区埋设土压力观测点各2组（T1、T2），采用DKY-51全自动土压力仪，TYJ-21型钢弦式土压力计。钻孔法埋设，每组5个。B-1区深度测点分别为3.6、5.8、8.0、10.2、12.4米，孔深12.50米。两点均于2004年11月17日埋设并开始观测。B-4区测点深度分别为3.00、5.00、7.00、9.00、11.00米，孔深12.50米，两点均于2004年12月15日埋设并开始观测。压力计埋设好后开始观测，每天一次，以取得试夯前的稳定数据。强夯期间与孔隙水压力同步进行观测，满夯前结束观测。监测方案设计及实施监测实施5、监测结果分析超孔隙水压力与深度关系曲线5、监测结果分析超孔隙水压力与深度关系曲线5、监测结果分析超孔隙水压力与夯击次数及消散关系曲线5、监测结果分析超孔隙水压力与夯击次数及消散关系曲线5、监测结果分析土压力增量与深度关系曲线有效影响深度及修正系数从超孔隙水压力与深度关系曲线可以看出：B-1区超孔隙水压力在上部砂土层较大，其峰值深度在9.5米第4层细砂中，往下明显收敛，到13.5米已很小，说明在打设塑料排水板情况下，3000kN·m单锤夯击能强夯的有效影响深度约9.50米，据反算，强夯有效影响深度修正系数为0.548。B-4区超孔隙水压力在上部砂土层也较大，其峰值深度5.00米，最大55.4kPa，往下明显收敛，到13.00米仅为2.3kPa，说明在打设塑料排水板情况下，1500kN·m单锤夯击能强夯的有效影响深度为7.0米，3000kN·m单锤夯击能强夯的有效影响深度10.0米，据据反算，强夯有效影响深度修正系数为0.57。单点夯击次数从超孔隙水压力与夯击次数关系曲线可以看出：在B-1、B-4区单锤夯击能3000kN·m，第一、二击孔隙水压力快速上升，最大增幅为20.50kPa，第6击时基本达到峰值，说明单点夯5~6击为宜。强夯间歇时间超孔隙水压力与夯击次数及时间关系曲线表明：B1、B4试验区地基土上部以砂土为主，第一、二遍停夯后14~20小时孔隙水压力即消散至夯前值，下部第层软土在停夯后4天也已消散90%以上。5、监测结果分析层序岩土名称标准贯入试验结果(平均值)承载力特征值（kPa）处理前处理后处理前处理后①-1素填土2.8630260①-2冲填土5.22560230②淤泥<134070③中细砂4.8428100250④粉质粘土<1270906、施工后检测结果施工后在试验区和大面积强夯区进行检测，与勘察单位提供的《中外合资青岛芳烃工程岩土工程勘察报告》对比，上部第①-2层冲填砂土和第③层海相沉积细砂的标贯击数有了大幅度的提高。根据室内土工试验和现场标准贯入试验成果，确定了试验区和大面积夯区夯后地基土承载力特征值，与勘察单位提供的《中外合资青岛芳烃工程岩土工程勘察报告》对比，上部地基土的承载力特征值大幅度提高，下部海相沉积软土层的性质也有一定改善，加固效果明显。标贯击数与承载力特征值层号土层名称含水量（W%）密度ρg/cm3孔隙比e塑性指数Ip液性指数Il压缩系数α1-2压缩模量E1-2②加固前淤泥67.11.641.79220.22.391.132.01加固后粉质粘土60.21.661.57426.51.110.8553.3④加固前粉质粘土32.421.860.93212.221.300.5453.58加固后粉质粘土30.01.930.82511.21.060.4414.456、施工后检测结果软弱土层加固前后物理力学指标对比6、施工后检测结果沉降计算层序岩土名称压缩模量J1孔J2-J4孔J5孔厚度分层沉降累计沉降厚度分层沉降累计沉降厚度分层沉降累计沉降MPammmmmmmmmmmmmmm1素填土　　　　　　　4.824.224.22冲填土95.830.930.94.326.926.91.75.529.73粉质粘土3.3　　　1.09.836.7　　　4中细砂182.02.933.81.72.138.80.81.130.85粉质粘土5.25.514.548.35.612.651.45.614.445.2根据大面积强夯区J2、J3、J4三个检测孔的室内土工试验和现场标准贯入试验成果，计算了宽3.0米、基底埋深0.5米的条形基础，在80kPa均布基底附加压力下的最终沉降，其中砂土的压缩模量依据标贯击数按经验 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 计算所得，计算沉降量远低于设计要求。1、拟建场地上部为冲填、素填成因的砂土，厚度大，其下为海相沉积砂土、粉质粘土。砂土透水性好，海相沉积粉质粘土塑性低，固结速率较快。由地基处理后的测试结果可以看出，处理后上部地基土的承载力特征值大幅度提高，下部海相沉积软土层的性质也有明显的改善，加固效果显著。因此采用塑料排水板加强夯法是合适的。2、监测成果表明，B-1区夯点按5×5米正方形布置，单锤夯击能3000kN·m，其有效影响深度约9.50米，采用三遍夯是适用的。B-4区采用五遍夯是合适的，其1500kN·m和3000kN·m单锤夯击能的有效影响深度分别为7.00米、10.00米。单点夯5~6击为宜。考虑到地基土的不均匀性，大面积夯间歇期以7-10天，基本上在强夯流水作业周期内，设备可连续运转。3、大面积施工及检测结果表明，采用3000kN·m单锤夯击能进行处理，地基土的承载力、沉降均可达到设计要求，具有良好的经济效益和社会效益。同时，考虑到项目后续建设的过程中，埋设在土体中的塑料排水板仍能发挥排水作用，将会使得地基土的固结程度进一步提高，强度增加，对减小后期建设的浅基础、场区道路等的不均匀沉降起到很重要的作用。6、结论感谢您的关注吸砂、输送吹填到指定区域吹填施工塑料排水板施工