輕型井點降水聯(lián)合強夯法加固吹填土地基

米曉晨

輕型井點降水聯(lián)合強夯法加固吹填土地基

米曉晨

（中交第一航務工程局有限公司，天津300461）

結合某港口吹填土地基處理施工，進行了輕型井點降水聯(lián)合強夯組合型地基處理工藝的試驗研究。根據(jù)降水要求和夯點布置，對井點管的布置和施工方法進行探討，最終采用了機械振動+水力洗孔聯(lián)合成孔法。結果表明，對地下水位較高的砂性土地基，采用此法具有施工快、成本低、效果好等優(yōu)點。

吹填土；輕型井點降水；強夯；地基處理

0 引言

強夯法具有加固效果顯著、適用土類廣、設備簡單、施工方便、節(jié)省勞力、施工周期短、節(jié)約材料及施工費用低等優(yōu)點，在工程中得到了廣泛應用[1-2]，但當場地地基土的地下水位較高時，強夯法就難以取得滿意的加固效果。為充分利用強夯法設備簡單和加固快速的優(yōu)點，通過改進施工工藝、增設豎向排水體或與其他加固方式相結合的辦法，大大拓寬了應用范圍[3-5]。輕型井點降水聯(lián)合強夯加固方法就是基于飽和黏性土動力特性和動力固結機理，將強夯技術與井點降水結合起來的一種新的組合型地基處理方法，該法可以充分發(fā)揮強夯和輕型井點降水的各自技術優(yōu)勢，利用井點降水來加快強夯產生的超靜孔隙水壓力的消散。

某港區(qū)堆場地基為新近吹填形成，表層為厚度5.8～8.9 m的粉砂層，地基處理擬采用回填1.5～ 2.0 m山皮石（土）+強夯的加固方案，但因港區(qū)附近50 km范圍內無山，山皮石（土）需從外地長距離運輸，再加上沿途路橋限載，導致地基處理費用較高。因此，進行了輕型井點降水聯(lián)合強夯工藝的試驗研究，以驗證此施工工藝加固吹填土地基的適應性和可能性。

1 工程地質條件

在15 m深度范圍內，地基土層自上而下可分為4層：第淤層粉砂，灰色，干-濕，松散狀態(tài)。主要由砂土組成，并混有少量粉質黏土，該層為人工吹填形成，層厚5.8耀8.9 m；第于層淤泥質粉質黏土，黑色，飽和，流塑，壓縮性高，稍有光澤，干強度中等，韌性中等，具有腥臭味，含貝殼，層厚3.7耀5.3 m；第盂層粉質黏土，灰色，飽和，軟塑～可塑，壓縮性中等，稍有光澤，干強度高，韌性中等，含鐵質結核，層厚0.9耀2.7 m；第榆層粉細砂，灰色，濕，中密～密實狀態(tài)，主要礦物成分為石英和長石等組成，顆粒級配良好，呈渾圓狀。其中淤層粉砂、于層淤泥質粉質黏土為主要加固土層。

2 試驗方案設計和工藝研究

2.1 試驗方案

試驗目的：減小淤層吹填粉砂層的不均勻性，提高該層土體的承載力并消除液化的可能；改善于層淤泥質粉質黏土的應力狀況，減小后期變形；提高施工設備在施工過程中的安全性。

施工試驗區(qū)設4個小區(qū)，每個小區(qū)面積均為30 m伊30 m。試驗方案見表1，要求地下水位降低3.5 m后即可實施強夯。相鄰兩遍點夯時間間歇以現(xiàn)場實測孔隙水壓力消散情況而定。

表1 試驗參數(shù)匯總表Table 1Summary of test parameters

2.2 輕型井點管布置

根據(jù)降水設計要求，可按下面公式計算降水井影響半徑R、單一試驗區(qū)出水量Q、單井管出水能力q、井點數(shù)量n、井管間距r及井點管埋深HW。

式中：R為降水影響半徑，m；S為基坑水位降深，m；H為含水層厚度，m；K為滲透系數(shù)，m/d。

式中：Q為涌水量，m3/d；H為潛水層厚度，m；S為基坑水位降深，m；K為滲透系數(shù)，m/d；r0為基坑等效半徑，m。

式中：q為單根管井出水量，m3/d；r為過濾器半徑，m；l為過濾器進水部分長度，m；k為含水層滲透系數(shù)，m/d。

式中：HW1為基坑深度，m；HW2為降水水位距離基坑底要求的深度，m；HW3=ir0，i為水力坡度，r0為降水井分布范圍（基坑）等效半徑，m；HW4為降水期間的地下水位變幅，m；HW5為降水井過濾器工作長度，m；HW6為沉砂管長度，m。

計算得到的施工參數(shù)為：降水影響半徑R= 6.4 m，單一試驗區(qū)出水量Q=426.46 m3轅d，單井管出水能力q=8.26 m3轅d，井管間距r=3.1 m，H= 6.25 m。最終選取的井管布置參數(shù)見表1。

輕型井點降水聯(lián)合強夯加固方法施工存在一定的相互干擾，若施工方案或者施工程序不能合理協(xié)調，不但影響施工效果，也影響施工工期。

根據(jù)試驗方案，分為兩遍插管，兩遍降水，管點布設見圖1。

圖1 降水井點平面布置圖Fig.1Plane layout of dewatering well point

2.3 井點管成孔工藝

1）水沖濕法成孔

利用高壓水槍的沖力，邊沖邊晃動，水力成孔。此法成孔速度快，工藝簡單，成本較低，適合于軟土地區(qū)井點管成孔。但是此法易形成地表明水，尤其是在上部地基土不均勻、滲透系數(shù)不大或天氣不好的情況下，影響施工進程。

2）干法成孔

本工程試用了鉆機施工干法成孔和機械振動干法成孔。鉆機干法成孔，工藝較簡單，易控制多余水量，但速度太慢，成本高，無法適應大面積施工；機械振動成孔，工藝較簡單，速度較快，成本較低，適合大面積施工，但振動成孔，插管封管后，試驗結果表明難以抽取地下水，存在漏氣現(xiàn)象。試驗發(fā)現(xiàn)，機械振動成孔后，孔底殘留黏土較厚，易封堵井點管的濾管部分。

3）機械振動+水力洗孔聯(lián)合成孔法

先用機械振動成孔，然后用低壓水槍洗孔，待成孔后插入井點管。此法工藝較為簡單，易控制多余水量，成孔速度快，成本低，適應大面積施工。壓水力洗孔，清除了孔內殘留黏性土，有利于井點管的埋設。

3 加固效果檢測

輕型井點聯(lián)合強夯加固效果檢測采用標準貫入、重型動力觸探及單橋靜力觸探等原位試驗及靜載荷試驗等方法進行。

3.1 標準貫入試驗

標準貫入試驗檢測結果見表2。結果表明，輕型井點降水后，強夯時所采用的夯擊能越大，其標貫擊數(shù)提高的也越高。試驗芋、郁區(qū)采用2 000～2 500 kN·m的夯擊能，經過強夯，上部砂層的標貫擊數(shù)均值超過10擊，粉砂層為稍密狀態(tài)（10

表2 標準貫入試驗檢測結果統(tǒng)計表Table 2Test results of standard penetration test

3.2 重型動力觸探和靜力觸探試驗

重型動力觸探試驗結果見表3，單橋靜力觸探試驗結果見表4。重型動力觸探試驗和單橋靜力觸探試驗結果表明，地基采用輕型井點降水強夯時所采用的夯擊能越大影響深度也越大，最大影響深度取決于第一遍點所采用的夯擊能。

表3 重型動力觸探試驗檢測結果統(tǒng)計表Table 3Test results of heavy dynamic penetration test

表4 單橋靜力觸探試驗檢測結果統(tǒng)計表Table 4Test results of static cone penetration test of single bridge

3.3 靜載荷試驗

靜載荷試驗結果見表5?？梢钥闯觯捎幂p型井點降水聯(lián)合強夯的方法加固是可行的，類似土質條件的堆場地基可以采用輕型井點降水聯(lián)合強夯的方法進行加固，但夯擊能不宜小于2 000～2 500 kN·m。

表5 靜載荷試驗結果統(tǒng)計表Table 5Test results of static load test

4 結語

1）輕型井點管布置設計時要明確降水要求、降水范圍、降水目標，收集相關的地基土參數(shù)，包括工程地質條件和預拔井點管件、水文地質條件等，初步設計井點管的布置與施工方案。

2）輕型井點降水聯(lián)合強夯加固法施工具有一定的相互干擾性，如果施工方案或者施工程序不能合理協(xié)調，不但影響施工效果，而且也影響施工工期。因此，根據(jù)強夯技術要求，合理調整降水井點布置方案，有利于保質保量完成工程。

3）以機械振動+水力洗孔聯(lián)合成孔法進行輕型井點管的施工，其工藝較簡單，成孔速度快，成本低。

4）地下水位較高的砂性土質條件的堆場地基可以采用輕型井點降水聯(lián)合強夯的方法加固，夯擊能不宜小于2 000～2 500 kN·m。

[1]龔曉南.地基處理手冊[M].3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008. GONG Xiao-nan.Foundation treatment manual[M].3rd ed.Beijing: China Architecture&Building Press,2008.

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XI Lian-hai.Research on mildtype well point dewatering associate with heavy tamping reinforcing hydraulic fill subgrade[D].Beijing: Beijing Jiaotong University,2008.

[4]羅來芬.真空降水與強夯聯(lián)合處理軟土地基的試驗研究[D].北京：中國地質大學，2008.

LUO Lai-fen.The experimental study on dynamic consolidation with vacuum dewatering to soft foundation improvement[D].Beijing: China University of Geosciences,2008.

[5]劉嘉，羅彥，張功新，等.井點降水聯(lián)合強夯法加固飽和淤泥質地基的試驗研究[J].巖石力學與工程學報，2009，28（11）：2 222-2 227.

LIU Jia,LUO Yan,ZHANG Gong-xin,et al.Experimental research on saturated mucky foundation treatment with well-point dewater原ing combined with dynamic compaction method[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2009,28(11):2 222-2 227.

Technology of dynamic compaction with mildtype well point dewatering to dredger fill ground

MI Xiao-chen
（CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China）

Combined with construction of dredger fill ground,we carried out the experimental study on dynamic compaction with mildtype well point dewatering to dredger fill ground.According to the requirement of the well point dewatering and dynamic compaction layout,we studied the arrangement and construction method of the well point tube,and adopted the mechanical vibration and hydraulic hole method.The results show that the method has advantages such as fast construction,low cost and good effect for the sandy soil foundation with high groundwater level.

dredger fill;mildtype well point dewatering；dynamic compaction；ground treatment

U655.4

A

2095-7874（2017）09-0054-04

10.7640/zggwjs201709011

2017-06-19

米曉晨（1960—），男，河北唐山人，碩士，高級工程師，副總經理，工業(yè)與民用建筑專業(yè)。E-mail：mixc@ccccyhj.com