夾淤泥層吹填土的快速固結(jié)試驗(yàn)研究

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1、夾淤泥層吹填土的快速固結(jié)試驗(yàn)研究南京工業(yè)大學(xué) 韓選江教授工程平面效果圖工程規(guī)劃圖1真空強(qiáng)排水動(dòng)力固結(jié)法簡(jiǎn)介動(dòng)力固結(jié)法以其工價(jià)低廉,施工簡(jiǎn)便而廣泛應(yīng)用于主要含粗粒土的地基處理工程中。然而,當(dāng)用該法處理夾雜飽和軟粘土的吹填土地基時(shí)卻極易產(chǎn)生“橡皮土”現(xiàn)象,尤其是地下水位較高時(shí),難以達(dá)到預(yù)期的效果。通過試驗(yàn)研究,設(shè)法將強(qiáng)夯法和真空強(qiáng)排水固結(jié)法有機(jī)結(jié)合起來,開發(fā)了“真空強(qiáng)排水動(dòng)力固結(jié)法”這項(xiàng)新技術(shù)。2該法的基本特點(diǎn)通過合理設(shè)置強(qiáng)排水系統(tǒng)來加速超靜水孔壓的消散,并逐漸提高松軟土體的強(qiáng)度和完成土體固結(jié)。由于動(dòng)載的反復(fù)作用及排水條件

2、的改善,軟土之上的水平排水體及上覆的土層又能使動(dòng)載作用產(chǎn)生的附加壓力保持一定的時(shí)間,從而促使軟土地基中的孔隙水快速消散且不斷地排出土體,地基強(qiáng)度不斷的得到提高。3、工程概述首鋼搬遷方案于2005年年初獲國(guó)務(wù)院批準(zhǔn),并列為國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目,河北省重點(diǎn)工程項(xiàng)目1號(hào)工程。擬建一期工程填海面積約12平方公里,填海規(guī)模居我國(guó)首位。該項(xiàng)目占地面積大、地質(zhì)情況復(fù)雜、處于新近吹填海灘上,無臨近工程可供參考,且工期緊迫。工程地理位置4擬建場(chǎng)地條件擬建廠區(qū)場(chǎng)地所處地貌單元屬于濱海淺灘,為灤河三角洲平原的沿海近岸。目前該場(chǎng)地已吹填完一期造地

3、面積,表層土主要是新近吹填含淤質(zhì)的高飽和海砂層,平均厚度約6m左右,局部區(qū)域厚度變化幅度很大。吹填土吹填中試驗(yàn)場(chǎng)地分區(qū)圖土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)層號(hào)土層名稱地層描述狀態(tài)干強(qiáng)度韌性層厚(m)地基壓縮模量ES(MPa)地基承載力特征值fak(kPa)1吹填土淺灰色,主要由粉砂、細(xì)砂組成,飽和。夾粉土薄層。松散4.40~7.50502粉質(zhì)粘土呈飽和、流塑狀態(tài),局部淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土0.2~7.63.5803細(xì)砂灰色,顆粒均勻,級(jí)配差,夾粘性土薄層。飽和松散-稍密1.30~8.004.51104細(xì)砂灰色,長(zhǎng)石-石英質(zhì),均粒,級(jí)配差,飽

4、和。中密-密實(shí)2.70~9.00141705-1粉質(zhì)粘土灰色,多具層理,含云母、貝殼碎片及少量腐植物。夾粉土、粉砂薄層。軟塑-流塑中中7.5~12.204.01205-2粉質(zhì)粘土同⑤-1土層軟塑中中4.70~8.106.01505-3粉土灰色含云母碎片,飽和。中密-密實(shí)低低4.00~4.507.01505-5細(xì)砂灰色,長(zhǎng)石-石英質(zhì),含云母及貝殼碎片,飽和。中密4.9016.02006粉質(zhì)粘土黃灰-黃褐-褐黃色,含云母及氧化鐵??伤苤兄?.7~11.78.02006-3粉土灰-灰褐色,含云母及 氧化鐵,飽和。密實(shí)低低2.

5、0102107細(xì)砂黃褐-褐黃色,含云母及氧化鐵,有粉砂薄層,飽和。中密-密實(shí)未穿透25.0250土體特性主要三大特點(diǎn):“不均勻性、欠固結(jié)、易液化”。本場(chǎng)地吹填土中夾泥皮及淤泥薄層普遍,工程特性差,且其下覆土層為厚度變化較大軟塑狀的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)粉土夾層。該吹填土土質(zhì)比一般吹填土還差。5試驗(yàn)?zāi)康母鶕?jù)2005年11月24日和12月8日,首鋼總公司召開的新建曹妃甸首鋼京唐鋼鐵廠地基處理方案專家討論會(huì)的意見:第一步實(shí)施對(duì)第②層粉質(zhì)粘土較厚的區(qū)域和夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的飽和吹填砂層,采用真空動(dòng)力固結(jié)法進(jìn)行地基處理,其目的是通

6、過該法實(shí)施地基處理,以加速地基固結(jié)與表層硬化,滿足后續(xù)施工場(chǎng)地需要。6試驗(yàn)方案試驗(yàn)小區(qū)夯區(qū)面積/m2第一遍夯第二遍夯第三遍夯夯點(diǎn)布置m單擊夯能kN·m擊數(shù)夯點(diǎn)布置m單擊夯能kN·m擊數(shù)夯點(diǎn)布置m單擊夯能kN·m擊數(shù)AⅠ-130×304.0×4.010004~54.0×4.015006~10AⅠ-250×504.0×4.010004~54.0×4.015006~84.0×4.020008~10AⅠ-330×304.0×4.010004~54.0×4.020006~84.0×4.030008~10AⅠ-430×305.0×

7、5.010004~55.0×5.025006~85.0×5.040008~106.1真空強(qiáng)排水方案對(duì)于強(qiáng)排水施工工藝,采用一排淺管與一排深管相間隔布置方案。深管管長(zhǎng)6m,淺管管長(zhǎng)3m,臥管間距為4m,井點(diǎn)管間距為4m。采用三遍降水和三遍強(qiáng)夯時(shí),可適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整,其目的是要將地下水位下降到地面以下2.5m至3.0m。真空強(qiáng)排水管網(wǎng)布置圖孔隙水壓力觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)6.2強(qiáng)夯能級(jí)的搭配方案及原則真空動(dòng)力固結(jié)施工工藝能級(jí)的搭配:在施工中采用了“由輕到重、少擊多遍”的施工工藝。在表層形成“硬殼層”。收錘標(biāo)準(zhǔn)收錘標(biāo)準(zhǔn):對(duì)于高飽和填土及軟粘土

8、,夯擊產(chǎn)生夯擊效應(yīng)十分敏感。在施工過程中,應(yīng)該控制夯擊次數(shù),避免破壞土體結(jié)構(gòu)。強(qiáng)夯現(xiàn)場(chǎng)圖片7強(qiáng)夯施工工藝本次試驗(yàn)在所劃分的四個(gè)小區(qū)分別進(jìn)行,各小區(qū)分別采用1500kN·m、2000kN·m、3000kN·m、4000kN·m不同能級(jí),分別采用“二降二夯”和“三降三夯”施工工藝進(jìn)行處理。確定了予力度標(biāo)準(zhǔn),按予力技術(shù)作用原理加以有效控

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