無(wú)填料加密法振沖加固砂類(lèi)土地基在工程實(shí)踐中的應(yīng)用

1、無(wú)填料加密法振沖加固砂類(lèi)土地基在工程實(shí)踐中的應(yīng)用             無(wú)填料加密法振沖加固砂類(lèi)土地基在工程實(shí)踐中的應(yīng)用周俊峰(河北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北石家莊050031)    摘  要：文章著重介紹一種加固處理砂類(lèi)土地基的方法無(wú)填料加密法及工程實(shí)例，并指出在實(shí)際工程中應(yīng)注意的問(wèn)題。    關(guān)鍵詞：無(wú)填料加密法；振動(dòng)加固；地基處理；工程施工1簡(jiǎn)介    振動(dòng)水沖法簡(jiǎn)稱(chēng)

2、振沖法，它是利用振沖器的強(qiáng)烈振動(dòng)和壓力水沖貫入到土層深度，使松砂地基加密，或在軟土層中填入碎石等無(wú)凝聚性粗粒料，形成強(qiáng)度大于周?chē)恋臉吨⒑驮鼗两M成復(fù)合地基，以提高地基整體強(qiáng)度的加固技術(shù)。    該方法最先于本世紀(jì)30年代由德國(guó)S.Steuerman首先提出，主要用于加密松散砂土地基。50年代末、60年代初該方法開(kāi)始用于加固粘性土和粉質(zhì)粘土地基，這就是目前廣為使用的振沖碎石樁復(fù)合地基加固技術(shù)。我國(guó)應(yīng)用振沖法始于1977年，十多年來(lái)該方法已得到迅速推廣，在建筑工程、電力、水利、交通等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2加固機(jī)理    砂類(lèi)土振沖加密

3、，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是利用松砂在振動(dòng)荷載作用下，顆粒重新排列，體積縮小，變成密砂的特性。    在動(dòng)荷載作用下砂土抗剪強(qiáng)度為：    =（）tg式中砂土所受的正應(yīng)力    砂土所在位置的超靜孔隙水壓力    ø砂土的內(nèi)摩擦角    當(dāng)振沖器在加固砂土?xí)r，不斷增長(zhǎng)，使趨近，此時(shí)導(dǎo)致砂土抗剪強(qiáng)度為零。砂土結(jié)構(gòu)遭到破壞，出現(xiàn)砂土液化現(xiàn)象。砂土液化以后，在上負(fù)荷重力和振動(dòng)作用下，砂土顆粒又重新排列，使砂土孔隙比減少，相對(duì)密度增加，承載力提高。

4、    振沖過(guò)程使砂基受到以下3種加密作用。    a. 振擠作用是振沖器的水平振動(dòng)力通過(guò)土的骨架傳遞將周?chē)翑D壓密實(shí)。    b. 振浮作用是通過(guò)振沖器振動(dòng)使周?chē)馏w內(nèi)超孔隙水壓力升高，促進(jìn)土粒間結(jié)構(gòu)力破壞再形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)形式。    c. 固結(jié)作用是在砂土上覆有效應(yīng)力作用下，超孔隙水壓力消散時(shí)產(chǎn)生排水固結(jié)壓密。3應(yīng)用條件    應(yīng)用無(wú)填料加密法振沖加固砂類(lèi)土地基，從粉細(xì)砂到含礫粗砂，只要小于0.005 mm的粘力含量不超過(guò)10%，均可得到顯著

5、的擠密效果。4工程實(shí)例4.1工程項(xiàng)目簡(jiǎn)介2k=100 kPa。    c. 第三層含礫粗砂層，灰白色，稍濕，稍密中密，層厚在3.84.4 m之間，屬中密砂，fk=170 kPa。    d. 第四層粉土，淡黃褐色，稍濕，巖性均一，屬中壓縮性土，fk=180 kPa。該層未全部揭露?？碧綀?chǎng)地區(qū)域內(nèi)未見(jiàn)地下水，無(wú)地震液化現(xiàn)象。4.2加固方案選擇    地基處理原則是既要技術(shù)上可靠，經(jīng)濟(jì)上合理，又能滿(mǎn)足施工進(jìn)度的要求；此外，還應(yīng)注意節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，避免因地基處理對(duì)地面水和地下水產(chǎn)生污染，振動(dòng)噪音對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)

6、生不良影響等。    根據(jù)設(shè)計(jì)要求，該工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk140 kPa，基坑開(kāi)挖后經(jīng)檢測(cè)，判定其地基fk<100 kPa，不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。解決該問(wèn)題有2條途徑：其一，修改設(shè)計(jì)，加大基礎(chǔ)面積；其二，進(jìn)行地基處理，以保證和提高地基承載力。經(jīng)綜合比較，決定采用后者更為穩(wěn)妥、經(jīng)濟(jì)。    處理松散砂土地基的方法、種類(lèi)很多，較常用的有：強(qiáng)夯法、振沖法、樁基、灌漿法、高壓噴射法、電動(dòng)化學(xué)灌漿法等。依據(jù)各種方法自身所具備的不同特點(diǎn)以及本工程具體情況，經(jīng)認(rèn)真分析、充分論證，在滿(mǎn)足“安全、適用、經(jīng)濟(jì)、合理”的原則基礎(chǔ)上，提出采用無(wú)填料加

7、密法振沖加固該工程地基。該方法優(yōu)點(diǎn)有：施工機(jī)具簡(jiǎn)單，操作方便；加固質(zhì)量容易控制，效果明顯；無(wú)需其它材料，就地加密，施工速度快，工期短；工程造價(jià)低，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。4.3工程設(shè)計(jì)k=170 kPa，是較好的持力層。因此，第二層3.6 m厚的松散中砂層就是本工程需進(jìn)行加固處理的土層。    根據(jù)施工機(jī)械的特點(diǎn)，為保證加固層表面的密實(shí)性，依據(jù)火力發(fā)電廠(chǎng)地基振沖法處理技術(shù)規(guī)定的要求，應(yīng)在基底以上保留1 m左右的振密效果不穩(wěn)定樁頭（即非振密段），待基礎(chǔ)施工時(shí)予以清除。    該工程實(shí)際施工處理深度為-1.3-6.1 m。樁位布置 

8、   樁位布置與加固的目的和要求有關(guān)，它取決于土的性質(zhì)、振沖器的性能、加密施工工藝和加密標(biāo)準(zhǔn)等因素。    該工程設(shè)計(jì)要求加固后的地基fk140 kPa2.72.9的資料得出：“距振沖器中心1 m以?xún)?nèi)加密效果最好，2.0 m以外砂土基本不受影響”。同時(shí)又考慮到振沖器施工時(shí)振沖點(diǎn)由于砂的振實(shí)塌陷而在地面形成凹坑這一特點(diǎn)，樁位布置采用沿條形基礎(chǔ)方向等腰三角形布置。詳見(jiàn)圖1。4.4施工工藝    施工順序采用沿基礎(chǔ)方向順序依次施工，采用該方案施工，共打工程樁352個(gè)，實(shí)際施工工期4 d，比計(jì)劃工期提前6 d完成施工工作。

9、4.5試驗(yàn)、檢測(cè)及評(píng)價(jià)    該工程因場(chǎng)地等客觀(guān)條件的限制，在充分考慮到場(chǎng)地地基土均勻性好、層位穩(wěn)定、水平方向變化小等客觀(guān)地質(zhì)條件的前提下，距建筑物1號(hào)軸線(xiàn)外側(cè)8 m處，與工程樁要求完全相同的條件下布置一試樁區(qū)。共打試驗(yàn)樁7根，試驗(yàn)樁樁位布置詳見(jiàn)圖3。    考慮到場(chǎng)地地層勘探深度內(nèi)未見(jiàn)地下水，地層含水量不高，經(jīng)振沖加固處理后的砂性土地基能在較短時(shí)間內(nèi)排水固結(jié)等特點(diǎn)，經(jīng)振沖加密施工24 h后，測(cè)得樁心、樁間標(biāo)貫數(shù)據(jù)共5組，每組標(biāo)貫數(shù)據(jù)在基底以下處理深度范圍內(nèi)的平均值見(jiàn)表1。    由表1中數(shù)值可看出，不論樁心還是樁間，其標(biāo)貫數(shù)值級(jí)差很小，這說(shuō)明使用該方法加固后的地基土均勻性較好。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析后得知，處理后的地基土的平均標(biāo)貫擊數(shù)為13擊，比處理前的平均標(biāo)貫擊數(shù)6擊提高了117%，fk由處理前的不足100 kPa提高到230 kPa，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)對(duì)承載力的要求。5結(jié)語(yǔ)    采用上述處理砂類(lèi)土地基的方法時(shí)，在實(shí)際工程中還應(yīng)注意造孔速度和深度與地層含水量的大小、地下水位的高低有著直接關(guān)系。地下水位高、地層含水量大，振沖加固時(shí)