CN113463609B - 一种“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基处理方法 - Google Patents

一种“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑工程中高填方场地原地基处理技术领域，具体是一种“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基处理方法。解决了采用传统的地基处理方法难以达到预期处理效果且代价巨大的问题，包括以下步骤，S100～进行施工准备，详细了解场地的地质条件、施工条件、拟置换处理饱和软弱土的范围、厚度以及地下水位，配备能满足强夯置换深度的起重机、夯锤；准备满足要求的置换材料。S200～场地平整并铺填1.5～2.0m厚垫层，垫层材料与强夯置换材料相同，满足施工设备的施工要求。S300～进行单点强夯置换墩夯击试验。S400～按照单点强夯置换墩试验确定的施工参数进行强夯置换墩施工。

Description

一种“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基处理方法
技术领域
本发明属于建筑工程中高填方场地原地基处理技术领域，具体是一种“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基处理方法。
背景技术
在黄土高原地区，地貌单元多为侵蚀堆积黄土丘陵区，冲沟发育，在冲沟区因常年水流冲切形成低凹区，堆积形成较厚的冲填土层，因冲填土的成分以粘粒、粉粒为主，从而形成游泥质软弱土场地，一般具有以下特点：场地上覆一定厚度具有保水、隔水特性的饱和粉土、淤泥质土，地下水位随季节变化幅度较大。当在丰水期时，沟底因雨水汇集积水成潭，地下水位处于地表，粉土、淤泥质土呈饱和状态，地下水只能靠自然蒸发和缓慢下渗到深层非饱和土层中，周期很长。因此尽快把淤泥质土层中的地下水排出，降低地下水位，同时使软弱土加固密实，提高地基承载力与压缩模量，则成为处理此类场地的重点、难点。
目前处理此类饱和软弱土地基的方法有：堆载预压法、碎石桩法、高压旋喷桩法、水泥土搅拌法、强夯置换法等。堆载预压法处理饱和软弱土地基，处理周期长，地基承载力低，后期变形大，费用高；碎石桩法，材料要求高，工期长，造价高昂；水泥土搅拌法、高压旋喷桩法，造价高，工期长且污染严重；传统的强夯置换法，饱和软弱土大多具有收缩特性，因地下水及缩孔会造成置换深度有限，不能进行有效处理。因此，对于深厚饱和软弱土层采用传统的地基处理方法难以达到预期处理效果且代价巨大。
发明内容
本发明为了解决采用传统的地基处理方法难以达到预期处理效果且代价巨大的问题，提供一种“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基处理方法。
本发明采取以下技术方案：一种“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基处理方法，包括以下步骤。
S100～进行施工准备，详细了解场地的地质条件、施工条件、拟置换处理饱和软弱土的范围、厚度以及地下水位，配备能满足强夯置换深度的起重机、夯锤；准备满足要求的置换材料。
S200～场地平整并铺填1.5～2.0m厚垫层，垫层材料与强夯置换材料相同，满足施工设备的施工要求。
S300～进行单点强夯置换墩夯击试验。
S400～按照单点强夯置换墩试验确定的施工参数进行强夯置换墩施工。
步骤S100中，强夯置换材料选用级配良好的块石、片石，单轴抗压强度≥30MPa，粒径50～500mm，含泥量不大于5%。
步骤S300中，按照设定的强夯置换能级一次成孔深度≥2.0m，提出夯锤进行填料，填料厚度为1.5m，继续夯击至累计夯沉量4.0m，填料至地表，重复以上工序继续施工，直至出现大量填料被挤入坑壁四周，地面隆起严重，成墩深度不再增加时，停止试验，确定夯击数、填料量、最后两击控制夯沉量参数。
步骤S400采取以下方法，
S401～施工第一遍置换墩，边夯边填料，直到夯锤不能再往下加深为止；
S402～间歇期7d后，施工第二遍置换墩，连续施工一次成墩，第二遍置换墩穿透拟处理的软弱土层，达到置换深度要求；
S403～间歇期5d后，再次施工第一遍置换墩，将置换墩加深至穿透拟处理的软弱土层，达到置换深度要求；
S404～间歇期3d后，进行间夯置换墩施工，连续施工，直至置换墩深度满足要求且不小于拟处理软弱土层厚度的1/2；
S405～间夯置换墩施工结束，直接进行满夯施工，一遍完成。
第一遍置换墩、第二遍置换墩以及间夯置换墩的布置参数如下：
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE001
先把第一遍强夯置换墩成墩一定深度，场地内形成一定深度呈正方形排列的置换墩排水通道，置换墩直径可达3m（采用直径2.52m的夯锤）。地基土中的水向置换墩汇集，形成以置换墩为“集水井”的降水漏斗，加速地下水的汇集下渗，从而降低地下水位。
经约7d间歇期后，因场地水位已被降低至地表下一定深度，因此第二遍强夯置换墩能够一次成墩，达到置换深度要求。场地内形成呈正方形排列，深度满足要求的置换墩排水通道。第一遍置换墩中的水一部分下渗，大部分侧向径流汇集渗流到第二遍置换墩中，加速地下水的汇集下渗，持续降低地下水位。
经约5d间歇期后，再把第一遍置换墩加深至要求的深度，从而整个场地形成正方形排列，深度满足要求的汇水、排水置换墩，加速整个场地的地下水通过置换墩排水通道向下渗流排入到深层非饱和土层中。整个施工过程中，置换墩在排水的同时加固密实地基土。
经约3d间歇期后，间夯置换墩一次成墩，深度满足要求且不小于拟处理软弱土层厚度的1/2。
与现有技术相比，本发明具有在饱和软弱土场地置换深度加大、处理效果明显、降水效率高、工艺简单、费用较低、工期短、节材环保等优点。
附图说明
图1为本发明置换墩平面布置图；
图2为本发明过程图I；
图3为本发明过程图II；
图4为本发明过程图III；
图5为本发明过程图IV；
图6为本发明过程图V；
图中1-第一遍强夯置换墩，2-第二遍强夯置换墩，3-间夯置换墩，4-垫层，5-地下水位，6-饱和软弱土，7-非饱和土，8-软弱土。
具体实施方式
一种“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基处理方法，包括以下步骤。
S100～进行施工准备，详细了解场地的地质条件、施工条件、拟置换处理饱和软弱土的范围、厚度以及地下水位，配备能满足强夯置换深度的起重机、夯锤；准备满足要求的置换材料。强夯置换材料选用级配良好的块石、片石，单轴抗压强度≥30MPa，粒径50～500mm，含泥量不大于5%。
S200～场地平整并铺填1.5～2.0m厚垫层，垫层材料与强夯置换材料相同，满足施工设备的施工要求。
S300～进行单点强夯置换墩夯击试验。按照设定的强夯置换能级一次成孔深度≥2.0m，提出夯锤进行填料，填料厚度为1.5m，继续夯击至累计夯沉量4.0m，填料至地表，重复以上工序继续施工，直至出现大量填料被挤入坑壁四周，地面隆起严重，成墩深度不再增加时，停止试验，确定夯击数、填料量、最后两击控制夯沉量参数。
S400～按照单点强夯置换墩试验确定的施工参数进行强夯置换墩施工。
S401～施工第一遍置换墩，边夯边填料，直到夯锤不能再往下加深为止。先把第一遍强夯置换墩成墩一定深度，场地内形成一定深度呈正方形排列的置换墩排水通道，置换墩直径可达3m（采用直径2.52m的夯锤）。地基土中的水向置换墩汇集，形成以置换墩为“集水井”的降水漏斗，加速地下水的汇集下渗，从而降低地下水位。
S402～间歇期7d后，施工第二遍置换墩，连续施工一次成墩，第二遍置换墩穿透拟处理的软弱土层，达到置换深度要求。经约7d间歇期后，因场地水位已被降低至地表下一定深度，因此第二遍强夯置换墩能够一次成墩，达到置换深度要求。场地内形成呈正方形排列，深度满足要求的置换墩排水通道。第一遍置换墩中的水一部分下渗，大部分侧向径流汇集渗流到第二遍置换墩中，加速地下水的汇集下渗，持续降低地下水位。
S403～间歇期5d后，再次施工第一遍置换墩，将置换墩加深至穿透拟处理的软弱土层，达到置换深度要求。经约5d间歇期后，再把第一遍置换墩加深至要求的深度，从而整个场地形成正方形排列，深度满足要求的汇水、排水置换墩，加速整个场地的地下水通过置换墩排水通道向下渗流排入到深层非饱和土层中。整个施工过程中，置换墩在排水的同时加固密实地基土。
S404～间歇期3d后，进行间夯置换墩施工，连续施工，直至置换墩深度满足要求且不小于拟处理软弱土层厚度的1/2。经约3d间歇期后，间夯置换墩一次成墩，深度满足要求且不小于拟处理软弱土层厚度的1/2。
S405～间夯置换墩施工结束，直接进行满夯施工，一遍完成。
第一遍置换墩、第二遍置换墩以及间夯置换墩的布置参数如下：
Figure RE-174908DEST_PATH_IMAGE001
实施例1：
某工业园区拟建场地地貌单元为侵蚀堆积黄土丘陵区，冲沟发育，场地上覆具有保水、隔水特性的饱和粉土、淤泥质土，厚度约8.0m，地下水位随季节变化幅度较大。当在丰水期时，沟底因雨水汇集，地下水位处于地表，粉土、淤泥质土呈饱和状态，地下水只能靠自然蒸发和缓慢下渗到深层非饱和粉土地层中，用期很长。
饱和粉土、淤泥质土地基上部还要回填高约70m的填筑体，填方高、荷载大，本次地基处理的特点是：
1）尽快把淤泥质土层中的地下水通过强夯置换墩排入深层非饱和粉土层中，同时使软弱土得到加固密实，提高地基承载力与压缩模量；
2）强夯置换墩需穿透淤泥质土层，置换深度约8.0m。
1. 地层情况
场地位于①区西侧冲沟，地层从上至下共分3层，分述如下：
第①层粉土、淤泥质土：主要为冲填堆积形成，灰褐色，呈软塑～流塑状态，厚度7.80～8.20m，平均厚度约8.0m，层底埋深7.80～8.20m。
第②层粉土：黄褐色，湿，稍密～中密，层厚5.50～6.45m，平均厚度6.10m。
第③层粉土：褐黄色，稍湿，中密～密实，揭露厚度9.50m。
2. 设计、施工情况
整个场地处理面积约70000m2，经加固处理后地基承载力特征值不小于180kPa；强夯置换墩穿透饱和粉土、淤泥质土层，置换深度约8.0m；置换墩间土挤密系数不小于0.97。
施工参数：第一、二遍强夯置换墩能级8000kN·m，正方形布点，间距8m，单点击数≥20击，最后两击夯沉量平均值≤200mm；间夯置换墩能级4000kN·m，置换墩布置在8m正方形第一、二遍置换墩之间，单点击数≥10击，最后两击夯沉量平均值≤100mm；满夯采用2000kN·m能级，每点3击，锤印搭接1/4锤径，强夯置换墩平面布置图见附图。
3. 强夯置换效果检测
1）重型动力触探试验
强夯置换处理后，采用重型动力触探进行检测，检测深度终夯面下8.0m，修正后击数介于16.0～26.8击之间；每个检测孔的修正后击数从上至下，随着深度增加动探击数随之增大，说明强夯置换后墩体比较均匀，置换深度≥8.0m。
2）静载荷试验
采用静载试验进行地基承载力检测，地基承载力特征值≥180kPa。
3）钻孔取样
根据钻孔取土样试验结果，置换深度内墩间土挤密系数均大于0.97，墩体穿透淤泥质土层墩底无淤泥。
4）采用该地基处理方法，构建了在饱和软弱土地基中从“短置换墩”到“长置换墩”，再把“短置换墩”加深至“长置换墩”，形成了把地下水通过“接力式”强夯置换墩排水通道，逐步向下排入深层非饱和土层中，从而降低地下水位的排水方式。
形成了从“短置换墩”到“长置换墩”，再把“短置换墩”加长至“长置换墩”的“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基施工工艺，达到了地基处理的目的。

Claims (4)

1.一种“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基处理方法，其特征在于：包括以下步骤，
S100～进行施工准备，详细了解场地的地质条件、施工条件、拟置换处理饱和软弱土的范围、厚度以及地下水位，配备能满足强夯置换深度的起重机、夯锤；准备满足要求的置换材料；
S200～场地平整并铺填1.5～2.0m厚垫层，垫层材料与强夯置换材料相同，满足施工设备的施工要求；
S300～进行单点强夯置换墩夯击试验；
S400～按照单点强夯置换墩试验确定的施工参数进行强夯置换墩施工；
步骤S400采取以下方法，
S401～施工第一遍置换墩，边夯边填料，直到夯锤不能再往下加深为止；先把第一遍强夯置换墩成墩一定深度，场地内形成一定深度呈正方形排列的置换墩排水通道，置换墩直径可达3m；地基土中的水向置换墩汇集，形成以置换墩为“集水井”的降水漏斗，加速地下水的汇集下渗，从而降低地下水位；
S402～间歇期7d后，施工第二遍置换墩，连续施工一次成墩，第二遍置换墩穿透拟处理的软弱土层，达到置换深度要求；经约7d间歇期后，因场地水位已被降低至地表下一定深度，因此第二遍强夯置换墩能够一次成墩，达到置换深度要求，场地内形成呈正方形排列，深度满足要求的置换墩排水通道，第一遍置换墩中的水一部分下渗，大部分侧向径流汇集渗流到第二遍置换墩中，加速地下水的汇集下渗，持续降低地下水位；
S403～间歇期5d后，再次施工第一遍置换墩，将置换墩加深至穿透拟处理的软弱土层，达到置换深度要求，经约5d间歇期后，再把第一遍置换墩加深至要求的深度，从而整个场地形成正方形排列，深度满足要求的汇水、排水置换墩，加速整个场地的地下水通过置换墩排水通道向下渗流排入到深层非饱和土层中，整个施工过程中，置换墩在排水的同时加固密实地基土；
S404～间歇期3d后，进行间夯置换墩施工，连续施工，直至置换墩深度满足要求且不小于拟处理软弱土层厚度的1/2，经约3d间歇期后，间夯置换墩一次成墩，深度满足要求且不小于拟处理软弱土层厚度的1/2；
S405～间夯置换墩施工结束，直接进行满夯施工，一遍完成。
2.根据权利要求1所述的“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基处理方法，其特征在于：所述的步骤S100中，强夯置换材料选用级配良好的块石、片石，单轴抗压强度≥30MPa，粒径50～500mm，含泥量不大于5%。
3.根据权利要求2所述的“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基处理方法，其特征在于：所述的步骤S300中，按照设定的强夯置换能级一次成孔深度≥2.0m，提出夯锤进行填料，填料厚度为1.5m，继续夯击至累计夯沉量4.0m，填料至地表，重复以上工序继续施工，直至出现大量填料被挤入坑壁四周，地面隆起严重，成墩深度不再增加时，停止试验，确定夯击数、填料量、最后两击控制夯沉量参数。
4.根据权利要求3所述的“接力式”强夯置换处理深厚饱和软弱土地基处理方法，其特征在于：所述的第一遍置换墩、第二遍置换墩以及间夯置换墩的布置参数如下，
Figure DEST_PATH_IMAGE001
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