金堤河倒虹吸液化判别及地基处理培训课件

1、Page 1金堤河倒虹吸地基液化判别及处理方案金堤河倒虹吸地基液化判别及处理方案20192019年年1111月月1515日日报告人：任云峰Page 2主要内容主要内容v1工程概况v2工程地质条件v3地震液化判别v4液化地基处理方案v5挤密砂石桩试桩结果v6液化判别测试复核v7测试成果及试桩结果分析v8最终施工方案及检测结论v9几点启示Page 3v 1工程概况v 金堤河倒虹吸过流能力为100m3/s，由进口渐变段、进口检修闸、管身段、出口检修闸、出口渐变段和退水闸六部分组成，长约210m。单孔净宽分别为2.5m和3.5m，管身段全长185m。Page 4v2工程地质条件工程地质条件v 1）地形

2、地貌v 工程场区地貌单元属平原型河谷地貌。河道由河床和两岸漫滩组成，两岸漫滩不对称发育，左窄右宽。河床高程约46.0m，漫滩高程50.451.0m，堤顶高程52.052.8m。v 2） 地层岩性v 堤身填筑土，褐黄色，黄褐色，以轻粉质壤土为主，夹有重粉薄层，层厚约3.00m。v 轻粉质壤土（Q4al），稍湿饱和，局部夹重粉质壤土薄层，偶见砾石；层厚4.105.50m，层底高程44.5546.80m，标贯击数35击，平均3.6击。Page 5v 中重粉质壤土（Q4al），可塑-硬塑，层厚0.703.00m，层底高程42.7544.80m，标贯击数49击，平均6.6击。v -2砂壤土（Q4al），

3、饱和，松散，层厚1.803.20m，层底高程41.6042.05m。v 粉细砂（Q4al），饱和，稍密密实状，局部夹有轻粉质壤土，层厚3.7015.60m，层底高程27.1536.80m，标贯击数739击，平均18.0击。v -2中重粉质壤土（Q4al），可塑-硬塑，揭露最大厚度1.90m，标贯击数平均14击。v 3） 水文地质条件v 地下水为孔隙潜水，地下水埋深1.52.0m，高程49.1049.45m。v 4）土层物理力学性质v 各层土原位测试成果统计表见表1，各土层物理性试验成果列于表2。Page 6Page 7Page 8Page 9层号岩性统计项目土 的 物 理 性 质界 限 含 水

4、 率自然快剪饱固快剪颗粒组成含水率w湿密度干密度d土粒比重Gs 孔隙比e液限WL塑限WP塑性指数IP液性指数IL凝聚力摩擦角凝聚力摩擦角细砂粉粒粘粒0.250.075mm0.0750.005mm0.005mmg/cm3 -kPakPa轻粉质壤土组数1313131313131313137766 最小值20.31.871.482.700.61226.116.18.20.218.0 15.0 8.0 22.0 最大值27.52.041.672.710.81935.520.311.20.9816.0 21.0 13.0 23.5 平均值23.81.971.592.700.68328.718.09.60

5、.5611.8 18.0 10.3 23.0 中重粉质壤土组数8888888885553121212最小值24.61.871.492.700.66728.217.512.0-0.10177.1207.90.745.317.0最大值31.82.031.632.730.91757.430.227.20.7437.615.046.016.04.079.754.0平均值27.71.961.542.720.76640.523.118.80.2926.212.431.812.71.564.134.4-2砂壤土组数2222222222222222最小值19.41.881.492.690.70820.315.

6、44.90.8210181020.50625最大值26.01.881.572.700.81026.217.78.50.981220122333919平均值22.71.881.532.690.75923.316.66.70.9011191121.816.576.57.0表2 金堤河倒虹吸各土体单元物理力学性指标统计表Page 10层号岩性统计项目土 的 物 理 性 质界 限 含 水 率自然快剪颗粒组成含水率w湿密度干密度d土粒比重Gs 孔隙比e液限WL塑限WP塑性指数IP液性指数IL凝聚力摩擦角细砂粉粒粘粒0.500.25mm0.250.075mm0.0750.005mm0.005mmg/cm3

7、 -kPa（） 粉细砂组数 38383838最小值 025.36.80.5最大值 418067.97.3平均值 2.770.423.13.8-2中粉质壤土组数22222222222 333最小值18.81.961.552.710.75329.716.210.60.1723.05.0 065.815.2最大值26.82.081.752.710.54831.119.114.90.7345.013.0 19.08429.4平均值22.82.021.652.710.65130.417.712.80.4534.09.0 7.472.420.2续表2 金堤河倒虹吸各土体单元物理力学性指标统计表Page 1

8、1v3 地震液化判别v根据水利水电工程地质勘察规范（GB50487-2008）和建筑抗震设计规范(GB50011-2010)2016年版，用标准贯入试验方法，对地面下20m深度范围内的土层进行地震液化复判，判别结果见表3。v结果表明：场区地基液化等级为中等液化等级，液化土层主要为层轻粉质壤土和粉细砂层上部，液化最大深度20.0m。其中，层轻粉质壤土液化判别点10个，液化点7个，液化率70%；粉细砂层液化判别点24个，液化点16个，液化率67%。Page 12孔号孔号层号层号岩性岩性dsdicNNcr判别判别结果结果Ni/NcriIiLEILE液化液化类别类别ZK52中粉质壤土2.051.116

9、.354.09不液化 16.16中等粉质粘土3.251.140.830.00不液化 中粉质壤土4.251.615.735.81液化0.527.74粉质粘土5.451.633.44 不液化 轻粉质壤土7.451.6511.778.60液化0.812.56粉砂8.651.656.3912.46液化0.723.47粉砂10.751.17.51212.46液化0.960.25粉砂11.951.65.81514.76不液化 粉砂12.951.656.91513.95不液化 轻砂壤土15.151.055.21417.03液化0.820.60粉砂16.2514.51418.77液化0.750.64粉砂17.

10、2513.61521.44液化0.700.55粉砂18.2515.71217.38液化0.690.36粉砂19.251.356.81716.21不液化 表3 地震液化判别表（标准贯入试验法）Page 13ZK54轻粉质壤土4.05111.666.61液化0.910.9311.51中等中粉质壤土5.05118.980.00不液化0.00轻粉质壤土6.051.110.778.23液化0.851.52轻壤土7.051.114.757.49液化0.673.16粘土8.25151.217不液化粉质粘土9.25147.615不液化粉质粘土10.25133.214不液化-2中壤土11.25118.66不液化

11、-2中壤土12.25117.13不液化-2中粉质壤土13.25116.149.21液化0.432.55-2轻壤土14.251.113.3610.41液化0.581.79-2砂壤土15.251.3527.418不液化细砂16.45131523.09液化0.650.83粉砂17.951.354.11920.37液化0.930.12中粉质壤土18.951.353.6822.16液化0.360.60轻壤土19.951.3511.51012.62液化0.790.01Page 14孔号层号岩性dsdicNNcr判别结果Ni/NcriIiLEILE液化类别CZK188重粉质砂壤土4.0517.488.3液化

12、0.970.3417.7严重重粉质砂壤土5.051.058.268.7液化0.69 3.25 轻粉质壤土6.051.0510.978.1液化0.86 1.33 重粉质砂壤土7.1518.569.9液化0.61 3.37 轻壤土8.15113.358.4液化0.60 3.20 粉砂9.71.0312 18.91 液化0.63 2.51 细砂10.71.0311 19.66 液化0.56 2.73 细砂11.71.0319 20.35 液化0.93 0.37 细砂12.71.0319 21.00 液化0.90 0.46 中砂13.71.0321 21.60 液化0.97 0.12 细砂14.71.

13、0322 22.17 液化0.99 0.03 细砂15.71.0324 22.71 不液化1.00 粉砂16.71.0325 23.22 不液化1.00 粉砂17.71.0324 23.70 不液化1.00 粉砂18.71.0325 24.16 不液化1.00 粉砂19.71.0327 24.60 不液化1.00 续表5.1-3 地震液化判别表（标准贯入试验法）Page 15v4 液化地基处理方案v拟采用挤密砂桩对可液化土层进行挤密处理。挤密砂石桩正三边形布置，设计桩长3.7m15m（桩底高程为35.00m），桩径0.6m，桩间距1.8m，实际采用520mm，2040mm碎石，按1：1比例掺和

14、而成。挤密砂桩处理范围为进、出口渐变段，进、出口闸室段扩展至基础轮廓线以外10m，水平管身段扩展至基础轮廓线以外5m。v检测指标为：标贯击数不小于临界标贯击数。进出口段挡墙复合地基承载力不小于190Kpa。Page 16v5 挤密砂石桩试桩结果v金堤河倒虹吸挤密砂石桩自2015年12月开始在进出口建筑物部位进行工艺试验。采用振动沉管挤密桩（型号：DZ-75-KS）工艺，经多个部位，多种桩径试桩（0.5、0.6），桩靴采用了活页桩靴和活瓣桩靴两种，套管均在高程43.044.0m无法继续沉入。v然后施工方对场地进行了标准贯入试验孔测试，提供了标准贯入测试成果，粉细砂层标准贯入击数在2550之间，平

15、均35击。并请施工技术人员进行了咨询，建议改变挤密砂石桩桩长。Page 17v 6 液化判别测试复核v 根据业主要求，勘察、施工、监理和业主四方共同见证液化判别孔测试，本次在基坑内布置液化判别孔4个。两次测试成果对比见表1：Page 18CZK188SGZK4ZK52SGZK1dsNdsNdsNdsN2.232.0551.953.243.2532.934.294.2533.934.0585.275.4544.945.0566.2115.976.0577.2176.997.1568.2287.4577.9128.1559.2178.6598.9159.71210.2199.91510.71111

16、.21910.751210.91411.71912.22011.951511.91412.71913.22512.951512.91513.72114.22613.91214.72215.21615.151414.91715.72416.22415.9616.72517.22016.251416.9817.72418.22017.251517.9718.72519.23218.251218.9519.72720.22219.251719.917最大值27321717最小值1116912平均值20.8 21.7 13.7 14.9 表1，两次标准贯入试验对比注：所有钻孔测试深度均统一为地表高程为

17、50.95m。Page 19v根据以上对比可知：两期标准贯入结果基本一致，第2次测试击数平均值略大于前期成果。v根据本次测试成果进行液化判别，判别结果见表2。由液化判别结果知：场区4个液化判别孔均存在地震液化情况，液化指数4.6214.02，液化等级为轻微中等液化，其中两个轻微，两个中等，综合判定场区地基液化等级为中等液化。主要液化土层为层轻粉质壤土、-2砂壤土和层粉细砂。层轻粉质壤土共进行液化判别点5个，液化点4个，液化率为80.0%。-2砂壤土共进行液化判别点6个，液化点1个，液化率为16.7%。层粉细砂共进行液化判别点45个，液化点26个，分布于该层底部，液化率为57.8%，液化点整层均

18、有分布。本次勘察地层结构与初步设计阶段勘察报告相符。Page 20孔号层号岩性dsdicNNcr判别结果Ni/NcriIiLEILE液化类别ZK1(孔口高程49.48m)轻粉质壤土1.15 11353.58 液化0.84 1.61 13.97中等轻粉质壤土2.15 11434.51 液化0.66 3.35 重粉质壤土3.15 12230.00 不液化1.00 0.00 重粉质壤土4.15 12140.00 不液化1.00 0.00 轻粉质壤土5.15 11376.95 不液化1.00 0.00 -1轻砂壤土6.15 14913.55 不液化1.00 0.00 -1轻砂壤土7.15 131216

19、.68 液化0.78 1.89 -1轻粉质壤土8.15 111159.20 不液化1.00 0.00 粉砂9.15 131518.47 不液化1.00 0.00 轻砂壤土10.15 131419.25 不液化1.00 0.00 轻砂壤土11.15 131419.98 不液化1.00 0.00 轻砂壤土12.15 141517.88 液化0.84 0.84 轻粉质砂壤土13.15 151216.48 液化0.85 0.69 轻粉质砂壤土14.15 151716.94 液化0.53 1.83 轻粉质砂壤土15.15 15617.37 液化0.52 1.56 轻粉质砂壤土16.15 15817.77

20、 液化0.56 1.12 轻砂壤土17.15 13723.44 液化0.55 0.85 轻砂壤土18.15 14520.71 液化0.82 0.22 轻砂壤土19.15 131724.36 液化0.99 0.01 表2 地震液化判别表（标准贯入试验法）Page 21ZK2(孔口高程39.1m)粉砂8.55 1319 17.97 不液化1.00 0.00 4.62轻微轻砂壤土9.55 1316 18.79 液化0.85 1.04 粉砂10.55 1321 19.55 不液化1.00 0.00 粉砂11.55 1318 20.25 液化0.89 0.63 轻砂壤土12.55 1514 16.19

21、液化0.86 0.67 轻砂壤土13.55 1414 18.63 液化0.75 1.07 轻砂壤土14.55 1415 19.13 液化0.78 0.78 轻粉质砂壤土15.55 1515 17.53 液化0.86 0.43 -2重粉质壤土16.55 12315 0.00 不液化1.00 0.00 Page 22孔号层号岩性dsdicNNcr判别结果Ni/NcriIiLEILE液化类别ZK3(孔口高程39.00m)中砂0.5 1314 18.06 液化0.78 1.70 14.02中等细砂1.5 1310 18.87 液化0.53 3.24 中砂2.51312 19.62 液化0.61 2.4

22、2 中砂3.5 139 20.32 液化0.44 3.10 中砂4.51311 20.97 液化0.52 2.33 轻砂壤土5.515.713 15.65 液化0.83 0.72 中砂6.51319 22.15 液化0.86 0.51 中壤土7.511527 10.14 不液化1.00 0.00 中砂8.51325 23.19 不液化1.00 0.00 Page 23ZK4(孔口高程49.83m)轻粉质壤土1.15 1113 3.89 液化0.77 2.29 5.87轻微轻粉质壤土2.15 1124 4.87 液化0.82 1.79 轻粉质壤土3.15 1119 6.06 不液化1.00 0.

23、00 重粉质壤土4.15 1217 0.00 不液化1.00 0.00 -1重粉质砂壤土5.15 1611 10.24 不液化1.00 0.00 -1重粉质砂壤土6.15 1617 11.06 不液化1.00 0.00 -1轻粉质砂壤土7.15 1528 12.92 不液化1.00 0.00 轻砂壤土8.15 1417 15.26 不液化1.00 0.00 粉砂9.15 1319 18.47 不液化1.00 0.00 中砂10.15 1319 19.25 液化0.99 0.09 中砂11.15 1320 19.98 不液化1.00 0.00 中砂12.15 1325 20.65 不液化1.00

24、 0.00 细砂13.15 1326 21.28 不液化1.00 0.00 细砂14.15 1316 21.87 液化0.73 1.05 细砂15.15 1324 22.42 不液化1.00 0.00 细砂16.15 1320 22.94 液化0.87 0.33 细砂17.15 1320 23.44 液化0.85 0.28 中砂18.15 1332 23.91 不液化1.00 0.00 轻砂壤土19.15 1322 24.36 液化0.90 0.05 Page 24v7 测试成果及试桩结果分析v由两次标准贯入测试成果可知，主要对比第层粉细砂标准贯入击数，两期成果基本致，第2次测试击数平均值略大

25、于前期成果。v由试桩结果可知，采用振动沉管挤密桩（型号：DZ-75-KS）工艺，沉桩深度一般8m左右，桩端刚刚进入层粉细砂0.51.0m，标准贯入击数为1217击，稍密至中密处。现场施工技术员说对于中密粉细砂（25击以下）一般是能够成孔的。Page 25v根据以上情况，从施工与地质两方面分析原因如下：v1、原施工方案为先成桩，后降水，然再开挖进行混凝土结构浇筑。为了提前工期，施工方改变了施工方案，采用了先降水开挖，然后成桩的工艺。由于平管段建基面高程为39.0m，要求地下水位低于建基面最小高度不小于1.0m，施工方采用管井降水，把地下水位降至高程约30m处，地下水下降约19.0m，然后开始进行成桩工作。v2、由于降水作用导至砂层排水固结，因此，第二次标准贯入击数略有增加，但增加不大，平均值12击。Page 26v3、由于降水后，成桩范围内砂层均为非饱和砂，含水量较低。振动沉管成桩过程中，桩尖砂层在激振作用下，砂壤土和粉细砂很难形成超孔隙水压力，砂土的抗剪强度非但没有因孔隙水压力升高导致下降，反因桩管、桩尖挤密作用下而升高，使得桩尖处稍密中密砂层在桩管挤密作用下变成密实砂层，形成人造硬壳砂层，无法贯入。Page 27v8 最终施工方案及检测结论v由于现场基坑开挖已完成，平管段建基面高程39.1m，不可能让地下水重新上升至原地下水高度。因此建议施工方对进出口段挤密砂石桩采用CF