一種地基深層置換強(qiáng)夯處理法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑地基處理技術(shù)的施工方法，特別涉及一種地基深層置換強(qiáng)夯處理法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)沿海地區(qū)人口稠密，城市發(fā)展進(jìn)程較快，建設(shè)用地緊缺，該地區(qū)地層都存在以下特點(diǎn):上部土層均為回填土或吹填土等欠固結(jié)軟土層，天然含水量高、壓縮性大、強(qiáng)度低、滲透性差，土層厚度大，一般超過(guò)12.0m。大規(guī)模的軟土場(chǎng)地和填海造地局域需要經(jīng)濟(jì)合理的地基處理方法來(lái)改善和提高軟土地基強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性、降低其壓縮性和消除深層粉土、砂土層液化達(dá)到滿足土木工程建設(shè)地基處理的要求。
[0003]目前，地基處理的方法很多，對(duì)于這種軟土層各種處理方法均有其局限性和經(jīng)濟(jì)合理性；傳統(tǒng)砂石粧法處理這種軟粘土地基非常適宜，但由于上部地層承載力極差，要滿足上部結(jié)構(gòu)承載力的要求，需要把砂石粧布置的非常密集，從而提高了工程造價(jià)；由于軟粘土的滲透性較小，靈敏度大，成粧過(guò)程中產(chǎn)生的超孔隙水壓力不能迅速消散，擠密效果較差，而且因擾動(dòng)而破壞了土的天然結(jié)構(gòu)，降低了土的抗剪強(qiáng)度。在軟弱粘性土中形成砂石粧復(fù)合地基后，需對(duì)其進(jìn)行加載預(yù)壓，以提高地基強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性，減少工后沉降；如不進(jìn)行預(yù)壓，經(jīng)過(guò)砂石粧處理的軟土地基在荷載作用下仍有較大的變形沉降，對(duì)沉降要求嚴(yán)格的建筑物難以滿足要求。強(qiáng)夯法不僅提高地基土的強(qiáng)度、降低其壓縮性，還能改善其抗振動(dòng)液化的能力和消除土的濕陷性，采用強(qiáng)夯法處理該種地基造價(jià)雖低，但其處理深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，深度超過(guò)12.0m的深層軟弱土層，強(qiáng)夯能量幾乎影響不到；而且上部若為飽和度較高的軟粘土地基處理效果極不顯著，尤其是淤泥和淤泥質(zhì)土地基，處理效果更差。此外，飽和土經(jīng)強(qiáng)夯后強(qiáng)度的增長(zhǎng)需要延續(xù)幾個(gè)月甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述方法技術(shù)缺陷，本發(fā)明方法提供了一種地基深層置換強(qiáng)夯處理法，其特征在于:
采用先砂石粧后強(qiáng)夯法，包括以下施工步驟:
1)、振動(dòng)沉管成孔:合理設(shè)計(jì)布置粧位，根據(jù)處理目的和預(yù)期承載力進(jìn)行深層置換粧孔布置，利用振動(dòng)沉管法在軟土地基中成孔，沉管深度應(yīng)穿過(guò)需處理的土層，坐落于深部較硬持力層上，在可液化層持續(xù)震動(dòng)30?40s，到達(dá)粧底后留振20?30s，根據(jù)地質(zhì)條件及試驗(yàn)確定留振時(shí)間，通過(guò)振動(dòng)擠密作用消除或減少深部可液化土層的液化性能；
2)、填料成粧:邊振動(dòng)邊提管填料，通過(guò)沉管填入砂石材料，提管速度為1.0?2.0m/min，待填料高度達(dá)到1.0m后，再振動(dòng)下沉粧管擠壓填料，將砂石材料擠壓入所處理的土層中，形成較大直徑的密實(shí)砂石粧體；粧管每提升1.0m，下壓0.5m，然后留振10?20s ;如此施工完成所布設(shè)的砂石粧體；
3)、粧間土點(diǎn)夯:砂石粧施工完成后，整平場(chǎng)地對(duì)砂石粧粧間土進(jìn)行點(diǎn)夯處理，每點(diǎn)2?3擊，點(diǎn)夯單位夯擊能2000kN.m/m2。
[0005]采用先強(qiáng)夯后砂石粧法，包括以下施工步驟:
1)、場(chǎng)地滿夯:整平場(chǎng)地對(duì)整個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行滿夯處理，滿夯I?2遍，每點(diǎn)2擊，夯錘印搭接1/4錘，單位窮擊能1500kN.m/m2;如此完成施工；
2)、振動(dòng)沉管成孔:合理設(shè)計(jì)布置粧位，根據(jù)處理目的和預(yù)期承載力進(jìn)行深層置換粧孔布置，利用振動(dòng)沉管法在軟土地基中成孔，沉管深度應(yīng)穿過(guò)需處理的軟弱土層，坐落于深部硬持力層上，振動(dòng)沉管在可液化層持續(xù)震動(dòng)30?40s，到達(dá)粧底后留振20?30s，根據(jù)地質(zhì)條件及試驗(yàn)確定留振時(shí)間，通過(guò)振動(dòng)擠密作用消除或減少深部可液化土層的液化性能；
3)、填料成粧:邊振動(dòng)邊提管填料，通過(guò)沉管填入砂石材料，提管速度為1.0?2.0m/min，待填料高度達(dá)到1.0m后，再振動(dòng)下沉粧管擠壓填料，將砂石材料擠壓入所處理的土層中，形成較大直徑的密實(shí)砂石粧體；粧管每提升1.0m，下壓0.5m，然后留振10?20s ;如此施工完成所布設(shè)的砂石粧體。
[0006]本地基深層置換強(qiáng)夯處理法的有益效果為:
1、地基深層置換強(qiáng)夯處理法結(jié)合了振動(dòng)沉管砂石粧法和強(qiáng)夯法的優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以達(dá)到較好的處理效果。
[0007]2、地基深層置換強(qiáng)夯處理法利用振動(dòng)沉管法成孔，對(duì)周圍軟土都產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，使土體孔隙比減小，密度增加，即對(duì)地基具有擠密作用，在動(dòng)力和靜力的雙重作用下軟土顆粒會(huì)重新排列組合，改變其原來(lái)的排列位置，使之趨于穩(wěn)定的密實(shí)狀態(tài)。
[0008]3、地基深層置換強(qiáng)夯處理法利用振動(dòng)沉管法成孔，對(duì)軟土地基具有振密作用，采用垂直振動(dòng)的激振力沉管時(shí)，粧管四周的土體受到擠壓，同時(shí)，粧管的振動(dòng)能量以振動(dòng)波的形式在土體中傳播，引起粧四周土體的振動(dòng)，在擠壓和振動(dòng)的雙重作用下，土體結(jié)構(gòu)逐漸破壞，孔隙水壓力逐漸增大；由于土體結(jié)構(gòu)的破壞，土顆粒重新進(jìn)行排列，向具有較低勢(shì)能的位置移動(dòng)，從而使土體由松散狀態(tài)變?yōu)槊軐?shí)狀態(tài)。隨著孔隙水壓力的進(jìn)一步增大，達(dá)到大于主應(yīng)力的數(shù)值時(shí)，土體開(kāi)始液化形成流體狀態(tài)，流體狀態(tài)的土體變密實(shí)的可能性較小，此時(shí)，軟土中的砂石粧體可作為排水通道，土體中的水沿著排泄通道順利排出；隨著孔隙水壓力的消散，土顆粒重新排列、固結(jié)，形成新的結(jié)構(gòu)；由于孔隙水排出，土體的孔隙降低，密實(shí)度得到提高。
[0009]4、地基深層置換強(qiáng)夯處理法利用振動(dòng)沉管法成孔，對(duì)軟土地基具有抗液化作用，粧間可液化土層受到擠密和振密作用后，其密實(shí)度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均有很大的改善，抗液化能力得到很大的提高；同時(shí)，砂石粧的排水通道作用，可以加速擠壓和振動(dòng)作用產(chǎn)生的超孔隙水壓力的消散，降低孔隙水壓力上升的幅度，因而提高粧間土的抗液化能力。
[0010]5、地基深層置換強(qiáng)夯處理法利用振動(dòng)沉管法成孔，使地基土的抗液化能力得到提高，砂土的液化特性不僅與相對(duì)密度和排水體有關(guān)，還和砂土的振動(dòng)應(yīng)變史有關(guān)，預(yù)先受過(guò)適度水平的循環(huán)應(yīng)力即振動(dòng)的試樣，將具有較高的抗液化強(qiáng)度，由于振動(dòng)成粧過(guò)程中，粧間土受到多次的預(yù)振作用，因此使地基土的抗液化能力得到提高。
[0011]6、地基深層置換強(qiáng)夯處理法利用砂石粧在軟土中成粧以后，形成了一定粧徑、粧長(zhǎng)和間距的粧與粧間土共同組成的復(fù)合地基，由密實(shí)的砂石粧粧體取代了與粧體體積相同的軟土，因?yàn)樯笆挼膹?qiáng)度和抗變形能力等均優(yōu)于其周圍的軟土，所以形成的復(fù)合地基承載力就比原來(lái)的天然地基承載力大，沉降量也比天然地基小，從而提高了地基的整體穩(wěn)定性和抗破壞的能力。
[0012]7、地基深層置換強(qiáng)夯處理法利用砂石粧體的排水通道作用處理飽和軟粘土地基，砂石粧縮短了排水距離，可以加快地基的固結(jié)沉降速率。
[0013]8、地基深層置換強(qiáng)夯處理法利用強(qiáng)夯替代砂石粧施工后的加載預(yù)壓，即用沖擊型動(dòng)力荷載，使土顆?；蛲翀F(tuán)粒相互移動(dòng)、靠攏，進(jìn)而使土體中的孔隙體積減小，土體變得更為密實(shí)，從而提高其地基強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性，并減少工后沉降。
[0014]9、地基深層置換強(qiáng)夯處理法利用強(qiáng)夯壓實(shí)固結(jié)法處理具有良好排水通道的軟土和飽和軟土地基，飽和軟土在快速加荷條件下，孔隙水可沿由砂石粧形成的良好排水通道迅速排出，由于超靜孔隙水壓力能夠及時(shí)快速的消散，加速了飽和土體的固結(jié)，遂使土體的抗剪強(qiáng)度和變形模量均有明顯的增加；地基深層置換強(qiáng)夯處理法可使飽和軟土短時(shí)達(dá)到排水固結(jié)的目的，更易使土體達(dá)到密實(shí)狀態(tài)。
[0015]該方法能夠提高砂石粧法處理軟粘土地基的效果，能使強(qiáng)夯法用于軟粘土地基的處理，能大大縮短經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯法處理后地基土強(qiáng)度的恢復(fù)時(shí)間；其更為顯著的特點(diǎn)是:地基處理效果較好，處理費(fèi)用低廉，經(jīng)濟(jì)合理節(jié)約資源。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明振動(dòng)沉管法施工工藝流程示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明工藝流程框圖(一)。
[0018]圖3是本發(fā)明工藝流程框圖(二)。
[0019]圖中，1、振動(dòng)錘，2、粧管，3、粧靴，4、加料口，5、填料，6、成粧后粧體；工序(I):機(jī)具就位，工序(2 ):沉管成孔，工序(3 ):填料，工序(4 ):振動(dòng)提管，工序(5 ):沉管復(fù)振；工序(6 ):成粧移位。