静动力排水固结法在软土地基加固中的应用

静动力排水固结法在软土地基加固中的应用

管轶骅

上海市水利工程集团有限公司201612

摘要：目前，我国动力固结法及静力排水固结法地基加固技术都已较为成熟，但仍存在较多不足之处。针对以上两种地基加固法的缺点，介绍了静动力排水固结加固软土地基的新方法，探讨了该方法在软土地基加固中的特点、工程应用、方案设计，并对该方法加固软土地基的效果进行了简要的分析。

关键词：静动力排水固结法；软土地基；加固效果

1静动力排水固结法

1.1静动力排水固结法的基本原理

静动力排水固结法的施工工艺是结合了排水固结法和强夯法，但其原理却不是简单的排水固结法和强夯法的结合。其思路是利用强夯的动力在软粘土中形成超孔隙水压力，然后在排水体系的作用下快速排水，提高土的有效应力，加速固结，在土体浅层形成足够承载力的硬壳层。

1.2静动力排水固结法的特点

通过静动力排水固结法处理地基可极大地提高地基承载力，可有效减小地基工后沉降及不均匀沉降导致的各种危害。

该方法可在地基处理后充分发挥地基材料本身的性能和作用，无环境污染。在一定条件下较常用地基处理方法（如各类桩基、超载/真空预压）成本更低，更具有施工速度快、工后沉降小、不均匀沉降小等优点。

静动力排水固结法通过提升软黏土的渗透性，增加了孔隙水的消散通道，避免了单纯强夯法无法加固饱和软黏土地基的不足，并克服了强夯法不能有效排除软土中的超孔隙水压力的缺点；同时简化了传统排水固结法中复杂的加压排水系统，在较短的施工时间内完成大部分主固结沉降，并减少了次固结沉降，较排水固结法极大地缩短了工期，在中浅层地基加固中有良好的效果。

2实验案例

2.1实验场地概况

上海某岛屿吹填造地工程挡潮排涝闸基础为新吹填软土，经简单处理及短时沉降后浅层主要为粘性土、粉土及砂土，一般呈水平层理分布，土层的主要参数如表1。

2.2软基加固方案

（1）竖向排水体系

竖向排水体系可采用袋装砂井或塑料排水板。对于静动力排水固结法，塑料排水板更加适用，一是施打快速，可快速完成大面积排水系统布设，二是抗弯能力强，不易折断，可较好避免因施加动载折断或破裂而失去透水性能的事故，三是静力施打对新吹填软土扰动小，排水效果好。

塑料排水板设计计算

（2）水平排水体系

水平排水体为砂垫层，作用是将软土层排出的孔隙水引出场地外，促进软土的固结。

①砂垫层

砂垫层采用轻型机械施工，要求表面摊铺平整；砂砾料应有良好的透水性，不含有机质、粘土块和其它有害物质；砂砾的最大粒径不大于5cm，且泥质等杂质含量小于5%。考虑到砂体的渗透排水性和施工机械行走的承力作用以及施工夯击对地面沉降的影响，本实验砂垫层厚度定为250mm。

②排水沟

场地砂垫层外缘设置排水通道，其作用是汇集砂垫层内的水并保证排水畅通，同时防止排出的水回灌，切实保证加固期间场地内地下水位不断下降。本工程盲沟间距设计为25.0m、宽500mm，底面最浅处设计在砂垫层之下300mm，并以2%的排水坡度向集水井方向加深。

③填土

为了增大软土之上的静力，快速排水固结，本工程软土面上回填土厚1.5m。

（3）强夯参数设计

①单击夯击能

单击夯击能根据加固要求、加固土层的厚度、地基状况和土质成分等由式（2）综合确定，有效加固深度以6.0m计。

①夯锤形状及直径的确定

夯锤面积一般根据锤重和土质来决定。相同的夯击能时，底面积越小，加固效果越好。因此，对于本实验粘性土，锤径取2.5m，能得到较好的效果。

②夯点的布置

本实验处理的地基面积大，夯点宜选用正方形插档法布置，这样可以给超孔隙水压力的消散充足的时间，避免夯击过程中形成“弹簧土”。综合考虑后，本实验每遍夯击点间距采用6.0m。

逐级增大夯击能量，可以加固软土地基，不会造成软土地基结构损坏，故本工程设计4遍强夯施工，第一、二遍分别采用点夯，夯击能为1000kN•m～1200kN•m，当第二遍点夯结束后，采用8t的碾压机进行一遍碾压；第三、四遍重复前两遍施工，夯击能提高为1500kN•m～1800kN•m，当第四遍点夯结束后采用12t的碾压机进行最后碾压，以使整个场地得到平整。

③收锤标准

点夯击数根据现场土体变形情况及超孔隙水压力确定：一般情况下，最后两夯的夯沉量不得大于10cm。夯击的总体原则为地基土在夯击能量的作用下仍能不断密实，而土体不因整体破坏而在夯坑附近发生隆起。

3处理效果分析

在夯击完成10d之后，每2m设置一个动力触探孔，进行了10组检测试验，得到处理后的地基承载力标准值fk=260kPa～310kPa；在夯击完毕后第20d进行了场地钻探取样，所得结果如表2；在夯击完成30d后进行了5个平板载荷试验，得出处理后的地基承载力特征值约为220kPa～240kPa，较处理前的地基承载力特征值有极大提高。

4结论

从以上结果分析知，静动力排水固结法在软土地基加固处理中效果良好，完全达到了一般工程地基处理的要求；该加固地基的方法弥补了传统软土地基加固法的不足，同时缩短了工期，也在一定程度上降低了工程造价，而且可以充分利用天然地基材料，减少了社会资源的浪费及环境污染的程度。但是该方法在上海地区吹填土地基处理中的各设计参数仍需要结合应用工程现场情况进行更加深入的研究计算。

参考文献：

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