管井降水聯合強夯法加固在軟土地基處理工程中的應用

方啟超

摘要：通過在曹妃甸地區應用管井降水聯合強夯法施工進行地基加固的實例，說明該方法在地基加固上有顯著效果，但有軟土層時加固效果并不理想，應用時應結合承載力要求和現場試驗確定地基加固方案。

關鍵詞：地基處理；管井降水；強夯

中圖分類號：TU44文獻標識碼： A

一、 引 言

強夯法作為一種經濟有效的地基加固方法，得到有廣泛的應用，但是，在飽和軟土和地下水位較高的地基處理中，直接采用強夯法進行加固并不適用。由于在這些含水量高類土中、強夯能量幾乎全部被超靜孔隙水壓力吸收，不能對地基起到加固作用，因此，為了保證強夯法在這類土中的加固效果，必須解決土中地下水的排出和超靜孔隙水壓力消散的問題。管井降水聯合強夯法，作為一種經濟適用的技術被提出。

利用管井進行抽排水主要有三方面作用：1、降低地下水位，同時減小土層中含水量，從而降低強夯時產生的超靜孔隙水壓力；2、連續布置管井，阻斷外部水源對施工區域進行補給；3、減少土層含水率后，土層產生的有效應力可以對深部土層形成預壓固結。

本文結合在曹妃甸地區某明渠邊坡加固工程中采用的管井降水聯合強夯法，對該方法加固的應用進行說明。

二、工程地質條件

1、水文地質條件

場地內地表水為海水?？碧缴疃葍鹊叵滤饕獮闈撍拔⒊袎核?，含水層厚度大，滲透性較強，富水性良好。地下水位埋深為0.55～1.70m，地下水標高0.95～3.55m。地下水與海水呈交替互補，地下水徑流緩慢，排泄以側向徑流為主，屬垂直補給側向徑流循環類型，潛水和海水相互聯通，水力聯系強烈。各土層的滲透系數見表2-1。

表2-1 土層滲透系數一覽表

2、地基土構成與特征

勘探深度內的地層為吹填土和第四系全新統濱海相沉積層，主要巖性為淤泥質粉質粘土，淤泥質粉質粘土夾粉砂、粉土、粉質粘土，多為層狀土。依據地質時代、巖性、分布規律和物理力學性質，將勘探深度內地層分為11 個工程地質層或亞層，各層特征分述如下：

土層編號 巖性 標貫擊數 頂標高（m） 層厚（m）

①1層 淤泥質粉質粘土 3.5 4.3 1.4

①2層 粉砂粉土 7.0 3.98 3.7

②層 粉土 6.5 0.14 2.4

②1層

淤泥質粉質粘土夾砂 6.5 0.58 2.53

③層 粉砂 19.7 -2.02 6.32

③1層

淤泥質粉質粘土 5.0 -6.29 1.5

④層 粉質粘土 5.9 -8.83 5.51

④1層 粉砂 29 -14.25 2.4

④2層

淤泥質粉質粘土 4.5 -11.03 1.29

④3層 粉土 12 -15.29 2.6

⑤層 粉土 26.4 -19.47 1.71

說明：以上數據均為平均數。

三、施工步驟

設計結構底標高高程為2.1米，結合現場強夯試驗本工程預留140厘米，故開挖至3.5米，作為開挖標高，并在此高程進行地基處理。

管井布置間隔7米，深度14.6米。管井采用開挖時使用泥漿護壁。管井材料采用無砂混凝土管，直徑50厘米。管井以500米為一個施工作業段進行抽排水施工。抽排水使用1千瓦的小型潛水泵作業。開始時需要連續抽排，后期抽排水作業穩定后現場實際每小時開啟15分鐘即可抽干。抽排水作業時要留意抽干后水泵的空轉損傷，需要派專人循環檢查各井點水泵運轉情況。

第一遍管井降水地下水位降低到地面以下3 m后進行第一遍強夯，擊數3 擊，單點夯擊能1500kN.m；第二遍管井降水，降至地面以下3.0m；平整場地，進行第二遍強夯，擊數4 擊，單點夯擊能2000kN.m；第三遍管井降水，降至地面以下3.0m；平整場地，進行第三遍強夯，擊數4 擊，單點夯擊能2000kN.m。

強夯使用10噸重帶氣孔夯錘，直徑2米。夯擊能量通過調整起吊高度的方式進行調整，吊機使用履帶式起重機并裝備自動脫鉤機構。1500kN.m夯擊能要求時夯錘吊起高度為15米，2000kN.m夯擊能要求時夯錘吊起高度為20米。

夯點間距4米布置，夯點平面布置圖如下：

四、檢測結果

經靜力觸探檢測后結果如下：檢測深度為7米，自標高2.5米至-4.5米。平均2000㎡檢測一點，抽取20點進行統計分析。在砂土質情況下平均錐頭阻力大于8MPa；在軟土情況下層厚0.5米以內時錐頭阻力約為1.2MPa；軟土層厚度約2米時，錐頭阻力約為0.5MPa.

五、結論

基于曹妃甸區排水明渠工程地基處理試驗區現場試驗結果，得出如下結論：

1、利用管井降水聯合強夯的技術手段進行地基處理，可以顯著增強地基承載能力，同時也說明該方法能部分解決超靜孔隙水壓力消散及孔隙水排出的問題。

2、該方法對砂性土加固效果明顯；但針對飽和軟土部分，利用該方法進行加固能取得一定效果，但飽和軟土層厚較大時，效果并不理想，故在有軟土層區域使用該方法應結合地基承載力要求并進行試驗后再確定最終方案。