第6期总第404期
水运工程
Port&WaterwayEngineering
No.6
Jun.2007SerialNo.404
港口工程不同软基处理方法适用性比较
金鸿亮
(营口港工程监理咨询有限公司,辽宁营口115007)
摘
要:阐述软基加固处理的各种方法,如排水固结法、强夯法、挤密法、置换法、注浆加固法、加筋法。对各种方法
所采取的不同工艺进行比较,供港口工程结合实际选用。
关键词:软基;处理方法;比较;选用中图分类号:U655
文献标识码:B
文章编号:1002-4972(2007)06-0075-03
AdaptabilityComparisonAmongDifferentTreatmentMethod
forSoftGroundinPortEngineering
JINHong-liang
(YingkouPortEngineeringSupervisionConsultantsCo.,Ltd.,Yingkou115007,China)
Abstract:Alltreatmentmethodsforsoftgrounds,includingconsolidationbydrainage,dynamictamping,
stabilizationbydensification,replacementmethod,consolidationbygrouting,expoundedandcompared,toprovideabasisforselectionofpropermethod.
andreinforcingmethod,are
Keywords:softground;treatmentmethod;comparison;selection
经过几十年的不断发展,软土地基处理方法已经有多种,并且新方法、新材料、新工艺不断涌现。在我国,地基处理的发展大致经历以下几个阶段:第一阶段是20世纪50年代初期,主要的加固方法是换土法;第二阶段是从50年代后期到60年代末,以排水法(包括砂井预压法)
为代
黏性土中的水排出,从而提高土体的固结度及地基的承载力。排水固结法通常由排水系统和加压系统组成。根据排水和加压系统的不同,排水固结法具体又可分为:堆载法、超载预压法、真空预压法、真空联合堆载预压法、砂井法、袋装砂井等表1。
表1
方法堆载法
表;70年代后期是第三阶段,碎石桩法(或振冲置换法)
在软土地基加固中占主导地位。目前,
排水固结法的排水、加压系统比较
排水系统
加压系统堆载荷载
堆载荷载超过设计载真空荷载
真空荷载、堆载荷载堆载荷载堆载荷载
地基处理的方法多种多样,具体讲可以分为排水固结法、强夯法、挤密法、置换法、注浆加固法以及加筋法等[1-2]。
采用砂井或袋装砂井等
超载预压法砂井或袋装砂井等真空预压法砂井或袋装砂井等真空联合堆
砂井或袋装砂井等普通砂井
1排水固结法
排水固结法是指在地基中打入砂井或塑料排
载预压法砂井法
水板,然后在上部采用堆载预压或真空预压,使
袋装砂井法袋装砂井
收稿日期:2007-04-03
作者简介:金鸿亮(1981-),男,助理工程师,从事港口监理工作。
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水运工程2007年
在排水固结法中,真空预压法具有快速、经济的特点,近几年应用发展异常迅速。另一个常用的方法就是堆载预压或超载预压法。虽然真空预压与堆载预压(或超载预压)
都是通过减小孔
隙水压力而使土的有效应力增加,但两者加固地基的机理并不相同,由此引起的地基变形、强度增长的特性和影响因素也不尽相同,表2从几个方面对真空预压和堆载预压进行了比较。
表2
真空预压和堆载预压的比较
项目真空预压
堆载预压
土中总应力不变,随着相对超静总应力增加,随着超静孔隙应力
孔隙水压力的消散而使有效水压力的消散而使有效应力应力增加
增加
剪切抽真空过程中,剪应力不增加载过程中剪应力增加,可
破坏加,不会引起土体剪切破坏能引起土体剪切破坏加载速率
不必控制加载速率
需控制加载速率
侧向预压区土体产生指向预压区加载时预压区土体产生向外变形中心的侧向变形
的侧向变形强度土体固结,有效应力提高,土体固结,有效应力提高,
增长
土体强度增长,无剪切蠕变土体强度增长,受剪切蠕变
影响
影响
固结与土体渗透系数、竖向排水与土体渗透系数、竖向排水速度体以及边界排水条件有关体以及边界排水条件有关加固抽真空作用的强度、竖向排主要与堆载面积和荷载大小深度
水体、土体的孔隙分布以及边界条件有关
有关
地下降低地下水位,地下水位的
水位
降低将使相关土层产生排水地下水位不变化固结
排水固结法适用于处理厚度较大的饱和软黏土和港口吹填淤泥地基,但对于有深厚泥炭层的地基要慎重应用。
2强夯法
强夯法又称动力固结法,是一种通过反复利
用落锤产生的巨大夯击能,在地基中产生冲击波和动应力,对地基土体强行挤密,以达到减小土体压缩性、提高土体强度、消除湿陷性黄土的湿陷性,从而提高砂土地基的抗液化能力的方法,主要适用于碎石土、砂土、粉土、黏性土、杂填土及素填土等地基,也可以用来处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基。
强夯法具有适用土类广、施工设备简单、施
工方便、节省劳力、施工周期短、节约材料、施工费用低等优点,并且在营口港的工程实践中已经取得了非常丰富的施工经验,因此在营口港四期工程后方地基加固过程中大面积采用。但对于含水率很高的淤泥质土,此法应慎用。
3挤密法
挤密法是通过振密、挤密进行土质改良,使
土体密实,从而达到提高抗剪强度和减小压缩性目的的一种方法。挤密法又可分为两种情况:一种是不加填料,另一种是加填料(如碎石桩挤密法等)。
挤密法加固软弱地基有其独特的优点,如:加固深度大且直接作用于软弱土的部位,对不均匀天然地基适应性强,施工机具简单,不需水泥和钢材等。通常挤密法会与其它方法结合使用。振冲挤密法在营口港一港池矿石堆场地基加固中
使用效果较为理想,也积累了一定的施工经验,在营口港四期工程淤泥集中区局部采用此法进行加固。
4置换法
置换法又称换填法,是以优质土置换软弱土
体或不良土体,分层碾压或压实。该方法具体包括机械碾压、重锤夯实、平板振动、强夯挤淤以及爆破等不同原理。
机械碾压法、重锤夯实法以及平板振动法常用于浅层不大于3m的软土地基,对于湿陷性黄土地基或大于5m的软基则不宜采用此法;强夯挤淤置换法适用于厚度较小的淤泥或淤泥质地基;
爆破置换法则适用于饱和净砂、非饱和但经灌水饱和的砂、粉土和湿陷性黄土地基。
目前,单独使用置换法来处理软土地基已经不常见,通常是结合其它方法如强夯法等一起使用,如在营口港三期集装箱后方预留发展用地的局部地基处理就采用强夯石渣桩置换处理的方法。
5注浆加固法
注浆加固法是将能固化的浆液注入地基土体,
以改善地基土体的物理力学性质,达到地基加固
第6期金鸿亮:港口工程不同软基处理方法适用性比较77
处理的目的。按照灌浆机理的不同,可以分为以下几类:
1)渗入型注浆:浆液渗入软土的孔隙或裂缝
之中,与软土一起固结为一整体,而地基土层结构基本不受扰动和破坏。该方法适用于存在孔隙或裂缝的地基土层。
2)劈裂灌浆:在较高的灌浆压力作用下,浆
液将克服地基中的初始应力和土体抗拉强度,使土体沿垂直于主应力的平面或土体强度最薄弱的的平面上发生劈裂,进而使渗入注浆法不可灌入的土体可顺利实施灌浆,增加浆液扩散范围,达到软土地基加固的目的。
3)压密灌浆:在地基中灌入较浓的浆液,浆
液迫使注浆点附近土体压密而形成浆泡。随着浆泡的增大,灌浆压力也增大,从而产生较大的上抬力。压密灌浆是用浓浆液置换和挤密土体的过程。
4)电动化学灌浆:在地基中插入金属电极并
通以直流电,借助电渗作用,将浆液注入土体中;或将浆液注入电渗区,通过电渗使浆液均匀扩散,以提高灌浆效果。
灌浆法主要适用于岩基、砂土、淤泥、淤泥质黏土、粉土等地基。
6加筋法
加筋法是指在地基土体中设置水平向筋体,
通过土体与筋体间的摩擦作用,使筋体承受拉力,而筋间土体则承受拉应力和剪应力,进而使加筋土中筋体和土体都能较好发挥自己的潜能,达到提高地基稳定性减小沉降目的的一种软基处理方法。
加筋法使用的材料可分为典型不可伸长材料(如金属、塑料条、土工格栅等)
和典型可伸长材
料(如天然或合成纤维、土工织物等)两类。
由于加筋法要求土粒能够提供较高的剪切力,故一般宜选用摩擦角!=35°,且粒径大于0.08mm的土粒不少于总量的85%的土体作为加筋土。而黏性土由于其抗剪强度低(尤其是不排水抗剪强度),且不易排水,故不宜选用。
7结语
以上只是几种常用的方法,现在新的方法层
出不穷,如热力学法、爆破法等,但任何一种方法都有它的特定适用范围,不可能通用于所有类型的地基加固。但是,若能合理地联合使用两种或多种方法,任何棘手的地基问题都能迎刃而解。如在一港池矿石堆场的加固过程中就成功地联合使用了振冲挤密、真空预压、堆载预压、振冲置换等多种方法,经过处理后的堆场地基完全满足了设计的要求。
在营口港四期工程软土地基加固过程中,在地基处理方法的选择上,笔着建议综合预期处理效果、材料来源和消耗、施工机具和进度、对周围环境的影响和造价等因素来考虑,从中选出最合适的方案。
另外一个值得注意的问题是,在大多数地基处理工程中,往往对前期地质勘察做得非常详细,
但对工程后期的监测做得不够,通常只是注意了地基的强度而忽略了其变形,这样,地基以后的使用安全性得不到很好的保证[2]。
参考文献:
[1]
麦远俭,唐敏,董志良.水运工程软基处理技术的发展与应用[J].水运工程,1999(10):20-26.[2]
于志强,李卫,闫澍旺.有关软土地基加固设计若干问题的讨论[J].中国港湾建设,2005(6):26-28.
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