高真空击密法加固技术在吹填土地基中的应用

2015-07-21 93 0

  前言

  近年来,由于我国工业的不断发展以及技术的不断进步,促进了各种地基处理技术的发展。为满足工程建设的需要,我国引进、发展了许多地基处理新技术。高真空击密法是软地基处理的一种新方法,它是将高真空排水与强夯击密两道工序相结合,对软土地基进行交替、多遍处理的一种方法。下文就高空机密法进行探析。

  一、吹填土地基的概述

  吹填土是软土的一种,很多软土的处理方法都适用于吹填土。一般意义上吹填土就是在整治和疏通江河航道时,用挖泥船和泥浆泵把江河和港口底部淤积的泥砂通过水力吹填而形成的沉积土。填海造陆工程一般采用干填法和吹填法两种方式,干填法采用挖方的形式,已形成一套较完善的处理方法;而吹填材料最理想的就是中粗砂,已有相应的处理方案,取得了一定的成绩。然而在很多地方,由于砂源紧缺和建设深港口的需要,不得不采用近海新近沉积的海底软土(粘性土)作为吹填料,由于吹填土是由水力吹填形成的,因此其成分和分布规律与所吹填的泥砂来源及吹填时的水力条件有着密切的关系。

  吹填土一般具有以下几个特性:(1)强度低:由于吹填土沉积时间短,在自重作用下固结尚未完成,仍处于欠固结状态。一般而言,吹填土具有孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的工程特性。(2)均匀性差:由于吹填物质来源的不同及水力分选的作用,吹填土土性变化较大。(3)含水量高:吹填区一般均位于江、河、湖、海附近,吹填土与地表水的水力联系十分紧密,地下水埋深很浅。大多数吹填土天然含水量较高,一般呈软塑到流塑状态。

  现如今,国内外出现了很多适用于吹填土的处理方法,这些方法主要从物理和化学两个方面来改善吹填土的工程性质。物理的方法主要是通过对土体进行冲击或者使土体内出现压差,以此排出孔隙水,比较典型的是强夯法、堆载预压法、真空预压法以及基于真空预压法出现的真空动力固结法、高真空击密法、全封闭立体式真空降水法,还有打入预制桩法、换土垫层法、加筋法等;另一类是化学的方法,该方法就是在吹填土中添加外加剂,外加剂与土体中的物质成分发生反应,使土体固结。比较典型的方法是深层搅拌法、粉喷桩法等。

  二、高真空击密法介绍

  1.基本原理

  “高真空击密法”软土地基处理方法是一种快速加固软土地基的新技术,它是通过数遍的高真空压差排水,并结合数遍合适的变能量击密,达到降低土层的含水量、提高密实度和承载力、减少地基工后沉降和差异沉降量的目的。

  2.工法特点

  (1)对饱和土夯前先进行高真空排水,属于主动排水,可有效减小土的饱和度,增加夯击效率,同时减小产生的超孔隙水压力。相对地塑料板属于被动排水,由于没有外荷载作用,无法形成水头梯度达到夯前排水的目的。

  (2)渗透系数较小的软土,在适当夯能的作用下,土中出现的微裂缝可增加土的渗透性能,产生的超孔隙水压力在再一次真空“压差”的作用下可进一步增加排水效果。可实施第二、第三遍高真空排水,甚至夯击与排水同时进行的排水工序。多遍高真空击密排水最终以达到降低饱和软土含水量为目标。

  (3)由于第二次高真空作用,使第一遍强夯产生的孔隙水压力快速消散,使2遍强夯间隙时间大大缩短,从而使工期与普通强夯法相比不但不增加,反而大大缩短。

  (4)加固施工后上部较差的软弱地基形成理想的超固结层,结合道路结构层可满足重型设备的行驶要求。

  (5)真空排水导致地下水位下降,对深层地基具有降水预压作用。

  三、高真空击密法加固技术在填土地基中的应用

  高真空击密法是对软土地基进行交替、多遍处理的一种方法。高真空击密法是通过对需处理的软土体施加数遍高真空,并与之结合施加数遍相应的变能量击密,达到降低土体含水量,提高土体密实度和承载力,减少地基的工后沉降与异沉降量的地基处理方法。该法结合了真空降水、强夯两种工法的优点,夯前先进行真空降水,降低吹填土的含水量,提高表层土强度使机械设备能很快地具备进场条件。高真空击密法适合黏粒土含量低于50%、塑性指数小于10的粉质黏土、砂性土,对于粘粒土含量大于50%的黏性土和淤泥质土工效较低。

  1.真空击密法对饱和软土的加固机理

  (1)高真空排水对饱和软土的固结作用。第一遍高真空排水固结:通过特制与安设的高真空排水设备的排水,可迅速在所需处理的土体范围内生产高真空,促使孔隙水和孔隙气体快速排出而导致土体固结。压力差排水固结:第一遍高真空排水后实施的高能强夯,使所处理的土体在强夯产生的压缩波作用下形成超孔隙水压力和在剪切波作用下产生剪切破坏而形成渗水通道。在随之而插入的高真空管作用下产生孔隙水压力差而加速孔隙水排出与超孔隙水压力消散,进一步导致土体的排水固结。

  (2)孔隙水快速排出和超孔隙水压力快速消散下的高能强夯固结作用。由于每遍的高能强夯是在高真空排水及已对土体产生一定的排水固结的基础上叠加进行的,此时土的含水量大为降低,密实度已有所提高。因此施加强夯后夯击效应得以迅速提高,土的密实度得以快速增大。高真空排水与高夯能击密的互相配合与共同循环作用,使饱和软土体在短时间内迅速形成低含水量、高密实度的硬壳层,满足建筑物对地基土的荷载与沉降要求。

  2.高真空击密法加固处理的特征

  (1)单位面积施工工期为10~25天,是其它常规方法的1/3~1/2;

  (2)工程造价低,一般仅为常规工法的40%~80%;

  (3)通过特有工艺可有效控制软土的含水量、密实度、工前沉降与差异沉降,快速提高土体的承载力,达到施工质量可控;

  (4)可克服真空度沿塑料排水板深层衰减及塑料排水通道存在工后沉降较大的缺陷,以及克服一般强夯法对饱和软土施工易生产“弹簧土”的缺陷。

  结语

  根据上文阐述可知,文中结合吹填土地基工程,简要分析了高真空击密法这种物理处理方法,该法使吹填土排水固结,降低土体含水量,提高土体强度,以满足工程场地的要求。因此,在工程应用上,应根据建筑物对地基的承载力及变形要求,综合考虑技术、经济和工期等各方面选择适宜的地基处理方法。

  参考文献:

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