淤泥质软土范文（精选9篇）
淤泥质软土 第1篇
关键词：淤泥质土,水气联动,成桩工艺,制桩参数
1 工程概况
1.1 工程简介
宝钢集团公司马迹山矿石中转港扩建工程堆场区,拟建矿石堆场建筑物等级为II级,堆场设计堆高10～12m,矿石容重25kN/m3。
堆场区天然地基的工程地质条件较差,需通过地基加固处理来提高地基土的强度,满足道路、堆场和生产、生活辅助设施的设计要求。
试桩工程由四套振冲施工设备完成,共施工振冲碎石桩试桩330根:其中E1区完成液压150kW下出料75根,电动130kW下出料工艺82根,常规振冲3根;试验E2区完成75kW常规振冲98根,电动130kW下出料72根,总进尺5550.6延米。
1.2 工程地质条件
本工程场地的地质条件较差,主要表现为淤泥质土厚度大,局部粉砂层发育极不均匀。根据地质钻探资料,围堤处地层宏性自上而下大致可分为:
(1)开山石垫层:开山石含泥量不大于15%,粒径一般为0.5～20cm,最大粒径不大于40cm。
(2)吹填砂:饱和,松散。
(3)Ⅰ1:灰黄色淤泥(QR),主要在堆场区南侧及新围堤区局部范围,厚度一般为3.0～5.0m。
(4)Ⅱ:灰黄～灰色粉砂层(Q4),零星发育,厚度一般为0.2～2.0m。
(5)Ⅲ1:灰黄～灰色淤泥质粉质粘土(Q4),厚度为1.4～10.5m,具高含水量,高压缩性,高灵敏度的软土特性,工程地质性质较差;
(6)Ⅲ2:灰黄～灰色淤泥质粘土(Q4),饱和,流塑状,切面稍粗糙,摇震见反应,含砂团或夹粉砂微薄层,局部近淤泥。该土层在勘探区内分布较广泛,厚度为1.0～14.3m。
(7)Ⅲ2:灰黄～灰色淤泥质粘土(Q4),饱和,流塑。切面光滑,土质较匀,摇震见反应,含少量贝壳碎片,含砂团或夹粉砂微薄层,为Ⅲ1淤泥质粉质粘土层的同期异相堆积层。厚度为3.9～10.2m。
(8)Ⅲ3:灰色粉砂层(Q4),饱和,松散～稍密。切面粗糙,摇震反应迅速,夹粘性土微薄层,局部夹层较多,近粉细砂夹粘性土或呈互层状。
(9)Ⅳ1:灰色淤泥质粉质粘土(Q4),饱和,流塑～软塑。切面稍粗糙,摇震见反应,含砂团或夹粉砂微薄层,局部为淤泥质粘土夹粉砂。该土层厚度为2.1～13.5m。
(10)Ⅳ2:灰色淤泥质粘土(Q4),饱和,软塑。切面光滑,土质较匀,摇震见反应,含钙泥质结核及腐植物,局部近粘土或淤泥质粉质粘土,厚度为2.3～18.0m。
根据地质剖面图,E1区的地质包括开山石垫层、吹填砂、Ⅱ层灰黄～灰色粉砂层(Q4)、Ⅲ1层灰黄～灰色淤泥质粘土、Ⅲ2层灰黄～灰色淤泥质粘土、Ⅲ3层灰色粉砂层、Ⅵ1层灰色淤泥质粉质粘土;E2区的地质包括开山石垫层、吹填砂、Ⅱ层灰黄～灰色粉砂层(Q4)、Ⅲ1层灰黄～灰色淤泥质粘土、Ⅲ3层灰色粉砂层、Ⅵ1层灰色淤泥质粉质粘土。Ⅲ3层灰色粉砂层在E2、E1区从东往西逐渐变薄。在E1区从东到西约30m范围内有此层砂,从5m厚逐渐减薄至0,在E2区全范围内有此层砂,从7.8m厚逐渐减薄至5m。
本场地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震分组为第一组;场地类别为Ⅲ类。当设防烈度7度时,建筑场地轻微液化。
1.3 试桩施工的目的与要求
(1)通过试验,确定振冲法地基处理的效果,满足设计要求:桩体浅层2m内桩体重型动力触探击数要求达到7击以上,2m以下桩体重型动力触探击数要求达到10击以上。
(2)确定最佳振冲碎石桩桩径、置换率等设计参数。
(3)选定造孔和成桩的施工机械、施工工艺,确定施工技术参数(每米进尺填料量、加密电流(油压)、留振时间、造孔水压、加密水压、造孔气压、加密气压、加密段长度等),为大面积振冲碎石桩施工优选合理的参数。
(4)现场试桩要求:现场施工试验分两区进行,E1区160根试验桩,成孔桩长21.8m,设计桩长18m,桩间距2.5m;E2区170根试验桩,成孔桩长13.8m,设计桩长10m,桩间距2.4m;均采用正方形布桩。
2 施工主要设备配置
2.1 振冲器
试验采用的振冲器有BJ75(功率75kW)、BJ130(功率130kW)和英国排难公司的液压HD225型振冲器作为主要施工设备,见图1。
振冲器主要技术参数见下表:
2.2 辅助设备
(1)起吊机械
根据设计桩长及地层特点,常规振冲采用50t的履带式起重机,下出料设备采用自产的重型桩机架。
(2)填料机械
采用铲斗容量为1.7m3的ZL30装载机上料。
2.3 下出料供风装置
(1)采用75kW的电动空压机作为长桩区两台下出料振冲器供风设备。其主要技术指标:基本风压为0.8MPa,额定风量10m3/min;
(2)采用10kW的电动空压机作为短桩区下出料振冲器供风设备。其主要技术指标:基本风压为0.8MPa,额定风量3.0m3/min;
3 石料的技术要求
填料采用具有良好级配的碎石,振冲下出料粒径控制在20～80mm之间,要求最大粒径不超过80mm,小于5mm粒径的含量不超过5%;常规振冲施工料径控制在30～120mm之间,个别料径不超过150mm;碎石采用力学性能稳定的岩石,其中泥、粉粒含量不得超过5%。
4 施工工艺
4.1 常规振冲法:
(1)主要试验目的
常规振冲法主要适用于深度在20m以内的碎石、砂土、粉土、粘性土及不排水抗剪强度大于20kPa的淤泥与淤泥质土等软土地基加固处理,本工程控制性加固处理地层为软塑～流塑的淤泥与淤泥质土,且试验成孔深度达22m,所以常规振冲法的主要试验目的为:
①控制性土层(软塑～流塑的淤泥与淤泥质土)的成桩与加固处理效果,如控制性土层的成桩桩径、制桩时对原状土的扰动情况等;
②本工程控制性土层为吸附力较大的淤泥质土,常规起重机具的适用制桩深度也是本次工艺性试验的一项主要任务;
③适宜的工艺参数:加密电流、留振时间、加密段长度的确定等,为大面积振冲碎石桩施工优选合理的设计与施工参数。
(2)施工工序
4.2 下出料施工法
4.2.1 主要试验目的
下出料工法是振冲地基加固处理常用的技术方法之一。下出料工艺适用于软塑～流塑的软粘土,特别是软塑～流塑的淤泥质土的一种有效成桩方法,该工艺在国内应用很少。本次试验采用下出料工艺主要是考虑到本工程地质条件复杂、控制性土层埋深较大等特点。试验的主要目的为:
①下出料工艺试验:主要包括成桩设备、方法及成桩工艺的确定;
②工艺参数的确定:主要有加密参数,水气联动参数、工效分析等;
③成桩效果的分析检测。
4.2.2 施工工艺:
(1)振冲器下出料法施工工艺流程如图3所示:
施工顺序如下:
1)清理场地,接通电源;
2)导入整个施工场区的测量控制线,并按设计要求布置桩点;
3)施工机具就位,起吊振冲器对准桩位;
4)造孔:
①因场区回填的开山垫石较厚,个别块石粒径达到50cm以上;为保证振冲器正常工作,需用挖机将表层块石挖除;
②振冲器对准桩位,开启压力水泵和加气装置,启动振冲器,待振冲器运行正常开始造孔,使振冲器徐徐贯入土中,直至设计的桩底标高;
③对于淤泥质土层,施工时需清孔3～4次,清孔时设备提升速度不宜过快,一般控制在1.5m/min以内;
④造孔过程中振冲器应处于垂直状态。振冲器与导管之间有橡胶减震器联结,因此导管有稍微偏斜是允许的,但偏斜不能过大,防止振冲器偏离贯入方向;如遇较硬土层,振冲器造孔速度过慢,可利用桩机架反力装置加压加快造孔速度。
5)加料方式与加密段长度:
①振冲器造孔至设计深度时,向上提高2.0～2.5m,向集料斗添加石料通过导料管送至孔底;其主要目的是:a)利用导料管内水头差,防止导料管堵管;b)保证孔内输入料量可供加密。
②对于振冲桩体的加密,为保证孔内有0.5m加密桩体的加料量,每次提升振冲器应在1.5～2.0m左右。
6)振冲加密:采用连续填料制桩工艺。制桩时应连续施工,加密从孔底开始,逐段向上,中间不得漏振。当达到规定的加密电流(或加密油压)和留振时间后,将振冲器上提继续进行下一个段加密,每段加密长度应符合要求。
7)重复上一步骤工作,自下而上,直至加密到设计要求桩顶标高。
8)关闭振冲器、关水(关闭空压机),制桩结束。
9)桩机架移位进行下一根桩的施工。
(2)振冲下出料施工工序
5 振冲施工情况汇总
5.1 E1区振冲施工情况
5.2 E2区振冲施工情况
5.3 关于成桩直径的说明
成桩施工时,不同土层的投料量和制桩时间有较大差异。
1)采用下出料法,上部吹填砂层投料量明显少于常规振冲法。
2)场区主控地基加固处理部位在—16m以下与—9～—14m之间这两个区段,其次是—3～—9m段为第二控制性加固区段。根据实际投料分析也是一样,对应主控区投料量一般在每米1.6～1.8m3,次控区一般投料量也在1.5m3左右,以上按0.8的密实系数计算可得对应桩径均在1.2m以上。
3)考虑到后期大面积施工时,场区内土层的工程地质变化会更加复杂,在成桩工艺与制桩参数一致的条件下,会产生一定的投料量差异。
5.4 施工技术参数统计分析
注:1)实际造孔电流(油压)变化幅度较大,个别情况下最大电流(油压)达到150 A (28MPa),主要原因如下:
①下出料振冲法因造孔时加压,而使得造孔电流(油压)较高;
②造孔速度较快时也易产生较高电流(油压)。
2)根据试验检测结果,建议在相同设计条件下,应适当提高下出料振冲法加密电流(油压),具体对电动130kW宜提高5～10个电流值。
3)试验表明:各种工法特别是对于下出料成桩工艺,当加密时间超过8秒(常规)～10秒(下出料)后,再增加留振时间与加密电流对加密效果影响不大。
5.5 不同工艺产浆量及制桩时间统计分析表
6 控制性工艺与技术参数的确定
6.1 常规75kW振冲工艺
通过试桩工程情况,建议工程在造孔深度小于14m的地基加固处理中,控制性加密土层为软塑～可塑淤泥质时,可适当考虑采用常规振冲法,其主要控制性工艺与技术参数建议采用表6-1的取值。
6.2 电动130kW下出料振冲工艺
本次试桩工程表明,电动130kW下出料振冲工艺有良好的适应性,建议采用以下施工参数:
1)造孔电流:由于局部地层采用下加压造孔方式,导致造孔电流较高,故建议对造孔电流在施工过程中不做规定,而改以控制造孔沉管时间。建议沉管造孔速度以≤1.5～2.0m/min为宜。
2)加密电流:本次试桩阶段加密电流主要控制在80A、85A、90A,根据现有检测结果,建议加密电流分段控制,具体如下:
对其它特殊土层,可适当加大或减小加密电流,但最低值不易小于80A,最高不超过95A。
3)留振时间:在本次试桩采用留振时间分别为5、8、10秒,根据现有检测结果,建议适当增加留振时间并也采用分段控制方法,具体如下:
4)水压:
5)风管及风压:
6.3 液压150kW振冲下出料工艺
液压150kW振冲器有良好穿透能力,但成桩桩径略为偏小,建议作为长桩施工的辅助与备用设备,承担某些特殊地层(有较硬下卧土层时)的下出料施工。其主要控制性参数除加密油压、加密频率外,均与电动下出料工艺相同。
加密油压:22～25.6 MPa
加密频率:2100～2400 r/min
7. 试桩施工工艺总结
7.1 常规振冲施工工艺
1)常规振冲工艺的优点:
①常规振冲施工工艺已非常成熟,成桩质量的一致性好,平均日产量离差小。
②由于采用起重机施工,移位对桩方便灵活,就位时间短。
③振冲器拆装、维修方便。
④常规振冲法应用于较短的振冲桩施工,桩体质量及施工连续性能够保证。
⑤根据桩体检测结果,E2区桩体成桩质量好。
2)常规工艺的填料方式决定了桩体含泥量比下出料成桩要高。本工程由于约8.0m以下因存在下料难度问题,因此下部桩体的含泥量应该较高,将给深层桩体质量带来一定程度的影响。相关解决措施:
①在振冲器两侧加旁通管,通过增加孔底出水量与出水方式来改善泥浆携渣能力。
②初期减少造孔深度0.5～1.0m,在制桩加密时携料造孔至设计孔底标高。
3)根据本工程特定的工程地质条件与制桩深度,采用常规振冲施工工艺存在如下问题:
①产浆量大
由于常规振冲法制桩时间长,而导致产浆量大及随排浆时间长引起的无效能置换量增大,一般达15～20m3/h。根据本工程实际,场区内难于满足符合国家环保要求的储浆及泥浆处理条件。
②根据本场区的特定的工程地质条件,常规振冲法对桩周土扰动较大,尤其是对于吹砂层扰动更大。
③本试桩工程实际表明,常规振冲法施工在8m桩孔以下制桩过程中下料不顺畅。特别是对于E1区孔深达21.8m的振冲桩制桩过程,影响更大。
采用常规振冲法,以上三个不利影响因素相互关联,互相制约。从而导致单位桩体耗料量大。
④由于本工程地基加固处理的主要针对性土层为软塑～流塑的淤泥质土,其特点是吸附粘着力大,在提升振冲器时极易在底部产生较大负压。根据现场E1区(21.80m孔深)施工实证,难以匹配能满足制桩要求的起重设备。
⑤综合施工工效低
统计结果表明,常规施工工艺的综合工效较低。E1区平均制桩时间比下出料法高60～70%,E2区平均制桩时间高18%～23%。
根据本工程的地质条件的复杂性与满足设计要求的常规工艺的技术难度及其实现的能力,常规振冲施工工艺对于本工程的适用性尚显不足。考虑到制桩效率低,特别是采用常规施工方法在大规模施工时,对软塑～流塑的淤泥质土体易产生较大的扰动,及本场区工程地质条件较为复杂,所以建议对本工程常规振冲法应仅作为局部15m以内的场区与个少量特殊处理问题桩时使用。具体建议如下:
1)成孔深度在15m以内,控制性加固处理土层为软塑～可塑淤泥质土时,可采用常规振冲法;
2)成孔深度在15m以内,控制性加固处理土层为流塑～软塑淤泥质土时,不宜采用常规振冲法;
3)后期大规模施工时,应保留一定数量的常规振冲器以作为下出料施工因被迫中断而产生的断桩的强制性处理设备。
7.2 电动130kW振冲下出料施工工艺总结
本次采用电动振冲下出料法,为国内首例。电动130kW振冲设备能承担并可作为本项目的主导施工机具,应指出的是:
1)原设计下料管采用Φ325钢管,但实际出料效能低。随即改装为Φ377钢管,制桩工效大幅提高。与此同时,也验证了电动130kW振冲设备效能足够。
2)供料系统在结构上与机构两方面初期存在一定不足之处,故障率高、结构设计也存在一些问题,如连接件易损、结构强度不够、减震器联接设计不够合理,而导致易松动,需频繁紧固等。针对性措施:
①供料系统结构的整体改进,增加了系统的可靠性,目前该系统投入使用之后的下出料设备工作正常、可靠,完全能满足连续作业的要求;
②提升料斗与顶部集料斗容量及提升卷扬提升能力的提高,为进一步提高施工工效,经计算论证,将原设计1.2m3提升料斗增大为2.0m3,集料斗由原来的1.5m3增大为2.5m3,提升卷扬由来2.5t改为3t。
③改进了机架与料斗的联接方式,由原来移动滑板改为单支滑道,以改善集料斗与输料管受力,使机架对其约束减小,受力清晰,不易变形;
④桩机架机顶横梁加强,设计承拉力不小于50T,实际工作拉力不超过25T;
⑤减震器联接段加固处理,联接方式由原来的单力螺栓方式改为螺栓加推力板紧固方式。
3)关于下出料成孔施工工艺:
①水气联动成(造)孔方式的确定:
本次试桩工程所应用成孔方式有:a)预制桩尖造孔;b)跟料造孔;c)跟水空管造孔;d)水加气联动造孔。
经对上述四种不同的造孔方式的造孔比选,最终确定出最适合本项目的造孔方式为加气联动造孔。实践表明该造孔方法的优点在于既可满足在不致于降低造孔速度的条件下达到产浆量少,又可利用输料管水头差压制底部出口而避免造成管内阻塞。
②不同土层的造孔控制方式的确定:
由于下出料振冲设备(特别是电动130kW振冲器)底部尺寸较大,造孔时应考虑加密时振冲器顶部变径部分对振冲器提升的影响,以及对不同土层的合理成孔速度的控制。即:
a)适用于上部吹填砂层的下加压造孔方式:主要目的是为了在造孔时快速通过该层,以减少过早振实与过多的砂粒吹失量。
b)适用于可塑～软塑淤泥质土层的需反拉以控制(降低)成孔速度的造孔方式:主要是为了保证造孔直径,减少加密时较小孔径对振冲器提升时的约束与尽可能缩短加密时达额定电流的时间间隔。
c)适用于软塑～流塑淤泥质土层的拉孔方式:主要目的是为了破坏该区段土层对振冲器的附着,能往复上下拉动成孔,借振冲器振冲产生相对“浓浆”以依靠浆液作为该区段液体支撑,从而保证有一定的造孔直径,且不致有较大的缩孔。
7.3 液压150kW下出料工艺总结
1)液压150kW振冲器外型尺寸比电动振冲器略小、具动力大、可变频、穿透能力强等优势,因此,该设备在整个试桩过程中,主要的试验研究重点为工艺适用参数与成桩质量的控制。
2)主要制桩参数的确定。经过现场制桩试验,确定主要制桩参数范围如下:
①造孔时的工艺参数
a)非建议控制参数
油压:19～25MPa
造孔油压与造孔速度、沉管加压方式与土层条件有关,根据国外相关资料,由于下出料液压振冲器负载率大,所以一般造孔油压要比常规方法高。
频率(非建议控制参数):2100～2400r/min
造孔频率初期从1900～2400r/min进行了分级比选试验,确定在整个场区施工时不宜低于2000r/min,主要考虑成孔速度的控制。
b)建议性控制参数
成孔速度:≤2m/min
水压:0.2～0.4MPa (主要目的是为了减少产浆量与控制孔内扰动)
②加密参数(控制性参数)
加密参数的确定,己引入增大桩径的考虑,所以相对其它工程,其值偏高。
3)与电动下出料工艺相比,液压振冲下出料主要具有如下特点:
①振冲器功率大,超载能力强,设备最大功率可达200kW,最大激振力比电动130kW高出20%以上,所以液压振冲器成桩桩体离散性小,桩体连续性易于保证,成桩质量好,施工功效快,产浆量更低。
②液压振冲器工作频率一般为2100r/min,最高可达3000r/min (电动振冲器额定值为1450r/min),所以其穿透能力与造孔速度远高于电动振冲器。由此在制桩过程中,对原状土扰动小,对土的振实与置换效果好。
③由于液压振冲器外型尺寸为325mm,比电动振冲器尺寸(426mm)小,所以在本场区制桩过程中,初期的桩直径偏小,后通过对其端部增设扩孔器等措施,使得桩体直径与对土体的挤密作用应能满足本地基加固处理的设计要求。
④可实现部分参数的自动记录。
综上所述,并考虑施工场区地质条件复杂、变化大等因素,液压150kW振冲器适用于相对深度大局部有较硬土层的制桩工程。
8 两种成桩工艺综合比较
通过本次工程实践,针对该场区地质条件和设计桩长要求,两种工艺方法的特点对比如下表所示。
9 结论与建议
1)经先期排水板施工,本工程应用振冲法进行地基加固处理,技术可行。
2)根据E1、E2区桩体自检与第三方检测情况,桩体密实度质量良好。
3)根据E1、E2区桩体投料量计算,桩体直径前期偏小,后期经提高制桩工艺参数,改进振冲器构造等措施,成桩直径有所提高,平均桩均在1.1m以上,其中控制性土层桩径则在1.2m以上。根据成桩自检与实际工程经验,地基加固处理效果良好。
4)振冲下出料法的生产工艺性试验,是本次试桩工程的一个重要组成部分。目前该工艺制桩工效已基本稳定,以实现连续台班产量高于国家现行定额,在控制返浆量与成桩质量等方面该工艺方法均表现出了良好的适用性。应已能定义为在国内工程技术领域内的一项新的突破。
5)常规振冲法应用于小于14m (E1区)的振冲桩施工,桩体质量及施工连续性能够予以保证;而对于E1区22m桩长采用常规上投料法施工,桩体质量与施工的连续性不易保证。考虑试桩区与整个施工场区会有一定程度的差异,故建议若采用常规振冲法时,适用成孔深度不宜大于14m,且宜按工程地质条件分区考虑。对于场区控制性土层仍为软塑～流塑条件时,不宜采用常规振冲法。
6)电动130kW振冲下出料法施工,产浆量仅为常规振冲法的三分之一至四分之一,工效则比常规振冲法高15%～20%,施工连续与桩体连续性好。
7)液压150kW型下出料法振冲施工,其穿透能力与场区适应性最好,初期置换率虽显略低,但考虑到其激振力最大(可达220kN),对桩间土扰动小,所以总体复合土体承载能力、抗剪能力应不低于上述电动130kW振冲下出料法施工效果。具体效果将视检测结果而定。
8)建议后期施工中施工工艺参数应分为若干区块考虑,对相对较软土层条件的区块,应适当增加留振时间;对相对较硬的土层,可适当加大额定加密电流。
9)建议振冲桩施工顶面提高1.0～1.5m,即施工桩顶标高提高到-1.0～-0.5m,以保证顶部桩身质量,以上部分则建议采用山皮土回填至作业面,施工时提高1.0～1.5m,按照正常振冲工艺施工,上部空孔按照常规自然回填。
10)为保证振冲法施工的顺畅,场区开山垫石回填料宜采用200mm以下粒径的山皮土,其中150～200mm含量不宜超过15%,大于200mm以上粒径不得超过5%。
淤泥及淤泥质土的定义 第2篇
经物理化学和生物化学作用形成的，未固结的软弱细粒或极细粒土。属现代新近沉积物。淤泥按粒度组成可以是粉土质的或粘土质的，细砂质或极细砂质的极少。海滨淤泥的粘土矿物以伊利石和蒙脱石为主，淡水淤泥则是以伊利石和高岭石为主。淤泥含有较多的(2～3%)和多的(10～12%)有机质，其含量随深度而减少。淤泥的主要特性是：天然含水率高于液限，孔隙比多大于1.0；干密度小,只有0.8～0.9克/立方厘米;压缩性特别高,压力自9.8×10帕增加到19.6×10帕时，压缩系数为a1-2>0.05，压力自9.8×10帕增加到29.4×10帕时压缩系数a1-3>0.1;强度极低，常处于流动状态，视为软弱地基。淤泥按孔隙比可再细分为淤泥（孔隙比大于 1.5）和淤泥质土（孔隙比为1～1.5）。淤泥的自然结构变化十分敏感，结构及其强度受力破坏后能自动复原，这就是所谓的触变性。淤泥不宜作天然地基，因为它会产生不均匀沉降，使建筑物产生裂缝、倾斜、影响正常使用。在淤泥上进行建筑时必须采取人工加固措施。如压密、夯实，用垂直砂井排水，加速淤泥固结。有时可采用柱基，或在建筑物上部采用适应于不均匀沉降的刚性圈梁，沉降缝等结构措施，以保证建筑物的稳定安全。通俗来讲，液限就是土将要达到流动状态，超过了液限土中含水量过大，土就可以流动了。
塑限就是土又坚硬到可以捏动的状态，没超过就是坚硬的，超过了就可以任意变形了，但是也是相对的。含水量高低：可流动状态>液限>可以变形>塑限>坚硬状态。液限越大对施工越是不利的。
可塑态与半固态的界限含水量称塑限含水量，简称塑限。可塑态与液态的界限含水量称液限含水量，简称液限。
当含水量小于塑限时，土是坚硬的；当含水量介于塑限、液限之间时，土体处于塑性状态；当含水量大于液限时，土体为流塑状态。
渗透系数又称水力传导系数（hydraulic conductivity)。在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度，表达式为：κ=kρg/η，式中k为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，κ为渗透系数；η为动力粘滞性系数；ρ为流体密度；g为重力加速度。在各向异性介质中，渗透系数以张量形式表示。渗透系数愈大，岩石透水性愈强。强透水的粗砂砾石层渗透系数>10米/昼夜；弱透水的亚砂土渗透系数为1～0.01米/昼夜；不透水的粘土渗透系数<0.001米/昼夜。据此可见土壤渗透系数决定于土壤质地。
按现在的工程量清单规范，清表是土地平整，面积为首层建筑面积；
如果按定额一般是平整场地的总面积，厚度是三十公分，超过三十公分的按挖土计算。
探索水利工程淤泥软土地基处理措施 第3篇
[关键词]桩基法；换土法；灌浆法；排水固结法；加筋法
我们有必要先探究一下淤泥土的物理性质：一是含有很多细颗粒及大量有机腐植质；二是颜色深灰色或暗绿色，有臭味；三是一般天然含水量在40%～70%之间，有的大于70%，孔隙比>1.0，天然容量在15～18kN/m3---之间。力学性质：强度极低，压缩性大，透水性差。工程特性：地基承载力低，强度增长缓慢，加荷后易变形且不均匀，变形速率大且稳定时间长，具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。
鉴于淤泥软土地基承载力低，压缩性大，透水性差，不易满足水工建筑物地基设计要求，故需进行处理，下面介绍淤泥软土地基五种处理方法。
一、桩基法
当淤土层较厚，难以大面积进行深处理，可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样，早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩，目前很少使用，一是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全，设备陈旧，技术落后，存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题；二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基，由于存在工期长，工后变形大等问题，已不再用作对变形有要求的建筑地基处理；三是民用建筑已禁用木桩基础。
钢筋混凝土预制桩（钢筋混凝土桩和预应力管桩）目前由于具有较强承载力，投资省，质量有保证，施工速度快等特点，得到普遍运用，如龙海市角美镇金山水闸，其地质条件覆盖一层10m以上厚的淤泥土层，地基处理采用边长为250mm钢筋混凝土预制方桩，挤密淤土层并靠摩擦承载，钢筋混凝土预制桩还具有抗水闸水压力产生水平荷载，达到水平稳定作用。
淤土层较厚地基处理还可以采用灌注桩，打灌注桩至硬土层，作承载台，灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩，但两种方法灌注桩还存在一些技术难题，一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题；二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题，桩身混凝土灌注质量，桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。
二、换土法
当淤土层厚度较簿时，也可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理，鉴于换砂不利于防渗，且工程造价较高，一般应就地取材，以换填泥土为宜。换土法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实，形成良好的持力层，从而改变地基承载力特性，提高抗变形和稳定能力，施工时应注意坑边稳定，保证填料质量，填料应分层夯实。
三、灌浆法
是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果，如福建省龙海市角美壶屿港水闸由于淤泥软基不均匀，沉陷闸基沉降最大达到0.63m，加固时采用单管高压旋喷灌浆处理，每个闸墩上、下游侧和中间各设5个灌浆孔，沿闸墩轴线两侧布孔，灌注水泥浆，成桩直径0.5m，伸入闸基础10.5m，采用灌浆压力为20MPa，经过处理后闸基沉降基本得到控制。高压旋喷灌浆处理原理是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩，提高闸基承载力，达到控制沉降的目的。另一种对淤泥软土地基闸室淘空处理通常应通过水闸上游防渗如设置水平铺盖或垂直防渗控制闸基渗流，然后再对闸室进行灌浆处理，如厦门市石浔水闸由于闸基渗流造成闸室底板多个部位被淘空，加固时先在闸室上游侧采用帷幕灌浆防渗，灌浆帷幕布设在闸墩上游侧1.0m处，孔距0.5m，灌注水泥浆，孔深5.0m，灌浆压力10MPa。然后对闸室淘空部位采用钻孔灌浆处理，先灌细砂，不吃砂后，再灌水泥砂浆，最后灌水泥浆，水闸除险加固后效果显著。
四、排水固结法
排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题的有效措施，由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体，利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系，根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。如福建省福清过桥山围垦海堤淤泥软层最深达十余米，采用塑料排水带排水固结处理取得成功；福建省连江县大官坂海堤则是采用了砂井排水固结法进行地基加固处理。下面介绍效益较高的塑料排水板处理淤泥软基方法：插入软基排水板，当填筑基础及上部建筑物时，荷载作用软基，地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内，由砂层向两侧排出，从而提高基底承载力，塑料排水板要在砂垫层完成后施工，由测量人员测量出需处理范围，标出每根排水板具体位置，插板机对中调平，把排水板在钻头安放好，开动打桩机锤打钻杆，将地面上塑料排水板截断，并留有一定富余长度，在塑料排水板四周填砂后即完成本根施工。
五、加筋法
某工程淤泥质软土地基处理的探讨 第4篇
当地基持力层的强度不够, 或压缩性大, 不能满足作为天然地基的要求时, 应针对不同地基土层的条件和地区特点, 采取人工加固处理, 以改善地基土层的性质。地基处理的目的是增大地基的强度和稳定性, 减少地基的变形, 采取地基处理方法可以改善地基条件, 主要作用: (1) 提高地基承载力; (2) 改善压缩特性; (3) 改善剪力特性, 增加地基的稳定性; (4) 改善动力特性; (5) 改善特殊土的不良工程特性; (6) 改善透水特性。地基处理的方法很多, 几种较为通用的方法为:重锤夯实法、换土垫层法化学加固和热加固法、挤密桩法、桩基法、喷水振冲法和堆载豫压法。实际工程中, 很多情况下采用一种处理方法就可满足设计要求, 但有时只用一种处理方法, 其加固效果并不令人满意, 此时就需要联合使用两种甚至两种以上的处理方法: (1) 强劣与换填或复合地基联合使用; (2) 不同桩型的联合使用:碎石桩可以消除液化, 但不能达到设计要求的承载力, 可采取碎石桩和CFG桩联合使用, 提高地基承载力; (3) 复合地基与重锤夯实、换填垫层联合使用:利用换填垫层法处理表层软弱土层, 再利用复合地基加固深层软弱土层; (4) 真空预压、堆载预压及其它方法联合使用; (5) 地基处理与加强上部结构刚度相结合。
2. 场地地基土工程特性评价
某公司厂房, 总用地面积96794.30m2, 中心实验楼与厂房均为六层钢筋混凝土现浇结构, 柱网7.5×7.5m, 柱底最大轴力约6000KN。场地地形平坦, 地下水属潜水类型, 主要埋藏在场地人工填土层及淤泥层中, 其主要补给来源为大气降水及地表泾流。现将该场地地基土工程特性评价分析如表1。
3. 基础土特性的分析与地基处理选择方案的几点建议
天然地基:本场地属软弱场地类型, 根据拟建工程特点及场地地层情况, 拟建建筑物不宜采用天然地基。地基处理:在建筑场地范围内分布的人工填土因新近填积, 尚未完成固结过程, 如果不进行处理, 在使用过程中, 随着时间的推移, 填土的固结, 地面会产生一定的沉降, 因而影响使用, 因此应对其进行地基处理。
⑴塑料插板堆载预压法:本场地上覆一层厚度较大的人工回填粉细砂, 为强透水层, 下卧厚度较大的淤泥层, 如采用塑料插板堆载预压进行排水固结处理, 可在上覆回填粗砾砂形成强透水层, 并在其中设置排水通道和竖井, 而且该层还可作为堆载预压的第一期荷载, 可使下卧淤泥层得到良好的加固, 但此种方法工期较长。
⑵注浆加固:通过对上覆人工填土层进行注浆处理, 可大幅度地提高该层的承载力, 对于上部荷载不大的小型或轻型建筑地段可采用此法。但应充分考虑下卧淤泥层的后期沉降对建筑物的影响, 同时在正式施工前, 应通过现场试验确定水灰比及注浆有效影响范围。该方法施工费用相对较高。
⑶强夯法:对于表层的人工填土层, 采用强夯法, 可加快其固结过程, 预先消除人工填土部分沉降量, 提高承载力, 在表层形成一定的“硬壳层”, 确保建筑物的安全使用。采用此法具有工期短、成本低的优点, 同时因场地地下水位埋藏较低, 会对施工产生一定的影响。
⑷桩基:场地上部土层的工程性能较差, 而下部土层工程性能好, 且容易选择到合适的桩尖持力层。根据当地施工经验建议采用预应力混凝土管桩, 以残积层及以下层位作为桩尖持力层。但在本场地上部填土层中存在大块石, 局部地段分布有较厚的粗砾砂层, 在残积层中分布有少量的花岗岩球状风化体, 这些会对管桩施工造成不利影响。
该场地分布的人工填土层, 结构松散, 尚未完成固结, 其在自重固结时, 会产生一定的负摩阻力, 但同时也没有考虑其桩侧摩阻力的作用, 两种作用力互相作用, 不会对单桩承载力造成太大的影响。该场地的饱和软土层在其上增加了大面积荷载 (填土) 时, 会产生一定的附加沉降量, 从而产生一定的负摩阻力。因饱和软土不作为持力层用, 当上面荷载不断增加时, 随着填土的逐步固结完成, 附加应力减小, 负摩阻力也会减小。因力也不会对桩基承载力造成太大的影响。在单桩承载力设计计算时, 可以根据不同的情况酌情考虑负摩阻力的影响。也可对其作简单的处理。负摩阻力系数ξn为:素填土ξn=0.05;淤泥质粘土ξn=0.28;淤泥ξn=0.25。当采用预应力混凝土管桩时, 其桩的极限端阻力标准值qpk (KPa) 及桩的极限侧阻力标准值qsik (KPa) 建议采用表2。
竖向极限承载力标准值的估算, 单桩竖向极限承载力标准值按下式估算:Quk=uΣξsiqsikli+ξpqpkAp
式中:
Quk——单桩竖向极限承载力标准值 (Kpa) ;ξp——桩第i层土 (岩) 的侧阻力修正系数、端阻力修正系数;qsik——桩第i层土 (岩) 的极限侧阻力标准值 (Kpa) ;qpk——桩的极限端阻力标准值 (Kpa) ;u——桩身外周长 (m) ;li——桩穿越第i层土 (岩) 的厚度 (m) ;Ap——桩的横截面积 (m2) 。计算公式:Quk=uΣξsiqsikli+ξpqpkAp
式中:ξsi花岗岩残积土ξsi=0.9;其余土层ξsi=1.0;ξp花岗岩残积土ξp=1.05;强风化岩ξp=1.10。
当桩长超过30m时, 不宜采用Ф300预应力管桩, 柱基最大轴力约6000KN, 可以采用2桩或3桩承台, 桩长考虑在32~35m左右。
先用强劣法加固地基上层土层, 用3000KN·m的锤重进行试劣后地基承载力特征值达fak=240k Pa, 压缩模量Es=21.9MPa;用8000KN·m锤重试劣后承载力特征值为263k Pa;采用10000KN·m试劣后承载力特征值均大于300k Pa, 变形模量30MPa以上, 满足设计对上部土层荷载的要求。用桩基法将上部结构荷载传到下部工程性好的土层, 达到设计要求。
结论
本工程采用强劣及桩基础, 桩基持力层为残积层, 克服了土质条件差、上部土层承载力低的难点, 工程实践过程中, 根据承载力标准值, 采用不同的地基处理, 施工中严格按设计文件、规程规范施工, 各方面协调配合, 贯彻了设计意图, 确保了工程的顺利实施。实施后取得了较好的技术经济效果
参考文献
[1]王恩远, 吴迈编著.工程实用地基处理手册.中国建材工业出版社.
[2]DBJ/T15-22-98.预应力混凝土管桩基础技术规程.
淤泥质软土 第5篇
在我国沿海地区广泛分布着海相软黏土, 为缓解沿海地区城市基本建设用地紧张, 需要对海相软黏土进行地基处理, 使其满足工程建设的需求。海相软黏土的特点是高含水量、高压缩性、低渗透性、低抗剪强度、高含盐量及显著的结构性与流变性, 因此, 海相软黏土的地基处理技术更加复杂。目前工程建设中对海相软黏土的地基处理方式普遍采用真空预压或堆载预压排水固结的方法, 传统的地基处理方法主要存在以下几个问题: (1) 加固后土体强度较低、沉降变形大, 均匀性较差, 已建工程也已出现不同程度的工程质量问题; (2) 堆载预压或真空预压法排水固结时间较长, 沉降速率较难稳定, 对深厚软土地基加固效果不理想, 处理深度有限, 有时甚至难以达到预期的加固目的[1]。
电化学改性固结是在软黏土中插入金属电极、施加一定的直流电压, 同时以一定的压力向电极中注入盐溶液使土体内发生一系列的物理化学反应, 包括电渗、电泳、电解、水解、水化、氧化还原反应、离子扩散、离子交换、离子迁移、矿物分解及离子沉淀等, 这些物理化学反应可以促进软黏土絮凝结构的改变并增加 (集) 颗粒间的联接强度, 以达到对地基加固的目的[2]。
近年来, 美国华盛顿地区工程实验室F.Preece等人正在进行关于电化学加固方法的研究[3], 其他国家如日本、印度、印度尼西亚等国家在1953年亦见有关于这方面研究结果的发表[4~6]。我国的汪闻韶[7]等也对软黏土的电化学加固进行了研究。
电化学改性加固的方法具有施工工艺简单、费用低廉、工期短、施工过程中不需要大型机械设备、便于在有限空间中施工、无噪声污染、加固过程对工程的正常运行不造成任何影响等优点[8]。
本次现场试验位于大连市中山区东港区, 试验目的是采用电化学改性加固方法将流塑状态的淤泥质粉质黏土快速高效地进行改性加固, 使试验土体的承载力大幅提升。通过对这一技术的深入研究, 对解决海相软黏土由于含水量过高、压缩性高以及抗剪强度低等一系列的安全问题具有一定的现实意义。
1 场地主要地层特征
根据辽宁地质海上工程勘察院 (2011年2月) 《大连一方东港项目岩土工程勘察报告》 (详细勘察阶段) , 场地淤泥质粉质黏土呈灰黑色、灰色, 湿, 软塑—流塑状态, 局部夹薄层粉砂, 混少量贝壳, 层厚0.4~12.20m。场地地下水为赋存于淤泥质粉质黏土孔隙潜水, 水量丰富, 主要补给来源为大气降水及场地北部海水;地下水与海水相通, 地下水受海水潮汐影响较大。
地下水中含有的主要离子为Cl-、SO42-、Mg2+、HCO3-等, PH值为7.3, 呈弱碱性。淤泥质粉质黏土的承载力特征值为30~50kPa, 其它力学指标见表1。
2 电化学作用机理
电化学作用机理可分为电渗排水、化学胶结、电解和离子交换等方面。
2.1 电渗排水
在土体两端施加直流电压后, 土中水在电场作用下被拖拽向阴极移动, 相当于产生一个吸力, 把孔隙中水从阳极吸向阴极而排出, 这种吸力可以认为是一种负的孔隙水压力, 根据有效应力原理, 在总应力不变时, 孔隙水压力为负, 土体的有效应力应该为正, 因此土体在有效应力作用下产生沉降并逐渐固结, 土体强度增加, 进而地基承载力不断提高[9~10]。
2.2 化学胶结
本试验铁阳极电化学腐蚀, 化学反应式如下:
根据电化学理论, 通以1A·h电量大约可溶解1g铁, 1cm3的铁大约可形成4cm3干的Fe (OH) 2, 而在湿态下形成的Fe (OH) 3体积则要大得多, 约为300cm3, 对土粒起胶结作用[11]。
本试验中氯化钙电解液起到关键作用, 首先注入的钙离子随着电场方向向阴极移动, 由于阴极水电解产生氢气和氢氧根, 所以钙离子与氢氧根首先生成氢氧化钙, 氢氧化钙遇到二氧化碳后最终生成碳酸钙, 碳酸钙与氢氧化钙均对土体有胶结作用;另一方面, 反应生成的氢氧化钙与所加过量的氯化钙进一步作用生成氧氯化钙, 也能起到加强土粒间粘着力和填充孔隙的作用。从而土体孔隙被淤住, 在电化学方法下增强了土体的承载能力, 减小其透水性, 起到了显著的加固效果。化学反应式如下:
2.3 电解
水的电解在阴阳极均有发生, 其具体的化学反应方程式如下所示:
阳极:H2O→O2↑+H++e-
阴极:H2O+e-→OH-+H2↑
2.4 离子交换
本试验引入带有高价阳离子 (Ca2+) 的盐类CaCl2和其他高价阳离子, 通过离子交换, 促使土壤中的高价阳离子如Ca2+、Al3+等离子取代黏土离子周围的低价离子 (K+, Na+) , 从而实现减小水化离子的半径、减薄双电层的目的, 促进土壤自身的凝聚, 土壤中常见的阳离子交换能力为Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+[12]。
3 现场试验
现场试验采用的是自制可调稳压电源, 该电源的最大输出电压为110V, 最大输出电流为300A, 利用隔离变压器以保证现场施工用电安全。
在试验工地利用挖沟机将回填的山皮土清除, 露出淤泥质粉质黏土, 淤泥质粉质黏土的性质见表1。本次试验布设电极4根, 其中阳极3根、阴极1根, 阳极之间的间距为1.25m, 阳极1与阴极距离为1.8m, 阳极2与阴极距离为1.4m, 阳极3与阴极距离为1.4m, 阴极在三根阳极形成的正方形顶点之外侧。电极选用1寸注浆铸铁管 (外径32.5mm, 内径25mm) , 阴、阳电极长度各为3.2m, 其中插入淤泥质粉质黏土中电极长度3m, 外露0.2m。在阳极管壁外侧焊接一根Φ16的螺纹钢筋。注浆管底端封死, 并在注浆管底端开一注浆孔, 以便于注浆。试验现场布置如图1所示。由于淤泥质粉质黏土呈流塑状态, 注浆管的插入为人工插入。
大连东港试验阳极3根钢管总重量22kg, 3根钢筋Φ16钢筋总重量14kg, 阳极铁总重36kg。由电化学胶结理论, 通以1A·h电量大约可溶解1g铁, 1cm3的铁大约可形成4cm3干的Fe (OH) 2, 而在湿态下形成的Fe (OH) 3体积则要大得多, 约为300cm3, 对土粒起胶结作用, 按上述关系结合本试验数据可以推算出, 本试验通电时长132h, 总耗铁量为15kg, 生成氢氧化铁胶体质量为28kg, 氢氧化铁胶体体积为0.6m3, 此推导数据仅为理论推导, 实际生成的氢氧化铁胶体量和阳极损耗的铁是否都生成氢氧化铁胶体还有待进一步研究。
本次电化学改性加固现场试验的电解液采用CaCl2溶液, 试验通电1h后, 使用注浆系统以0.2~0.6MPa的压力向阳极注入2mol/L浓度的CaCl2溶液, 直至浆液溢出注浆管为止, 此后每隔10h向阳极注入CaCl2溶液, 每次注入的溶液量以达到注浆管口溢出溶液为标准, 溶液的总注入量约为20.4L。反应机理为:
(1) 注入的钙离子随着电场方向向阴极移动, 由于阴极水电解产生氢氧根和氢气, 所以钙离子与氢氧根首先生成氢氧化钙, 氢氧化钙遇到二氧化碳后最终生成碳酸钙, 碳酸钙与氢氧化钙均对土体有胶结作用。
(2) 反应生成的氢氧化钙与所加过量的氯化钙进一步作用生成氧氯化钙, 也能起到加强土粒间粘着力和填充孔隙的作用。从而土体孔隙被淤住, 在电化学作用下增强了土体的承载能力, 减小其透水性, 加固效果显著。
4 加固区域
一般将平面上电极围成的区域视为设计加固区域, 在这里假设加固区土体是均匀的, 如图1所示, 假设设计加固区域面积为S', 实际加固区的面积为S, 则两者之间存在着如下的关系:
式中:n为大于1的系数, 一般取为1.2~2.5之间。n值一般与土体的性质、电极材料、通电时间、电势梯度、电流强度、注入的溶液浓度等因素有关, 本试验中实际加固面积为2.8m2, n取1.6。
沿竖直方向具有同样的关系, 假设插入土中电极的长度为L', 则实际加固深度为L, 两者之间存在如下的关系:
式中:β为深度方向调整系数, 一般取β=1.0~1.3。本试验电极深度为3m, 经测定试验后的实际加固深度为3.6m, β为1.2。
则实际加固体体积V的计算公式如下:
本试验的实际加固体积为10.08m3。
5 试验参数变化分析
本次试验通电时间为132h, 试验初始电压40V, 最终电压34V, 平均电压33V。试验初始电流155A, 最终电流195A, 平均电流159A。试验电势梯度为18~24V/m, 平均电势梯度为22V/m, 试验过程中土体平均电阻的变化如图2所示。
从图2可以看出土体平均电阻曲线整体呈下降趋势, 原因是不断注入的电解液增大了土体离子浓度, 导电性增强, 且后期加入的电解液增多, 所以土体平均电阻整体呈下降趋势。
图3所示为试验能耗曲线, 电化学作用的能耗公式为:
式中:Ut和It分别为电源的输出电压 (V) 和在t1~t2的时间段内某时刻t的电路电流 (A) ;Ct1和Ct2分别是t1时刻与t2时刻对应的能耗值[13]。
由图3的能耗曲线可以看出本次淤泥质粉质黏土电化学改性加固现场试验的总能耗为606kW·h, 实际加固体积为10.08m3, 单位体积土体电化学改性加固能耗值为60.12kW·h/m3, 使得电化学改性加固方法应用在实际工程中具有可行性。
6 试验结果分析
6.1 轻便触探试验结果
电化学改性加固通电停止后在加固区的不同部位分别进行了龄期为7d、14d和21d的轻便触探试验, 试验深度为1.0~2.0m。轻便触探试验结果见表2。承载力测定分区为阳极区、阴极区、中间区和加固区外四个区域。
表2中加固前轻便触探N10击数为0是因为试验土体为流塑状态的淤泥质粉质黏土, 承载力很低, 轻便触探仪未抬起落锤时, 触探仪由于自重原因, 持续下落, 所以取轻便触探N10击数为0。
从表2可以得出以下的结论:
(1) 从龄期7d的N10值来看, 阴极区N10最大, 其次为阳极区域和中间区域, 加固区外最小。
(2) 随着龄期的增长, 在加固区外土体的N10值增长最快, 其中龄期14d的比龄期7d的N10值增长85%, 龄期21d的比龄期7d的N10增长149%;而在其它区域增长的幅度较小。
(3) 龄期达21d时, 除阴极区域外, N10值较为均匀 (11~12击) , 阴极区域最大, 达到15击。总体来说, 加固区域N10值是均匀的。
6.2 承载力特征值的确定
由于改性固化后淤泥质粉质黏土的轻便触探N10值与承载力之间没有相应的对应关系, 所以本试验借鉴辽宁省地方标准《建筑地基基础技术规范》 (DB 21/907-2005) [14]给出的黏土、粉土N10对应的地基承载力特征值与《软土地基深层搅拌加固法技术规程》 (YBJ 225-91) [15]中N10与水泥土承载力特征值的参考值作为参考, 得出改性加固后淤泥质粉质黏土的承载力特征值与N10关系的拟合公式如下:
式中:x为N10击数;y为改性固化后淤泥质粉质黏土的承载力特征值;a和b为拟合参数。根据式 (5) 得到加固后1.0~2.0m范围内承载力特征值, 见表3。
图4为不同龄期时对应的土体各区域承载力特征值。由表3和图4可以得出下列结论:
(1) 电化学改性加固通电结束后, 加固土体的承载力特征值随着龄期的增长逐渐增大, 说明电化学作用下, 化学沉淀不是瞬时形成的, 而是需要经过一定的作用时间, 且新生成化学沉淀这一过程是不可逆的, 新生沉淀物的胶结作用增加了土体强度[16~17]。
(2) 阴极区的承载力特征值随着龄期的增长始终大于其他三个区域, 说明阴极区域为化学沉淀的主要沉淀区。
(3) 龄期达到21d后, 阳极区、中间区、加固区外的承载力特征值比较均匀, 均达到115~125kPa;阴极区的承载力最高, 达到152kPa, 相比于加固前提高约280%。总体来说, 加固区的承载力特征值较为均匀, 平均可提高160%。
表4所示为电化学改性加固试验后土体的物理力学性质指标。对比表1和表4中的数据, 加固后的土体较加固前的淤泥质粉质黏土各项物理力学指标均有较大的改良, 完全可以满足工程的施工需要。
经现场试验后地下水恢复后的情况显示, 土体强度较加固后的强度平均下降10%左右, 地下水的恢复对电化学改性加固后的土体强度有少许的影响, 但不影响整体的加固效果。
7 结论
本文通过对大连东港某工程的淤泥质粉质黏土进行电化学改性加固试验, 得到了良好的试验效果, 改性加固后的淤泥质粉质黏土承载力大幅提高, 满足工程需要, 得到主要结论如下:
(1) 试验土体的平均电阻随着试验时间的增长逐渐减小。
(2) 单位体积淤泥质粉质黏土电化学改性加固能耗值较低, 相比于工程中其他淤泥质粉质黏土的处理方法具有工期短、造价低等特点。
(3) 电化学改性加固试验通电结束后, 土体的承载力特征值随着龄期的增长逐渐增大, 说明电化学作用下, 化学沉淀不是瞬时形成的, 而是需要经过一定的作用时间, 且新生成化学沉淀这一过程是不可逆的, 新生沉淀物的胶结作用增加了土体的强度。
(4) 阴极区的承载力特征值随着龄期的增长始终大于其他加固区域的承载力特征值。
(5) 电化学改性加固淤泥质粉质黏土后, 试验土体的承载力特征值大大提高, 龄期21d时阴极区域承载力特征值可提高280%, 且整个加固区的承载力特征值较为均匀, 平均可提高160%。
摘要：本文针对大连东港地区某工程的淤泥质粉质黏土进行电化学改性加固试验, 阐述了电化学改性加固机理, 提出了电化学改性加固实际加固区的计算公式和电化学能耗计算公式;最后通过轻便触探试验N10结果, 表明电化学改性加固后, 淤泥质粉质黏土的承载力特征值得到了大幅提高, 龄期达到21d时, 土体承载力特征值相比于加固前平均提高160%。试验结果表明淤泥质粉质黏土的化学改性加固试验具有良好的试验效果, 改性加固后的淤泥质粉质黏土承载力提高幅度较大, 满足工程需要。
淤泥质软土 第6篇
关键词：软土地基,处理方法,水利工程,施工
淤泥土物理性质:一是含有很多细颗粒及大量有机腐植质;二是颜色深灰色或暗绿色, 有臭味;三是一般天然含水量在40%~70%之间, 有的大于70%, 孔隙比>1.0, 天然容量在15~18k N/m3之间。力学性质:强度极低, 压缩性大, 透水性差。工程特性:地基承载力低, 强度增长缓慢, 加荷后易变形且不均匀, 变形速率大且稳定时间长, 具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。
鉴于淤泥软土地基承载力低, 压缩性大, 透水性差, 不易满足水工建筑物地基设计要求, 故需进行处理, 下面介绍淤泥软土地基五种处理方法。
1 桩基法
当淤土层较厚, 难以大面积进行深处理, 可采用打桩办法进行加固处理。而桩基础技术多种多样, 早期多采用水泥土搅拌桩、砂石桩、木桩, 目前很少使用, 一是水泥土搅拌桩水灰比、输浆量和搅拌次数等控制管理自动化系统未健全, 设备陈旧, 技术落后, 存在搅拌均匀性差及成桩质量不稳定问题;二是砂石桩用以加固较深淤泥软土地基, 由于存在工期长、工后变形大等问题, 已不再用作对变形有要求的建筑地基处理;三是民用建筑已禁用木桩基础。
钢筋混凝土预制桩 (钢筋混凝土桩和预应力管桩) 目前由于具有较强承载力、投资省, 质量有保证、施工速度快等特点, 得到普遍运用, 如本人设计龙海市角美镇金山水闸, 其地质条件覆盖一层10m以上厚的淤泥土层, 地基处理采用边长为250mm钢筋混凝土预制方桩, 挤密淤土层并靠摩擦承载, 钢筋混凝土预制桩还具有抗水闸水压力产生水平荷载, 达到水平稳定作用。
淤土层较厚地基处理还可以采用灌注桩, 打灌注桩至硬土层, 作承载台, 灌注桩有沉管灌注桩和冲钻孔灌注桩, 但两种方法灌注桩还存在一些技术难题, 一是沉管灌注桩在深厚软土中存在桩身完整性问题;二是冲钻孔灌注桩存在泥浆污染问题, 桩身混凝土灌注质量, 桩底沉渣清理和持力层判断不易监控等问题。福建省龙海市发生几起灌注桩基础民用建筑不均匀沉陷, 导致墙体裂缝事件, 是由于施工中存在上述技术问题造成。
2 换土法
当淤土层厚度较簿时, 也可采用淤土层换填砂壤土、灰土、粗砂、水泥土及采用沉井基础等办法进行地基处理, 鉴于换砂不利于防渗, 且工程造价较高, 一般应就地取材, 以换填泥土为宜。换土法要回填有较好压密特性土进行压实或夯实, 形成良好的持力层, 从而改变地基承载力特性, 提高抗变形和稳定能力, 施工时应注意坑边稳定, 保证填料质量, 填料应分层夯实。
3 灌浆法
是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。灌浆法对加固淤泥软土地基具有明显效果, 如福建省龙海市角美壶屿港水闸由于淤泥软基不均匀, 沉陷闸基沉降最大达到0.63m, 加固时采用单管高压旋喷灌浆处理, 每个闸墩上、下游侧和中间各设5个灌浆孔, 沿闸墩轴线两侧布孔, 灌注水泥浆, 成桩直径0.5m, 伸入闸基础10.5m, 采用灌浆压力为20MPa, 经过处理后闸基沉降基本得到控制。高压旋喷灌浆处理原理是通过在闸基中高压旋喷灌浆形成水泥土摩擦桩, 提高闸基承载力, 达到控制沉降的目的。另一种对淤泥软土地基闸室淘空处理通常应通过水闸上游防渗如设置水平铺盖或垂直防渗控制闸基渗流, 然后再对闸室进行灌浆处理, 如厦门市石浔水闸由于闸基渗流造成闸室底板多个部位被淘空, 加固时先在闸室上游侧采用帷幕灌浆防渗, 灌浆帷幕布设在闸墩上游侧1.0m处, 孔距0.5m, 灌注水泥浆, 孔深5.0m, 灌浆压力10MPa。然后对闸室淘空部位采用钻孔灌浆处理, 先灌细砂, 不吃砂后, 再灌水泥砂浆, 最后灌水泥浆, 水闸除险加固后效果显著。
4 排水固结法
排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施, 由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体, 利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系, 根据排水体的不同可分为砂井排水和塑料排水带排水两种。福建省福清过桥山围垦海堤淤泥软层最深达十余米, 采用塑料排水带排水固结处理取得成功;福建省连江县大官坂海堤则采用砂井排水固结法进行地基加固处理。下面介绍效益较高塑料排水板处理淤泥软基方法, 插入软基排水板, 当填筑基础及上部建筑物时, 荷载作用软基, 地下水由于受挤压和毛细作用沿塑料排水板上升至砂垫层内, 由砂层向两侧排出, 从而提高基底承载力, 塑料排水板要在砂垫层完成后施工, 由测量人员测量出需处理范围, 标出每根排水板具体位置, 插板机对中调平, 把排水板在钻头安放好, 开动打桩机锤打钻杆, 将地面上塑料排水板截断, 并留有一定富余长度, 在塑料排水板四周填砂后即完成本施工。
5 加筋法
淤泥质软土 第7篇
关键词：PC桩,淤泥质粉质黏土,设计分析
1 工程概况
在印度尼西亚某场地内建造水泥熟料粉磨站, 包含卸车输送、原料堆场、水泥库、熟料库、水泥配料站、水泥磨、包装及发运等车间, 其中水泥库、水泥配料、熟料库以及水泥磨车间对地基承载力要求较高。场地内地震加速度0.25 g, 风速36 m/s, 场地土层分布: (1) 粉质黏土; (2) 黏质粉土; (3) 砂质粉土; (4) 粉砂。钻孔深度25 m左右, 基础埋深-2 m, 天然地基承载力低, 基础必须处理才能满足上部承载要求。当地属于海洋性气候, 分为雨季和旱季, 雨季雨水量大, 月降水量达100~200 mm, 同时为满足工程工期要求, 经过方案评比后, 设计预应力管桩可行, 施工前期准备时间短、施工快。
2 计算分析
水泥厂熟料库直径40 m, 采用钢筋混凝土筒仓结构, 上部为钢结构网架结构, 混凝土仓顶标高30 m, 仓内3条输送地坑顶面标高4 m, 库内地面回填至4.000 m, 见图1, 仓重500 000 k N, 混凝土自重 (包含桩承台) 90 000 k N, 钢结构自重1 900 k N, 设备重600 k N。
根据印尼地震规范, 水平地震力系数α=CKI=0.0731=0.21, 与国标规范计算值基本一致。按照筒仓规范和抗震规范, 计算重力荷载代表值时, 结构自重按1.0系数考虑, 料重按照0.8系数组合[1], 其余荷载按照0.5取值, 风荷载不参与地震组合。根据单桩水平、竖向承载力特征值在载荷基本组合和地震组合下确定总桩数。对于软质土层, 预制桩的水平力在设计中起控制作用, 在水平力作用下, 桩身虽未断裂, 但当桩侧土体显著隆起或桩顶水平位移大大超过时, 通常认为桩已达到水平承载力的极限状态。单桩水平承载力主要通过水平静载试验和估算分析来确定, 而估算分析计算复杂, 系数取值难以确定, 只能作为参考, 最终以试验结果为准, 水平静载试验值取地面处水平位移为10 mm所对应的水平荷载作为单桩水平承载力设计值[2]。根据试桩结果, PC600 (100) B, 桩长22 m, 水平承载力特征值为179 k N;PC500 (100) B, 桩长18 m, 水平承载力特征值为123 k N。
首先按照将筒仓与地坑断开结构方案进行布桩, 载荷单独计算, 筒仓考虑基础承台、混凝土仓壁、钢结构网架、料与仓壁的摩擦力、作用在承台上的料重以及设备重量, 地坑计算混凝土自重和料重γh, 以基本组合和地震组合来控制计算, 结合桩距要求, 选用500 mm直径管桩, 仓壁需要180根, 中间3条地坑共需155根桩, 根据此桩位布置, 计算后水平承载力不能满足, 考虑增加桩数, 仓壁按照3排, 交错布置, 以较小料重对承台的作用, 并符合桩最小间距的要求, 库壁桩数增加到210根, 但是仍不能满足水平承载要求。只能通过更改结构方案来处理, 将仓壁与地坑连成一体, 地坑与地坑、地坑与仓壁之间用连梁连接, 来共同抵抗水平荷载, 如图2。这样一来, 料重增加进来, 按照整体计算, 桩基还是抵抗不了水平地震荷载。同时考虑熟料为松散物料, 对水平地震作用可以起到缓冲作用, 水平地震力与桩承载力相差不多。若单纯增加桩数, 效果也不明显, 还增加造价。水平承载力的影响因素有:桩身材料强度、截面刚度、桩侧土质条件、桩的入土深度以及桩顶约束情况等[3]。根据本工程的地质条件, 采取简单、经济、有效的地基处理方法:增加桩顶约束, 对桩顶以下1~2 m范围内的软弱土层和承台外3 m范围内的土用C15毛石混凝土进行换填, 增加承台与地基的摩擦力, 减小承台在水平力作用下的水平位移。
3 结论及建议
对于水平承载力要求高的厂房, 而采用桩基础的单桩水平承载力较低的情况下, 同时受场地、造价以及结构型式的制约, 采取增加桩的数量来抵抗水平载荷就不太现实, 只能采取其他构造措施提高桩土共同作用的效果来抵御水平荷载。但是, 在计算上并没有规范可依, 只能通过相关构造措施来确保安全, 才能最大程度的降低工程造价。
参考文献
[1]GB50077-2003钢筋混凝土筒仓设计规范[S].
[2]JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S].
浅述淤泥质土的物理力学性质 第8篇
一方面, 通过机械搅拌混合对江河、湖泊、海湾等疏浚淤泥进行固化处理, 将其固化后转化为土工材料和建筑材料进行再生利用, 既节约资金, 又解决废弃淤泥占用土地资源和污染环境的问题;另一方面, 通过深层搅拌法对房基、路基等进行加固处理, 提高地基承载力, 节约造价。然而, 当遇到含水量高且富含有机质的淤泥质土时, 采用传统的固化剂往往导致淤泥固化后的强度偏低, 搅拌桩施工过程中出现难以成桩的问题, 处理成本大大增加。
国内外针对固化土的研究主要包括两个方面:一方面是固化措施的研究, 在掺入水泥的基础上, 根据现场土质的特性添加石膏、粉煤灰和其它化学添加剂, 改善固化效果, 节约成本;另一方面是对固化土本构模型方面的研究, 通过室内试验分析固化土的强度和变形特性, 建立其本构模型。但值得注意的是, 目前有机质对固化土特性的影响及其固化对策的研究还比较少, 针对淤泥质固化土自身特点的本构模型研究更少, 从而无法对其变形特性进行合理数值描述, 这在一定程度上阻碍了土体固化剂在有机质含量较高的淤泥质土场地中的应用。
1 淤泥质土中腐殖酸的特性及其影响
1.1 淤泥质土中腐殖酸的特性
淤泥质土中的腐殖质一般占土中有机质总量的50%~90%, 而腐殖酸又是腐殖质的主要成分, 约占腐殖质总量的60%左右。
腐殖酸主要由碳、氢、氧、氯、硫等元素组成, 此外还含有少量的钙、镁、铁、硅等灰分元素。各种土壤中腐殖酸的元素组成不完全相同, 有的相差还较大。
就腐殖酸总体来说, 碳的质量百分数约为55%~60%, 习惯上以58%作为其平均数, 所以在计算土壤腐殖酸质量百分数时, 一般就以土壤中有机碳质量百分数乘以1.724作为其腐殖酸质量百分数。土壤中的腐殖酸主要有两种:富里酸和胡敏酸。
土壤中的腐殖酸是一类酸性的、多分散的、偶然性聚合的大分子有机物。腐殖酸的分子构造主要有4类:
1) 芳香族类及其衍生物质。以苯环或是几个相互连接的苯环为核心, 苯环上有胺基、梭基、经基、拨基等多种官能团, 或者苯环与环状烃相连, 苯环中的碳原子上可能有长链烃结构, 并且这种链烃可能连接两个或多个苯环;2) 含氮杂环类物质。这类物质中氮元素主要以胺基和碳氮三键的形式存在, 也有可能与碳原子组成空间构造;3) 链烃类物质 (包括酸、烷烃、醇、酯等) 。链烃上有不同的含氧官能团或是不饱和健, 没有苯环;4) 多环环烷烃类物质。由多个相互连接的饱和或是不饱和的环烷烃为核心, 环烷烃上有多种官能团, 环上的一个碳原子上可能有长链烃结构。综上所述, 腐殖酸大分子物质主要是以苯环结构为主的芳香类有机物, 苯环上的主要官能团包括酮、酯、梭酸、醛、酚等, 同时还存在一定量的多环环烷烃、链烃、含氮杂环以及空间构造杂环烷烃等类物质。
1.2 腐殖酸对水泥固化土固化过程的影响机理
腐殖酸的物理结构特征决定了其持水性和吸附性都很强, 腐殖酸颗粒吸附于水泥颗粒及粘土颗粒表面, 阻碍和延缓了水泥水化产物的形成及水泥水化物与粘土颗粒间的作用;腐殖酸颗粒带负电, 且具比粘土矿物颗粒更发育的双电层。这样使得土壤具有较大的水容量和塑性, 较大的膨胀性和低渗透性。
淤泥质土中腐殖酸表面带有的梭基、酚经基易解离, 而胺基易质子化, 从而使土壤呈弱酸性。大量研究表明弱酸性条件下, 腐殖酸很易与金属盐类产生混凝作用, 主要发生在梭基和酚基上。因此, 腐殖酸很快与水泥水化产物Ca (0H) 2产生反应, 从而降低了固化土孔隙溶液中OH-和Ca2+的浓度, 一方面阻碍了固化过程中胶凝物质的生成, 同时也不利于土壤中硅和铝的溶解而大大减弱固化土中的火山灰反应。总之, 腐殖酸从物理和化学两方面都严重阻碍了固化土强度的形成。
2 固化土的特性
2.1 固化土的三轴抗剪强度特性
土的强度特性一直是岩土工程研究的重点, 抗剪强度是土体抵抗剪切破坏的极限能力, 是土的重要力学性质之一, 土具有抵抗剪应力和剪切变形的能力, 并随着剪切应力的增加而增大, 当这种剪阻力达到某一极限值时, 土就发生剪切破坏。与粘性土相同, 固化土的抗剪强度也可以认为由两部分组成:一部分与土颗粒间的有效法向应力有关, 其本质是摩擦力, 另一部分当法向应力为零时抵抗土颗粒间的相互滑动的力, 通常称为粘聚力。固化土的强度指标取值是否正确, 将直接影响着工程的安全和使用寿命等。
2.2 固化土应力应变非线性本构关系
水泥基固化土是水泥及其添加剂和粘土混合经过一段时间后, 土和水泥水化物间发生一系列物理化学反应形成具有一定强度的固结体, 是一个复杂的多相体系, 内含大量随机分布的微孔隙和微裂缝等初始缺陷, 具有不均匀性。水泥基固化土的力学特性既不同于一般天然土也不同于岩石, 固化土在荷载作用下存在明显的弹性阶段, 而且塑性变形也较大。因此固化土的本构关系不能简单地沿用一般土的本构关系, 有必要通过对单轴和三轴试验结果进行分析, 建立符合固化土自身特点的本构模型。
2.3 三轴应力-应变特征
淤泥质土与固化剂混合后, 由于胶凝性水化物包裹和胶结土团粒、胶结性水化物或膨胀性水化物填充土团粒间孔隙、膨胀性水化物挤压和填充土团粒内孔隙而形成一定的结构, 固化土的结构性对其应力应变关系产生显著的影响。固化土试样在三轴试验过程中, 开始施加竖向应力后, 围压约束了固化土的横向鼓胀变形, 延迟了内部微裂缝的产生和发展, 竖向主应变增长缓慢, 应力应变曲线陡直、直至较高的应力值;此后, 固化土的塑性应变逐渐发展、应变增长率渐增, 应力应变曲线平缓地上升, 斜率渐减;当围压小, 固化土的胶结结构保持完整时, 应力应变曲线进入下降阶段, 曲线呈应变软化型, 并且随着围压的提高, 峰值应力和残余应力都有所增大, 软化趋势减弱;当围压大, 固化土的胶结结构发生破损时, 应力随应变增大而继续增加, 增加趋势变缓慢, 曲线呈应变硬化型。
摘要：本文分析了淤泥质土中腐殖酸的特性, 并且阐述了腐殖酸对水泥固化土固化过程的影响机理;从减薄双电层厚度、添加膨胀组分、提高早期强度、提高土壤PH值、裂解有机质大分子结构和调节水泥离子和粘土颗粒的活性的角度提出了固化淤泥质土的对策。
关键词：淤泥质土,固化,物理,力学性质
参考文献
抛石填海夹杂淤泥质土地基处理分析 第9篇
1 工程概况
某核电厂三面环山, 东南面临海。一期工程BOP区域以主厂区为界分为东西两个平台。
东平台BOP区域位于厂前区与主厂区1NI、1HM厂房之间, 其东侧为厂前区, 西侧为1NI和1HM厂房。为保持核岛、常规岛等建筑干施工的需要, 厂区内东、西各设有防渗墙两道。东平台BOP区域原始地貌为海域, 自然地面标高为-0.90～-0.2 m。
西平台BOP区域位于二期预留场地与主厂区2NI、2HM厂房之间, 其东侧为一期工程主厂区, 西侧为二期预留场。西平台部分BOP区域原始地貌为陆域, 自然地面标高为2.70～5.0 m;部分原始地貌为鱼塘, 鱼塘自然地面标高为0.30～0.90 m。
2 工程地质概况
该BOP场地曾经经过一次软基处理, 设计要求对淤泥软土层进行地基处理, 原处理方案为对不同区域分别采用回填强夯, 干挖淤泥回填强夯和插塑料排水板+堆载预压法三种方法处理。后由于施工工期进度要求, 取消了插塑料排水板+堆载预压法, 改为抛石挤淤, 但是由于现场施工并没有按照设计要求进行抛石回填挤淤, 而且抛填开山石 (土) 过程是一种无序的作业, 造成淤泥土层的流动、挤压, 形成无规则的“淤泥包”, 如BS60孔位 (其最大的厚度可达6.8 m) , 同时也形成填石厚度的不均匀, 在淤泥包的地段, 填石 (土) 厚度只有4.1 m (如BS60孔位处) , 而最大挤淤地板填石厚度达到15.0 m (如BS138孔位地段) , 相反其淤泥土厚度只有1.2 m, 这是典型的不规则抛石挤淤造成的后果。抛石 (土) 层与淤泥土层的总厚度, 最大可达20.3 m (在BS85孔位处) , 最小为10.2 m (在BS89孔位处) , 平均厚度为15.25m。考虑到核电厂BOP的重要性, 有必要进行第二次地基处理, 才能满足简单单体BOP的承载能力及变形要求。
3 地基处理方案比选
由于BOP场地内上部新近回填土层未固结, 且下伏软弱淤泥层, 且淤泥层厚薄不均, 应通过对建构筑物基础形式、工程费用、施工工期、使用质量等多方面综合考虑, 在诸多地基处理手段中, 选择最适宜本场地情况的处理方法。
如果采用高压旋喷方法进行处理, 费用高昂, 工期长, 工程项目难以承受。而且由于现场有大量填石层且厚度较厚, 无法进行插排水板固结或者挖除处理, 强夯置换方法由于回填层过厚, 置换墩将难以着底, 效果不能保证, 也不宜采用。因此二次地基处理只能针对淤泥上部的填石 (填土) 层进行强夯, 经过强夯处理之后的场地, 如果能够满足简单单体建构筑物的要求, 则可以直接采用处理后的地基做天然浅基础。对于沉降敏感的重要建构筑物, 则仍需采用桩基等其他地基处理方式;道路、浅沟等在地基处理后应总体沉降不大, 局部沉降较大处可后期采取其他措施处理。埋藏较深的廊道、对变形要求很高的地表管沟局部可采用旋喷桩、搅拌桩等地基处理方法。
4 强夯地基处理设计要求
强夯后被加固土层承载力特征值fak≥150kN/m2, 变形模量E0≥15MPa, 完工面标高8.20m。
强夯共分5 个区 (A、B、C、D 和E 区) , 相应的技术参数, 见表1。
其中C区HBY (厂区实验室) 和D区HBC (热机修间和仓库) 为带地下室结构, 可在基础设计时做三次地基处理, 现阶段只在建筑基坑开挖放坡范围进行强夯处理。
由于防渗墙已建成, 强夯施工过程中需要考虑对已有防渗墙的影响。考虑在防渗墙两边15 m附近强夯时, 在防渗墙迎夯面顶部处设置监测点, 对强夯时的振动进行监测, 控制最大振动速度<6 cm/s的标准。当外围的永久防渗结构施工完成以后, 再按照不同分区的设计要求进行强夯处理, 但处理边界应离开已有建筑物15 m。未强夯处采用换填垫层法处理, 先将未强夯的上部3 m厚的填土挖除, 再分层回填, 每次回填土厚度约30～35 cm, 用不小于25 t的振动压路机分层碾压, 每层不小于6～8遍, 使回填土压实系数λc≥0.94。
5 强夯检测
业主对核电BOP区域西平台及危险品库的强夯地基处理工程进行了检测, 其中BOP区域西平台范围包括A1区、A2区及D区, 合计面积约60000m2。
本次检测完成的工作量如下:
①压板静载试验共13点, 其中A1区5点, A2区3点, D区3点, 危险品库2点;
②瑞雷波法检测, 共检测42点, 其中A1区20点, A2区8点, D区6点, 危险品库8点。
5.1 压板静载试验:共完成压板试验
6点, 试验结果, 见表2
5.2 瑞雷波测试
共检测42个点, 其检测结果, 见表3。
5.3 检测结论
BOP区域西平台A1区、A2区、D区以及危险品库等强夯地基, 通过平板载荷试验、瑞雷波法等综合检测, 其地基承载力特征值fak≥150 kPa, 变形模量E0≥15 MPa, 满足设计要求。
6 结论
检测证明经过强夯处理后的场地能够满足简单单体BOP建构筑物的承载能力要求, 但是由于强夯仅仅解决了表面问题, 对于下卧淤泥层并没有处理, 因此工后的淤泥固结沉降难以避免。而且在现有加固回填层产生的竖向荷载作用下, 下卧淤泥层产生预压竖向排水固结, 但是由于没有水平排水通道, 竖向排水固结压缩沉降是一个非常漫长的过程, 后续如果发生较大的差异沉降, 将带来不小的维修工作量。因此对于处于临海的核电厂来说, 前期的软基处理非常重要的, 应该把握先机及早清除淤泥或者采用其他有效的软基处理方法, 一劳永逸, 为工程项目节省建造成本, 也可以减少后期维修工作量及费用。
注:表2变形模量是根据广东省《建筑地基基础检测规范》8.4.5公式E0=I0 (1-μ2) pb/s计算所得。
注:0.00m相当于黄海高程8.00m。
摘要：中国在建核电厂选址一般位于沿海地区, 因此BOP等辅助厂房一般面临着地基处理甚至是软土地基处理的问题。在抛石填海夹杂淤泥质土且下伏很厚淤泥层的复杂地基条件下运用高能强夯的地基处理方法, 能够基本满足核电厂BOP建构筑物的地基承载力要求。
关键词：抛石挤淤,高能强夯,地基检测
参考文献
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