"电渗降水+强夯"的地基处理方法在淤泥质粘土软弱地基上的应用

　　摘要：对于有较丰富地下水的粘性土、淤泥质粘土软弱地基的处理，若单采用强夯，由于土体中地下水的渗透性小，难以及时排除，造成了土体内存在有较大的水内压力，致使强夯效果不明显。因此，在强夯之前首先必须采取适当措施以降低地下水位，但由于粘性土及淤泥质粘土的渗透系数小，若采用塑料排水板或轻型井点等，一般无法达到很好的降水效果，且排水时间长，最佳的方法就是电渗降水。 　　关键词：电渗降水 强夯 夯锤 　　1 电渗降水施工 　　1.1地质详勘 　　在平整场地以后，通过钻探取土探明地质情况，根据不同土层结构和该土层的物理力学指标，设计滤孔的长度、滤网目数、井距、电渗降水时间、平衡系数等。特别是处理范围内存在较大软弱夹层，重点分配电流、电压及真空气量等参数，使得各层土体控制排水量等指标在基本相同的时间完成。 　　1.2布设排水、附加应力消散和能量传递综合系统 　　采用布设机械打设布设排水、附加应力消散和能量传递综合系统。布设的间距和深度，需要根据详勘资料确定。 　　1.3电渗降水施工 　　1.3.1电渗降水井点布置要求 　　电渗井点管的布置根据设计要求，布置如下： 　　（1）阳极电渗井点：间距为4×2m，深度为6m；（2）阴极电渗井点：间距为4×2m，深度为6m；（3）阴极井点和阳极井点对称格排布置；（4）电渗井点：密度为2×2m，正方形布设，深度为6m。 　　电渗井点管其他设计要求如下：当深层井点管埋设在渗透系数小于0.3m/d左右的土层时，则该部分井点管用沥青绝缘，使之仅电渗淤泥质土，这样既满足要求，又可以省电。 　　1.3.2布设井管和设备安装 　　根据井点管布置图，现场放样出管点位置，确保井点管、水箱位置，确保真空泵机组、总管高度。布设时先排放出总管，再用水冲法埋设井点管，分别连接导线，构成直流电流系统。然后用连接管将井管与总管相连通，最后安装真空泵、平衡器等降水设备。真空泵与井管应连接成相互独立的工作回路：施工区域内的阴极管、阳极管各自形成若干个独立的回路。 　　（1）阴极井点管 　　深层管长度6m，采用φ32mm的钢管，井管深度应根据钻孔资料适时调整；滤管设计在井管下端，其长度为1.0～1.5m，在管壁上钻φ10～φ15mm的小孔呈梅花型分布，滤管外壁加筋，在筋外包1～3层滤网，滤网采用80～100尼龙网，井管下端封闭，井管上端通过连接管与总管相连。 　　（2）阳极井点管 　　阳极井点管采用φ32mm的钢管，长度6m。 　　（3）连接管与集水总管 　　连接管采用φ32mm钢丝软管，集水总管采用φ50的PVC管，每节长2m，每2m设一个连接井点管的接头。节间用与之相配套的专用接头及专用胶水密封连接，并用三通管将总管与连接总管连接。 　　1.3.3电渗降水施工注意事项 　　（1）井点管应埋设在水冲孔的中心，避免插入泥浆中堵塞滤管。在井点管与孔壁之间使用中粗砂填灌实，填至孔口。总管至抽水装置要保持3%～5%的坡度。插管前认真检查井管的滤网，确保滤网不破漏，管道畅通，真空平衡器采用动态平衡。总管与泵进口标高要求基本一致，泵摆放水平，调整好。安装过程中应注意防止杂物进入泵中，注意真空泵进气口安装滤网及泵内部件安装的精密度，各发电机安装牢固，轴线正确，电源安全，电机转动方向正确。各压力表、真空表要有较高的灵敏度。（2）设备试运行。在电渗降水施工前，路线连接后进行设备试运行，在试运行抽水时，先开动真空泵，将水气分离器抽成一定的真空，使土体中的水分和空气受真空吸力作用形成水气混合液，经管路系统和过滤器进入水气分离器中，后开动离心泵，使得水气分离器中的水经过离心泵由水管排出，空气则集中由真空泵排出。（3）土中通直流电，测定初始电压，输出电压应为安全电压，输出电流，场地内每对电极两端电压。通电一个小时后电流下降读数及电压读数是否正常。初始降水前，通过对水位观测孔测定原始水位，然后开泵降水，在此同时进行电渗降水，按24小时为一电渗期，测定水位观测孔内水位下降情况，据此确定电渗降水的起始时间。（4）井点使用时应保持连续不断的抽水，一般抽水1～2天后基本趋于稳定。电渗降水时间为20～30天，待饱和土体脱水后，土体固结后进行强夯；第一遍强夯后等孔隙水压力消散90%左右后方可进行下一道工序施工。施工中每台泵及电渗时间的开机时间，每天各项运行记录，每天定时观察出水情况，及时调整各阶段的运行方式和参数。（5）电渗降水结束：电渗降水后的控制指标为：降水后最佳含水量允许误差为5%～10%，地下水位控制为稳定在地表以下2.5m以下。当观测结果符合控制指标时，可进行下一道工序施工。 　　2 强夯施工 　　电渗降水后进行强夯，选用20t锤，底面直径2.5m。夯点的布置采用两遍间距为4×4m隔点跳打方式。单点夯击暂定能量如下：第一遍点夯夯击能1000kN.m；第二遍点夯夯击能1000kN.m；满夯夯击能200kN.m。每遍强夯后的间隙时间通过孔隙水压力的测量确定，在孔隙水压力消散90%后方可进行下一遍强夯。对所有夯点分两遍夯击完成，采用隔点跳打；两次强夯夯点呈梅花型布置。 　　2.1施工控制 　　（1）在夯区四周设控制桩，要求控制桩距离强夯边界线15m，P、H向每隔40m设一控制桩。同时，在夯点位置用钢钎打眼，白灰灌实。夯点测放要准确，放线误差不超过5cm。（2）在正式强夯施工前，先作试验段施工，以确定强夯施工的具体参数。（3）强夯施工前，应在整平的施工场区按10m方格网布点，测量开夯面以下5m深度以内（0.5m、1m、2m、3m、4m、5m深）土的含水量。（4）在施工现场周围应预先设置足够数量的P、H坐标桩，并妥善保护。在施夯的场地上，依据夯点布置图准确放线，第一、二遍夯位以4m×4m的方格网定位，每个4m×4m方框为一个夯位。（5）由于本工程场地地质条件特殊，为将土体中的孔隙水迅速排出加固现场，在加固区内设置碎石盲沟，盲沟间距为20～30m，盲沟宽50cm，盲沟深40cm，并与施工区外布设排水沟相连，以利于在夯击过程中的场地排水，防止坑内积水影响施工。（6）在强夯施工前，应认真查明强夯周边范围的地下构筑物及各种地下管线的位置及标高，并采取必要的防护措施，以免因强夯施工而造成损坏。 　　2.2施工要点 　　（1）按设计要求，锤底静压力应为20～35KPa。拟采用夯锤重量为20t，底面积为4.9m2，锤底静压力约为29.4KPa。施夯时，夯锤底面中心应对准方框中心，保证夯点的夯击准确。要保证每点的夯击能量，测量记录每击的夯沉量及每个夯点的夯击次数。（2）详细记录施工过程中的各项参数及特殊情况，如夯沉量过大出现异常，应及时分析原因进行处理。（3）点夯停夯标准：控制夯坑深度1.5m；单点累计夯沉量小于1.5m时打足建议的击数，最后两击的平均夯沉量不大于100mm；夯坑深度超过1.5m时停止夯击。（4）控制每遍夯击、推平及碾压等工序间的间歇时间。夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难。施工中如发生偏锤应重新对点。夯击过程中如出现歪锤，应分析原因并及时调整，坑底垫平后才能继续施工。在夯击的过程中及时排除夯坑及场地的积水。（5）起锤高度预先在夯机的起重臂上设置醒目标志，标志距地面的高度按照试验段施工确定的施工参数，当夯锤提升到底面与标志同位置时方可脱钩。（6）每击夯沉量通过测量锤顶面高度的变化计算。由专人用水准仪测量，逐击测量记录并随即算出单击夯沉量，并作详细记录。直到满足停夯标准方可转入下一点施工。（7）在强夯施工的过程中需继续进行高真空排水，在强夯施工时只保留外围管，防止在点夯过程中，外围水流入施工区域。（8）第一遍点夯结束后，由推土机将场地推平（对当天夯完的夯坑，应及时推平回填，以防止土中水分过快消散或雨水、生产用水流人坑内）。接着进行第二遍电渗降水，电渗降水的时间为20～30天。之后再进行第二遍强夯施工。第二遍强夯夯点布置与第一遍强夯夯点成梅花型布置。（9）每更换一次脱钩绳，都应用钢尺测量脱钩高度，使其满足设计要求。锤击数和最后两击夯沉量的测控，需测量工和起重工共同配合进行，以确保其准确性。 　　3 结束语 　　“电渗排水法+强夯”，是新近开发使用的地基加固处理方法，在天津中心渔港休闲区地基处理工程中大面积的采用，并获得成功，在国内尚不多见。但该工程中采用的电渗管长度仅为6.0m，所以被处理的泥层厚度应为6.0m及以内范围，因此仅对深度要求较浅的浅层加固是有一定的借鉴和推广意义，而对于处理深度要求较深的工程尚待进一步探索研究该工法的可行性。