吹填土加固处理中无填料振冲法的应用

吹填土加固处理中

无填料振冲法的应用一基本概念

二无填料振冲法

-作用机理

-工艺研究

-特点与适用性

三工程应用内容吹填土加固处理中无填料振冲法的应用吹填土加固处理中无填料振冲法的应用基本概念无填料振冲法工程应用基本概念无填料振冲法工程应用吹填土:又名冲填土，是在整治和疏通江河或港口航道时，利用挖泥船在江、海、河、湖水域中进行清淤挖泥，然后利用高压水流将泥砂以泥装形式沿着输送排泥管道吹填至水域岸边，逐步堆积、流淌和沉积而形成了吹填土。基本概念无填料振冲法工程应用吹填土:又名冲填土，是在整治和疏通江河或港口航道时，利用挖泥船在江、海、河、湖水域中进行清淤挖泥，然后利用高压水流将泥砂以泥装形式沿着输送排泥管道吹填至水域岸边，逐步堆积、流淌和沉积而形成了吹填土。物理性质：塑性指数大、天然含水量和孔隙比大、重度小、高压缩性、渗透性小力学特征：加固处理天然强度低固结速度慢灵敏度高基本概念无填料振冲法工程应用吹填土地基处理方法物理法化学法通过使土内出现压差，进而排出孔隙水添加相应的外加剂与土体中的物质成分发生反应如：搅拌法、粉喷桩法基本概念无填料振冲法工程应用吹填土地基处理方法物理法振冲法强夯法堆载预压法基本概念无填料振冲法工程应用振冲法：通过振冲器产生水平方向振动力，振挤填料及周围土体，达到提高地基承载力、减少沉降量、增加地基稳定性、提高抗地震液化能力的地基处理方法。起源于1937年的德国，通常认为它是通过一鱼雷形振冲器往复插入土体内部产生强烈振动和挤压并通常辅以压力水或气的方法来振密和挤密砂类土地基。1937年德国凯勒公司振冲法发展回顾40年代传到美美国振冲法发展展回顾50年代引进来来英国和法法国振冲法发展展回顾60年代在非洲洲得到应用用振冲法发展展回顾50年代末和60年代初英英、德、美美等国回回填碎石粘粘性土一是不添加加碎石等外外来填料的的无填料振冲冲法(国内又称为为振冲密实实法)和添加碎石石等外来填填料的填料振冲法法(国内又称振振冲置换法法或振冲碎碎石桩法)，其中前者者主要用于于加固中、粗砂等粗颗粒土土，而后者者多用于粘性土等细粒土加加固。振冲法发展展回顾日本砂基基抗震防止止液化振冲法发展展回顾70年代我国国引进该技技术振冲法发展展回顾工程名称地基土类型振冲最大深度/m施工年份澳门国际机场跑道区中粗砂25.01993广州黄浦港新沙港码头中粗砂13.71995青岛发电厂吹填砂地基加固中粗砂81996福州国际机场口岸园区地基处理细砂61997河北某单位篮球馆地基处理

中粗砂7.22002上海港外高桥四期部分工程粉细砂72002上海国际航运中心洋山深水港一期工程粉细砂152004洋山深水港集装箱堆场

粉细砂5.52006冀东南堡油田1号人工端岛

细砂8.12007陕西榆林迁建机场跑道工程

粉细砂52008包西铁路榆林车站职工公寓楼地

基加固

细砂92010加固机理振冲器对土土施加重复复的水平振振动和侧向向挤压作用，使土土结构破坏，孔隙水压压力升高。。结构破坏坏后的土粒粒便向低势势能位置转转移，重新排列，使土体由由松变密。。孔隙水压压力上升到到一定程度度后，土体体开始液化，随后孔隙隙水消散，，土体得到到固结。基本概念无填料振冲法工程应用与工程实践践的广泛应应用和巨大大成功形成成鲜明对比比，振冲法法，特别是是无填料振振冲法的理理论研究目目前还处于于肤浅、零零星和不成成熟的初级级阶段。加固机理基本概念无填料振冲法工程应用Greenwood和Kirsch根据从振冲冲器测壁向向外加速度度的大小将将振冲器周周围的土体体分为5个区域，即即紧靠振冲冲器测壁的的剪胀区、流流态区、过过渡区和挤挤密区以及及弹性区（如右图）），并认认为只有过过渡区和挤挤密区才有有明显的挤挤密作用，，过渡区和和挤密区的的大小取决决于砂土的的性质和振振冲器的性性能。基本概念无填料振冲法工程应用加固机理李君纯振冲工法加加固砂性土土的机理为为振挤作用、、浮振作用用和固结作作用。造孔时主主要为振挤挤作用，留留振时主要要为浮振作作用，停振振后主要为为固结作用用。叶书鳞砂性土的振振冲加固机机制为挤密、排水水减压和预预振效应。郑建国造孔时主要要为挤密过程，而上拔时时主要为振密过程。基本概念无填料振冲法工程应用施工工艺施工器具基本概念无填料振冲法工程应用振冲器振动动方向土体加固效效果起决定定性作用的的主要是振振冲器的性性能。振动方向水平向振动动振冲器垂向振动振振冲器水平垂直双双向振动振振冲器振动方向与与加固效果果Brown和Glenn水平振动振振冲法和垂垂直振动法法对吹填中中细砂的有有效性，并并指出水平平振动振冲冲法可以达达到比垂直直振动法高高的最大密度而且其单点点有效加固固范围也远远后者大。Jebe和Bartels、Turnbull等人水平振动振振冲器可以以达到远比比垂向振动动振冲器或密密实砂桩高高的相对密密度，而且且有效影响响范围也更更大。王洪瑾等双向振动对土体动强强度的影响响远比单向向振动大，，而且影响响程度与两两个方向的的相位差和和振幅有关关。袁文明和方方永凯双向振动动机比水水平振动动振冲器器成孔快快速，振振动孔中中心的密密实度比比水平振振动更高高，而且且沿深度度分布更更均匀。。基本概念无填料振冲法工程应用振动器固固有参数数土体加固固效果起起决定性性作用的的主要是是振冲器器的性能能。振动器固固有振动动参数对对加固效效果的影影响振动力对对加固效效果的影影响：增大振动动力可以以提高加固效果果和加大大影响范范围。但但加固效效果通常常并不随随其成比比例增加加，对于于不同的的土质和和加固深深度，应应选择不不同的振振动力。。振动频率率对加固固效果的的影响：：当振动频频率接近近土颗粒粒振动频频率而使使土体处处在共振状态态时，加加固效果果最佳。过高的的振动频频率虽有有利于振振冲器的的贯入，，但无助助于土体体振密。。振动加速速度对加加固效果果的影响响：当土体振振动加速速度为(1.0～2.0)g时，孔隙隙水压力力随加速速度的增增加而增增加；当当加速度度在2g以上时，，孔隙水水压力基基本不再再增加，，这说明明过大的振振动加速速度对砂砂土加固固是没有有意义的。实测测资料表表明，振振动加速速度和振振动孔压压随离振振中距离离的增加加而呈指指数关系系衰减。。Chang认为，砂砂土振动动密实主主要受控控于振动动强度即即振动加加速度，，并存在在一最优振动动加速度度。基本概念无填料振冲法工程应用特点及适适用范围围振冲法以以加固深深度大、、效果好好、操作作简单、、不用三三材(钢筋、水水泥和木木材)以及工期期短、成成本低等等优点被被广泛用用于加固固软弱地地基特别别是砂土土及吹填填土地基基。无填料振振冲法显显然具有有施工更更简便、、工期期更短和和造价更更低等优优点。。但缺点是是施工时时孔内返返出大量量泥水，，对环境境有污染染。特点基本概念无填料振冲法工程应用特点及适适用范围围Mitchell给出了适适合于振振冲密实实法加固固的颗粒粒级配范范围，如如右图所所示。当当土层颗颗粒级配配全部位位于B区时，加加固效果果最好；；若级配曲曲线全部部落在C区，因颗颗粒过细细从而加加固有困困难；若位于A区或者地地下水位位过深，，则影响响振冲器器的贯入入速度并并且易损损坏振冲冲器。适用范围围对于无填填料振冲冲法的适适用范围围，目前前一般认认为，无无填料振振冲法仅仅适用于于小于0.074mm的细粒含含量不超超过10%的中、粗粗砂地地基。但但Slocombe等认为，，无填料料振冲法法可以用用来加固固细粒含含量（直直径小于于0.06mm）达15%或黏粒含含量（直直径小于于0.005mm）达2%的砂性土土。洋山深水水港工程程是上海市市国际航航运中心心建设的的主要组组成部分分，是上上海国际际航运中中心建设设的标志志性工程程，也是是当时国国内最大大的筑港港项目。。基本概念无填料振冲法工程应用工程概述述孤岛施工工开敞式海海域筑封封闭式围围堤陆域地基基总面积积约为125万平方米米吹砂和炸炸礁吹填砂区区域有92万平方米米陆域地基基基础极极其软弱弱原始地势势高低起起伏不平平回填粉细细砂层厚厚度大而而且变化化也大，，最大厚厚度大于于40米，最小小厚度在在5米左右，，平均厚厚度约20米基本概念无填料振冲法工程应用方案比选选基本概念无填料振冲法工程应用施工平面面布置图图基本概念无填料振冲法工程应用施工工艺艺灌水1)慢速速振冲下下沉至-8.2m(地面面以下15m)处，，留振20秒；；2)慢速速振冲上上拔至孔孔口处，，留振120秒秒；3)慢速速振冲下下沉至14.5m处，，留振20秒；；4)慢速速振冲上上拔0.5m，留振振15~20秒；；5)依次次类推，，每段上上拔0.5m，每段段留振15~20秒；；6)直至至孔口处处，再留留振60秒；7)再次次振冲下下沉至10m处处，留振振20秒秒；8)慢速速振冲上上拔0.5m处，留振振15~20秒；；9)依次次类推，，每段上上拔0.5m，，每段留留振15~20秒；；10)直直至孔口口处，再再留振60秒(在第三三次上拔拔过程中中用人工工或机械械向桩孔孔内填砂砂密实，，保证不不形成孔孔洞)；；11)成成桩结束束，关闭闭水泵及及振冲器器，移至至下一根根桩。振冲施工工成桩定位通过深层层沉降和和表层沉沉降的观观测数据据，可以以看到采采用振冲冲技术进进行地基基处理，，能够使使软土地地基深层层充分提提前沉降降，大大大减少后后期地基基沉降；；采用不不加填