[资料原创]降水-强夯加固饱和软土地基 [复制链接]

0.概述 g\.N>P@Bu  
强夯地基处理技术自20世纪60年代末由法国梅纳(Menard)技术公司首创后[}l，因其效果明显、设各简单、节约三材、经济、易行等优点，目前己被广泛应用于碎石土、砂土、黄土、填土和非饱和粘性土等地基加固中。近年来，在理论和试验研究的基础上，通过改进传统的强夯施工工艺、增设竖向排水体或与其他加固方法相结合，强夯技术已开始拓展应用到饱和粘性土地基中，但是，对于地下水位较高的饱和粘性土地基，特别是对于淤泥、淤泥质土和泥炭等软粘土地基，强夯法的加固效果和适用性目前尚存在争议。因此为了充针对强夯法加固饱和软粘土地基时超静孔压消散难和易出现“橡皮土”的问题,周健等基于饱和粘性土的动力特性和动力固结机理提出了将强夯技术和井点降水技术相结合的复合式地基处理措施。 {k*_'0   
为利用强夯技术的优点，提高强夯在饱和软粘土中的加固效果，很有必要进一步在工程实践中发展新的复合式强夯技术。强夯一降水联合加固法就是基于饱和粘性土的动力特性和动力固结机理将强夯技术和井点降水技术结合起来的一种新的复合式地基处理措施，该法能充分发挥强夯和井点降水的技术优势，利用井点降水来可降低地下水位、减小被处理土体的含水量和饱和度等，使地基受击后，地下水以上土体可产生较大的压缩变形，加速强夯产生的超静孔压消散和孔隙水排出，从而可以迅速提高软粘土的固结率和固结速度，有效避免强夯过程中出现“橡皮土”现象；通过调整夯击力等参数，使浅层地基达到较高的密实度；在大面积软土加固地基中，对地基有一定的降水预压作用。 !eq]V9  
值得一提的是，轻型井点降水联合强夯技术与真空井点-联合强夯技术有其异同：主要的不同在于井点的布置方式及水的渗流特征，此处的轻型井点是具有较大的排距，因此在井管的影响范围之外土层中水渗流主要在水力梯度下进行；而真空井点降水系统排距和间距一般较小，一般3m~5m，一定深度内的地基土均在井管的影响深度以内，因此整个土层中水的渗流在真空吸力及水力梯度的共同作用下进行。 |l|]Tw  
该方法采用轻型井点降水技术这一主动排水方式取代了塑料排水板或袋装砂井这一被动排水方式,从而避免了强夯对排水体系的损坏,而且可以更有效地加速夯击引起的超静孔压的消散和软土的固结。经过某些重点工程采用此方法处理后发现,无论从超静孔压的消散、减小工后沉降和消除不均匀沉降、加速固结、提高加固区及下卧层的承载力等方面都明显优于其他工法。 6vA5L_  

1轻型井点降水系统 +XE21hb   
1.1. 概述 r2th6hl~  
人工降低地下水位，多用于基坑支护，边坡防护或地基处理中如真空预压法，近年开始用于降水—强夯联合处理软基。该法主要作用为保证工程质量和施工安全，保证基坑开挖及基础施工过程中始终在干地进行，保证边坡稳定，也用于降低地下水位以起到地基加固或辅助加固的作用。人工降低地下水位的方法按排水原理分管井法和井点法。管井法降低地下水位时，基坑周围布置一系列管井，管井中放入水泵吸水管或直接将水泵放入水中。地下水在重力作用下流入井中被水泵抽走管井法主要包括管井井点和深井井点两种。井点法降低地下水位时，井管和水泵的吸管合二为一，借助真空、电渗及水泵抽吸作用流入井中，并沿井管上升汇入集水总管，经集水箱由水泵排出。井点法主要包括轻型井点，电渗井点，喷射井点等。根据含水层的渗透系数、要求降低水位深度、工程特点及设备条件等，选用不同的井点排水。降水工程设计采用的技术方法，可根据降水深度、含水层岩性和渗透性，按表1选择确定。

现行理论也主要针对基坑支护。 j,xPN=+hT  
1.2轻型井点的降水原理及适用条件 _kHpM:;.  
轻型井点抽水系真空作用抽水，如图1所示。轻型井点由井点管、过滤器、集水总管、支管、阀门等组成管路系统．并由抽水设备启动并抽水一定时间后，在井点管周围一定范围形成一个真空区，真空区通过砂井扩展到一定范围。在真空作用的吸力下，井点附近的地下水通过砂井，经过滤器被强制吸人井点系统内抽走，使井点附近的地下水位降低。在作业过程中，井点附近的地下水位与真空区外的地下水位之间，存在一个水头差，在该水头差作用下，真空区外的地下水是以重力方式流动过来并被抽走，地下水才会降低，并形成一定范围的降水漏斗。降水系统是在真空与重力共同作用下进行工作的。

多个井点管形成一个闭合的降水区域，单个井点形成一个近似圆形的真空区，各井点的真空区连接形成一定宽度和深度的真空帷幕 (见图2)，真空雄幕区以外的地下水，靠重力作用不断地向井点方向流动，形成降水漏斗曲线。真空帷幕能有效地拦截地下水流侵入降水区内，尽可能地减少残留滞水层厚度。从而降低区域内地下水位。 Wk?|BR]O  
轻型井点降水一船适用于粉细砂、粉、粉质粘土等渗透系数较小(0.1~20m/d)的弱含水层中降水，降水深度一般小于6m。

1.3抽水设备 Gv,92ny!|  
真空泵式抽水设备主要由真空泵、离心水泵、水气分离器等所组成，见图2抽水时先将真空泵13开动，使土中的水分和空气受真空吸力产生水气混合体，经井点管、总管流入到水气分离器6中。然后开动离心水泵15，在水气分离器内，水和空气向两个方向流去，水经离心泵由出水管16排出，空气则集中在水箱上部由真空泵排出。如果水多来不及排除时，水箱内浮筒7浮起，由阀门9将通向真空泵的道路关闭，保护真空泵不使水进入缸体。此外，副水气分离器12的作用是过滤从空气中带来的少量水分使其落入该器，由下层室放出，以保证水不致吸入真空泵内。压力箱14除调节出水量之外，并阻止由水泵部分窜入水气分离器而影响真空度。过滤箱4是用以防止由水流带来的部分细砂磨损机械。为了维护真空泵的连续运转，还设有一套循环冷却水箱，使冷却水在此通路内循环流动，盘管在水箱内被地下水所包围，而地下水温度较低，因此，能将真空泵工作时所产生的热，借助地下水的媒介散发，以达到冷却的目的。当真空泵和离心泵工作时，地下水不断被离心泵排出，而又在井点中不断得到新的补给，使真空泵工作所发之热能不断被导出散发。当真空泵和水泵不间断工作时，地下水则不断被抽走，因而基坑内外形成降水漏斗曲线。

3.1轻型井点降水下水的渗流特征 y-<PsP-I  
真空轻型井点降水法应用的漫滩相软土中，软土的混和或夹粉土、砂土特征，其透水性较一般粘性土好。当真空的排水设备运转时，其排水能力远大于进入井点滤管内的进水量，在抽水的同时又能抽气，并足以使滤管附近形成真空(即低于正常大气压)时，滤管附近的水跃现象将消失，滤管被地下水淹没的深度已无法用水位计测出，而代之以毛细活动区Ⅰ。如果沿井点布置的轴线(即井点系统)由毛细活动区联成一片，从而组成一道真空帷幕，见图2。在毛细管力和附加吸力作用下，地下水仍然能不断通过毛细活动区向井内流动，毛细水在运动速度大于重力水渗流速度，其流量比单纯重力排水大，并随真空度提高而增加。所以地下水补给量既能被井点不断抽去，而毛细活动区又能得以保持，使真空帷幕得以存在下去。然而，真空影响距离是有限的，毛细活动区的范围也有限，离开井管外壁一定距离之外必定存在重力水活动区Ⅲ，毛细区与重力水活动区为Ⅱ悬挂毛细区。在毛细区以上则无水的渗流现象的区域为干土层区Ⅳ。

关于漫滩相软土中真空轻型井点管的类型，由于软土浅层一般无明显的隔水层，而井管的深度较浅（一般6m~10m），故严格讲应属潜水非完整井类型。另外，真空轻型井点在土中将形成一真空帷幕，真空影响范围内对水产生附加吸力作用。这是真空轻型井点不同于重力式渗流的潜水完整管井降水法的两大特征。但是，考虑漫滩软土的水平层理性分布特征，其竖直向的渗透系数K值很小，且大大小于水平向，在真空影响之外，根据圣维南原理，水的渗流为重力水的二维层流，故考虑近似的把轻型井点管系统看做为均质土中的潜水完整井干扰井群是有可能的，这样可能在设计计算理论中应用地下水动力学理论。

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