夹淤泥层吹填土的快速固结试验研究

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1、1夹淤泥层吹填土的快速夹淤泥层吹填土的快速固结试验研究固结试验研究南京工业大学韩选江教授南京工业大学韩选江教授2工程平面效果图工程平面效果图3工程规划图41 真空强排水动力固结法简介真空强排水动力固结法简介u动力固结法以其工价低廉，施工简便而动力固结法以其工价低廉，施工简便而广泛应用于主要含粗粒土的地基处理工广泛应用于主要含粗粒土的地基处理工程中。程中。u然而，当用该法处理夹杂饱和软粘土的然而，当用该法处理夹杂饱和软粘土的吹填土地基时却极易产生吹填土地基时却极易产生“橡皮土橡皮土”现现象，尤其是地下水位较高时，难以达到象，尤其是地下水位较高时，难以达到预期的效果。预期的效果。u通过试验研究，设

2、法将强夯法和真空强通过试验研究，设法将强夯法和真空强排水固结法有机结合起来，开发了排水固结法有机结合起来，开发了“真真空强排水动力固结法空强排水动力固结法”这项新技术。这项新技术。52 该法的基本特点 u通过合理设置强排水系统来加速超通过合理设置强排水系统来加速超静水孔压的消散，并逐渐提高松软静水孔压的消散，并逐渐提高松软土体的强度和完成土体固结。土体的强度和完成土体固结。u由于动载的反复作用及排水条件的由于动载的反复作用及排水条件的改善，软土之上的水平排水体及上改善，软土之上的水平排水体及上覆的土层又能使动载作用产生的附覆的土层又能使动载作用产生的附加压力保持一定的时间，从而促使加压力保持一

3、定的时间，从而促使软土地基中的孔隙水快速消散且不软土地基中的孔隙水快速消散且不断地排出土体，地基强度不断的得断地排出土体，地基强度不断的得到提高到提高。63、工程概述u首钢搬迁方案于首钢搬迁方案于2005年年初获国务年年初获国务院批准，并列为国家重点工程项目，院批准，并列为国家重点工程项目，河北省重点工程项目号工程。拟河北省重点工程项目号工程。拟建一期工程填海面积约建一期工程填海面积约12平方公里平方公里，填海规模居我国首位。填海规模居我国首位。u该项目该项目占地面积大、地质情况复杂、占地面积大、地质情况复杂、处于新近吹填海滩上，无临近工程处于新近吹填海滩上，无临近工程可供参考，且工期紧迫可供

4、参考，且工期紧迫。7工程地理位置84 拟建场地条件拟建场地条件 u拟建厂区场地所处地貌单元属于滨拟建厂区场地所处地貌单元属于滨海浅滩，为滦河三角洲平原的沿海海浅滩，为滦河三角洲平原的沿海近岸。目前该场地已吹填完一期造近岸。目前该场地已吹填完一期造地面积，表层土主要是新近吹填含地面积，表层土主要是新近吹填含淤质的高饱和海砂层，淤质的高饱和海砂层，平均厚度约平均厚度约6m左右左右，局部区域厚度变化幅度很，局部区域厚度变化幅度很大。大。910 吹填土吹填中试验场地分区图深 层 变 形 观 测 点（试 验 前，试 验 后、）孔 隙 水 压 力 试 验 点()载 荷 板 试 验 点()静 力 触 探 试

5、 验 点(夯 前，夯 后）标 准 贯 入 试 验 点(夯 前，夯 后）面 积 3 03 0图 例：面 积 3 03 0面 积 3 03 0面 积 5 05 0详 勘 钻 孔 点(）土层物理力学性质指标层号土层名称地层描述状态干强度韧性层厚(m)地基压缩模量ES（MPa）地 基承载力特征值fak(kPa)1吹填土浅灰色，主要由粉砂、细砂组成，饱和。夹粉土薄层。松散4.407.50502粉质粘土呈饱和、流塑状态，局部淤泥质粉质粘土0.27.63.5803细砂灰色，颗粒均匀，级配差，夹粘性土薄层。饱和松散-稍密1.308.004.51104细砂灰色，长石-石英质，均粒，级配差，饱和。中密-密实2.7

6、09.00141705-1粉质粘土灰色，多具层理，含云母、贝壳碎片及少量腐植物。夹粉土、粉砂薄层。软塑-流塑中中7.512.204.01205-2粉质粘土同-1土层软塑中中4.708.106.01505-3粉土灰色含云母碎片，饱和。中密-密实低低4.004.507.01505-5细砂灰色，长石-石英质，含云母及贝壳碎片，饱和。中密4.9016.02006粉质粘土黄灰-黄褐-褐黄色，含云母及氧化铁。可塑中中6.711.78.02006-3粉土灰-灰褐色，含云母及氧化铁，饱和。密实低低2.0102107细砂黄褐-褐黄色，含云母及氧化铁，有粉砂薄层，饱和。中密-密实未穿透25.025013土体特性u

7、主要三大特点：主要三大特点：“不均匀性、欠固不均匀性、欠固结、易液化结、易液化”。本场地吹填土中夹。本场地吹填土中夹泥皮及淤泥薄层普遍，工程特性差，泥皮及淤泥薄层普遍，工程特性差，且其下覆土层为厚度变化较大软塑且其下覆土层为厚度变化较大软塑状的淤泥质粉质粘土和淤泥质粉土状的淤泥质粉质粘土和淤泥质粉土夹层。该吹填土土质比一般吹填土夹层。该吹填土土质比一般吹填土还差。还差。145 试验目的u 根据2005年11月24日和12月8日，首钢总公司召开的新建曹妃甸首钢京唐钢铁厂地基处理方案专家讨论会的意见：第一步实施对第层粉质粘土较厚的区域和夹淤泥质粉质粘土的饱和吹填砂层，采用真空动力固结法进行地基处理

8、，其目的是通过该法实施地基处理，以加速地基固结与表层硬化，满足后续施工场地需要。6 试验方案试验小区夯区面积/m2第一遍夯第二遍夯第三遍夯夯点布置m单击夯能kNm击数夯点布置m单击夯能kNm击数夯点布置m单击夯能kNm击数A-130304.04.01000454.04.01500610A-250504.04.01000454.04.01500684.04.02000810A-330304.04.01000454.04.02000684.04.03000810A-430305.05.01000455.05.02500685.05.04000810166.1 真空强排水方案u对于强排水施工工艺，采

9、用对于强排水施工工艺，采用一排浅一排浅管管与与一排深管一排深管相相间隔间隔布置方案。深布置方案。深管管长管管长6m，浅管管长，浅管管长3m，卧管间，卧管间距为距为4m，井点管间距为，井点管间距为4m。采用。采用三遍降水和三遍强夯时，可适当进三遍降水和三遍强夯时，可适当进行调整行调整，其目的是要将地下水位，其目的是要将地下水位下降到地面以下下降到地面以下2.5m至至3.0m。17真空强排水管网布置图18孔隙水压力观测现场196.2 强夯能级的搭配方案及原则u真空动力固结施工工艺真空动力固结施工工艺 能级的搭配能级的搭配：在施工中采用了在施工中采用了“由轻到重、由轻到重、少击多遍少击多遍”的施工工

10、艺。在表层的施工工艺。在表层形成形成“硬壳层硬壳层”。20收锤标准收锤标准 收锤标准收锤标准：对于高饱和填土及软粘对于高饱和填土及软粘土，夯击产生夯击效应十分土，夯击产生夯击效应十分敏感。在施工过程中，应该敏感。在施工过程中，应该控制夯击次数，避免破坏土控制夯击次数，避免破坏土体结构。体结构。21强夯现场图片227 强夯施工工艺 u本次试验在所划分的四个小区分别进本次试验在所划分的四个小区分别进行，各小区分别采用行，各小区分别采用1500kNm、2000 kNm、3000 kNm、4000 kNm不同能不同能级，分别采用级，分别采用“二降二夯二降二夯”和和“三降三降三夯三夯”施工工艺进行处理施

11、工工艺进行处理。u确定了予力度标准，按予力技术作用确定了予力度标准，按予力技术作用原理加以有效控制，确保预沉降实现，原理加以有效控制，确保预沉降实现，为消除吹填土大部分后期沉降提供保为消除吹填土大部分后期沉降提供保证。证。8 加速度实验方案设计u根据加速度测试的目的及要求，选根据加速度测试的目的及要求，选取取2000、3000、4000kNm三个能级进三个能级进行试验。行试验。地震仪夯点传感器1 2 345678910测线24加速度测试现场259 检测手段及结果分析本工程主要采取如下几个检测本工程主要采取如下几个检测手段：手段：1、标准贯入试验、标准贯入试验2、静力触探试验、静力触探试验3、孔

12、隙水压力观测、孔隙水压力观测4、加速度试验、加速度试验5、静力载荷试验、静力载荷试验9.1标准贯入试验检测结果对比分析108642051015202530 夯前 夯后 深度(m)N63.5(击)108642051015202530 夯前 夯后 深度(m)N63.5(击)夯击能3000kNm夯击能4000kNm A1试验区夯前夯后标贯试验对比曲线图试验区夯前夯后标贯试验对比曲线图9.2 静力触探试验对比分析A1-3试验小区静力触探试验试验小区静力触探试验9.3 孔隙水压力观测结果与分析02468101214161820220510152025303540455055超孔隙水压力/kPa时间/d

13、3m 5m7m9mA1-3试验小区超静孔压消散曲线试验小区超静孔压消散曲线 299.4 加速度试验测试结果分析加速度试验测试结果分析u根据试验测得的夯点不同距离处的根据试验测得的夯点不同距离处的最大加速度和速度值与地震烈度表最大加速度和速度值与地震烈度表的规律对比，推算结果按地震烈度的规律对比，推算结果按地震烈度度评定，则强震作用影响的水平度评定，则强震作用影响的水平距离按距离按2000 kNm、3000 kNm和和4000 kNm的能量的大小，可分别控制在的能量的大小，可分别控制在50m、55m和和60m范围范围。309.5 载荷板试验结果与分析载荷板试验结果与分析u针对试验目的是为了测试地

14、基土的针对试验目的是为了测试地基土的承载力，所以采用了浅层平板载荷承载力，所以采用了浅层平板载荷试验。试验成果表明，试验。试验成果表明，A-1A-4四个试验小区的四个试验小区的12台台(每小区每小区3台台)载荷试验仪器所确定承载力特载荷试验仪器所确定承载力特征值都达到了预期的设计要求。征值都达到了预期的设计要求。31载荷试验现场10 试验效果分析:图中地面比孔隙水压力和深层变形测试仪器埋设位置低50公分，这就是加固效果。33结论u采用采用“真空强排水动力固结法真空强排水动力固结法”这这项新技术来处理新近吹填的夹淤质项新技术来处理新近吹填的夹淤质层吹填软土，可以有效解决诸如层吹填软土，可以有效解决诸如地地下水位高、含水量大、淤泥质土层下水位高、含水量大、淤泥质土层中孔隙水不易消散中孔隙水不易消散等问题，在设计等问题，在设计施工参数时应匹配合理且要准确地施工参数时应匹配合理且要准确地控制予力度指标，这样就能达到预控制予力度指标，这样就能达到预期的处理效果。期的处理效果。34谢谢各位专家谢谢各位专家!