吳加武

摘 要：結(jié)合粵東某港口工程動(dòng)力排水固結(jié)法的工程實(shí)踐，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及檢測(cè)數(shù)據(jù)，綜合分析了該新型工法的作用機(jī)理、設(shè)計(jì)原則、變形特征、孔壓變化規(guī)律及加固效果等，為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力排水固結(jié)法 港口工程 變形特征 加固效果

1.引言

動(dòng)力排水固結(jié)法是在傳統(tǒng)的強(qiáng)夯法和堆載預(yù)壓法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型軟土地基處理新技術(shù)，具有投資低、工期短的特點(diǎn)。該工法已有十余年工程實(shí)踐，但其作用機(jī)理、變形規(guī)律較為復(fù)雜，限制了其推廣應(yīng)用。本文依托粵東某港口工程動(dòng)力排水固結(jié)法的工程實(shí)踐，以現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，綜合分析該工法的作用機(jī)理、設(shè)計(jì)理念、變形特征及加固效果，為類似工程提供借鑒。

2. 動(dòng)力排水固結(jié)法的作用機(jī)理

通過設(shè)置水平和豎向排水體系，改善軟土層的排水條件，軟土層在適量的靜力、變化的動(dòng)力荷載及其后效力的超載作用下，形成高壓力梯度的超孔隙水壓。在人工排水系統(tǒng)及動(dòng)載下產(chǎn)生的裂縫排水系統(tǒng)中，多次發(fā)生孔隙壓力的增長(zhǎng)和消散，孔隙水不斷排出，孔隙體積逐漸減小，有效應(yīng)力增加，土體抗剪強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)，孔隙比逐漸減小，土體發(fā)生沉降變形，工后沉降大大降低，地基土成為超固結(jié)土，從而達(dá)到軟基加固目的。

3.工程概況

粵東地區(qū)某港口工程，后方陸域?qū)挾?51m，縱深約530m，用地面積約17.67萬m2，一期工程陸域地基處理面積為10.72萬m2，建設(shè)道路、堆場(chǎng)以及建筑物配套設(shè)施，陸域使用高程為+5.45m。

4.地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地主要由近代人工填土層、第四紀(jì)全新統(tǒng)海積層、沖洪積層和第四系殘積層以及燕山期侵入的輝長(zhǎng)巖組成。人工填土層主要為塊石、素填土、砂，回填時(shí)間大于10年，基本完成自重固結(jié)。淤泥層在場(chǎng)地內(nèi)普遍分布，揭露厚度基本在10m以內(nèi)，呈飽和，流塑狀，主要由粉、粘粒組成，局部含較多石英砂粒及少量有機(jī)質(zhì)，高壓縮性，強(qiáng)度低。下臥層為粉質(zhì)黏土、砂、巖層。

5.動(dòng)力排水固結(jié)法試驗(yàn)區(qū)

本工程采用動(dòng)力排水固結(jié)法進(jìn)行地基加固處理，選擇典型區(qū)域作為試驗(yàn)區(qū)，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)和處理效果。試驗(yàn)區(qū)位于港區(qū)主干道，尺寸26m×26m。

設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)述：鋪設(shè)中粗砂墊層，厚度不小于80cm，插設(shè)塑料排水板，間距1.2mx1.2m?；靥铋_山土至標(biāo)高+5.25m（為避免軟土破壞，先靜載2個(gè)月，并及時(shí)補(bǔ)填維持標(biāo)高+5.25m），預(yù)計(jì)點(diǎn)夯開始前夯擊墊層總厚度約為2.9m。采用4遍點(diǎn)夯1遍普夯，點(diǎn)夯擊數(shù)暫定為每遍每點(diǎn)3～5擊，夯擊能第一遍1200kN.m，第二遍1800kN.m，第三遍2500kN. m，第四遍3000kN.m，普夯夯擊能1000kN.m。每遍點(diǎn)夯之間間歇時(shí)間（根據(jù)超靜孔隙水壓力的消散80%以上的時(shí)間確定）暫按7天考慮。夯點(diǎn)為正方形布置，每遍夯點(diǎn)的間距初定為5.0m，后一遍夯點(diǎn)的位置為前一遍四個(gè)夯點(diǎn)的中間位置。試夯施工過程中，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，再進(jìn)一步調(diào)整夯擊參數(shù)。

點(diǎn)夯夯錘選用圓形扁平錘，夯錘底直徑2.5m～3.0m，錘重 12～18t。

點(diǎn)夯收錘標(biāo)準(zhǔn)：①最后一遍點(diǎn)夯的最后兩擊平均夯沉量不大于150mm；②夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起；③不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。

夯擊數(shù)確定原則：①當(dāng)?shù)贜次夯擊時(shí)，孔壓增量突然減小或趨近于零，取該遍每點(diǎn)擊數(shù)為N；②第N擊夯點(diǎn)周圍土體明顯隆起或夯坑附近地面產(chǎn)生明顯振動(dòng)且振動(dòng)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)停止夯擊，取擊數(shù)為N-1；③后兩擊的夯沉量大于該擊（記為第N擊）的夯沉量，取該遍每點(diǎn)擊數(shù)為N。

6.施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

6.1水位

由圖3可知，地下水位在每一遍點(diǎn)夯期間水位均有上升，每一遍點(diǎn)夯之后的間歇期，水位均有不同程度的下降，最后趨于穩(wěn)定。這是由于夯擊使土體壓縮，孔隙水排出，且有部分弱結(jié)合水轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤畬?dǎo)致的。

6.2分層沉降

在試驗(yàn)區(qū)中心埋設(shè)分層沉降觀測(cè)孔，動(dòng)力排水固結(jié)法施工期沉降磁環(huán)累計(jì)沉降量為519mm，沉降趨勢(shì)自上而下逐漸遞減，主要沉降量發(fā)生在起夯面以下10m深度以內(nèi)。

6.3孔隙壓力計(jì)

在試驗(yàn)區(qū)埋設(shè)孔隙水壓力觀測(cè)孔，觀測(cè)結(jié)果如圖4。

由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，孔隙水壓力值在每遍點(diǎn)夯期間均表現(xiàn)為增長(zhǎng)，在每遍點(diǎn)夯間歇期，孔隙水壓力值都表現(xiàn)為逐漸消散。點(diǎn)夯對(duì)起夯面深度10m以內(nèi)影響較大，點(diǎn)夯引起的孔壓增量位于20～60kPa之間。第二遍點(diǎn)夯由于天氣原因間斷進(jìn)行，未出現(xiàn)孔壓驟升的現(xiàn)象，這說明超靜孔壓的形成是多點(diǎn)連續(xù)點(diǎn)夯的疊加效應(yīng)。普夯引起的超靜孔壓幅度相對(duì)較小，與最后一遍點(diǎn)夯也應(yīng)有一定的間歇期。

7.質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)

（1）土工試驗(yàn)指標(biāo)

由表3可知，經(jīng)處理后淤泥層含水率和孔隙比均有明顯下降。處理后土體凝聚力略微下降，內(nèi)摩擦角略微增加。說明經(jīng)過地基處理后土層性質(zhì)有所改善。

（2）靜力觸探

普夯結(jié)束28天后進(jìn)行2個(gè)靜力觸探檢測(cè)孔，為便于跟夯前做比較，在試驗(yàn)區(qū)外未進(jìn)行處理的區(qū)域增加一個(gè)靜力觸探檢測(cè)孔，檢測(cè)結(jié)果如圖5、圖6、圖7。

工前、工后靜力觸探結(jié)果表明，淤泥層土層錐尖阻力比工前明顯增加，動(dòng)力排水固結(jié)法效果比較明顯。但呈現(xiàn)出較明顯的不均勻性，上部土層加固效果更為顯著。

（3）沉降量分析

試驗(yàn)區(qū)軟土厚度約10m，靜載過程沉降量約60～70cm，動(dòng)力排水固結(jié)法施工過程沉降量約52cm，整個(gè)軟基處理施工期總沉降量約120cm，沉降量約為軟土厚度的12%，符合經(jīng)驗(yàn)值范圍。

8.結(jié)論

（1）動(dòng)力排水固結(jié)法應(yīng)遵循“少擊多遍，逐漸加能”的原則。先處理淺層軟土形成施壓層，再處理深層軟土，擊數(shù)不宜過多，以不破壞軟土結(jié)構(gòu)為原則；

（2）動(dòng)力排水固結(jié)法應(yīng)增強(qiáng)信息化施工的觀念，擊數(shù)及夯擊能應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整；

（3）動(dòng)力排水固結(jié)法有效加固深度可達(dá)到10m，但有明顯的不均勻性，上部土層加固效果更為顯著；

（4）超靜孔壓的形成是多點(diǎn)連續(xù)點(diǎn)夯的疊加效應(yīng)。點(diǎn)夯期間，孔隙水壓力升高，間歇期逐漸消散，兩遍點(diǎn)夯間歇時(shí)間7天較為合適。普夯與最后一遍點(diǎn)夯應(yīng)有間歇期；

（5）點(diǎn)夯引起的超靜孔壓增量處于20～60kPa之間時(shí)，處理效果較好。

參考文獻(xiàn)：

[1]DBJ 15-38-2005廣東省標(biāo)準(zhǔn)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2]李彰明.軟土地基加固的理論、設(shè)計(jì)與施工[M].廣州：中國(guó)電力出版社，2004.

[3]李彰明.地基處理理論與工程技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2014.