第２４卷第５期 ２０１０年ｌＯ月 土 工 基 础 Ｓｏｉｌ Ｅｎｇ．ａｎｄ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｖｂ１．２４ ＮＯ．５ Ｏｃｔ。２０１０ 静动力排水固结法在软土地基加固中的应用 赵升峰 ，汪 城 ，苏 娟。 （１．上海地矿工程勘察有限公司，上海２０００７２；２．天津华兴勘察设计有限公司，天津０５００２１） ３００２４１； ３．中国兵器工业北方勘察设计研究院，石家庄摘 要：目前，我国动力固结法及静力排水固结法地基加固技术都已较为成熟，但仍存在较多不足之处。针对以上 两种地基加固法的缺点，介绍了静动力排水固结加固法地基的新方法，探讨了该方法在软土地基加固中的特点、工 程应用、方案设计，并对该方法加固软土地基的效果进行了简要的分析。 关键词：静动力排水固结法，软土地基，加固效果 中图分类号：ＴＵ４７２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—３１５２（２０１０）０５—００４—０３ 排除软土中高孔隙水压力的缺点；同时又简化了排 静动力排水固结法 １．１静动力排水固结法的基本原理 水固结法中繁杂的加压系统，并在施工时间内完成 大部分主固结沉降，大大减小了次固结沉降，缩短了 工期，有效提高了地基承载力，节省了工程投资。 通过设置水平排水体系（挖设盲沟，在盲沟交汇 处设集水井；地表铺设一定厚度的砂垫层），并设置 ２ 工程案例 ２．１ 工程概况 竖向排水体系（插设塑料排水板），土层在适量的静 力（覆盖）、变化的动力荷载及其持续的后效力（动力 残余力，即动力作用后，在软弱土层上的土体静态覆 盖力下仍保持的残余力，该残余力对促进软弱土体 的排水固结作用必不可少）的超载作用下，形成孔隙 水高压力梯度，孔隙水不断排出，孔隙体积减小、有 上海临港新城某工程位于上海市南汇区临港新 城主城区。规划建设道路约为７．０ ｋｍ，需要处理的 地基面积约为２３万ｍ 。 拟建场地地下水主要为浅部土层中的潜水，该 层潜水直接影响本工程基础设计，特别是路基、管道 的设计，该潜水主要补给源为大气降水与地表径流， 水位埋深随季节、气候等因素而变化，勘察测得钻孔 中地下水埋深约０．４０ ｍ～１．６０ ｒｌｌ。 效应力增加，土的抗剪强度不断提高，孔隙比也逐渐 减小，工后沉降大大降低，地基土成为超固结土，从 而达到了软基加固的目的＿＿】ｑ］。 １．２静动力排水固结法的特点 该方法处理后的地基可大大提高地基承载力， 拟建软基处理场地６０．７２ １ＴＩ深度范围内地基 有效防止地基工后沉降及不均匀沉降造成的各种危 害并充分发挥地基土自身的作用。 土属第四纪滨海～河口相沉积物。主要由粘性土、 粉土及砂土组成，一般呈水平层理分布。土层主要 静动力排水固结法可以充分利用和发挥岩土体 材料本身的性能与作用，无环境污染。在一定条件 下比其他地基处理方法（如各类桩基、静力超载预 压）工程造价更为低廉，且具有施工工期短、工后沉 参数如表１。 ２．２软基加固方案 （１）竖向排水体系 竖向排水体系可采用袋装砂井或塑料排水 板＿４］。对于静动力排水固结法，采用塑料排水板【＿５］ 降及不均匀沉降小、施工方便等优点。 静动力排水固结法改变了软粘土的渗透性，加 速了孔隙水的消散，弥补了传统单纯强夯法不适合 更好，一是其抗弯能力强；二是施工快速，短时间内 能完成大面积软基处理任务；三是静力插设可减小 加固饱和软粘土地基的不足，又克服了其不能有效 收稿日期：２００９—１０—２２ 对淤泥的扰动，增强排水效果；四是塑料排水板适应 作者简介：赵升峰，男，１９８６年生，呼和浩特人，助理工程师，毕业于合肥工业大学勘察技术与工程专业，从事岩土工程设计与 ｊ询 作。 第５期 赵升峰等：静动力排水固结法在软土地基加固中的应用 ５ 地基变形能力较强，当在其上施加动载时，不易发生 因折断或破裂而丧失透水性能的事故。 塑料排水板的设计计算： ｄ 一。 ７ｒ 本工程盲沟间距设计为２５．０ ｍ、宽５００ ｍｍ，底面最 浅处设计在砂垫层之下３００ ｍｍ，并以２ 的排水坡 度向集水井方向加深。 ③填土 为了增大软土之上的静力，快速排水固结，本工 程软土面上回填土厚１．０ ｍ。 （３）强夯参数设计 ①单击夯击能 单击夯击能根据加固要求、加固土层的厚度、地 基状况和土质成分等由式（３）综合确定，有效加固深 度以６．０ ｍ计。 １２．７ 一 ｏ．７５× ｏ．１‘士 ≈４９．６８ ｍｍ （１） 式中：ｄ 为塑料排水板当量直径（ｒａｍ）；ｂ为塑料排 水板宽度； 为塑料排水板厚度；ａ为换算系数，取ａ 一０．７５。 用细而密的原则选择塑料排水板的直径和间 距，井径比 取２５。 根据 —ｄ ／ｄ （２） 影响圆的直径为： ｄ 一 ×ｄ 一２５×４９．６８—１２４．２ ｃｍ Ｅ 一（ ）。ｇ 口 ｎ （３） Ｅ２一（ Ｕ． ） ×９．８≈１４１１ ｋＪ 根据正方形布设公式：ｄ 一￣／４／７ｒ×Ｌ一１．１３， 反算出塑料排水板问距：Ｌ一１．０９９ ｍ，设计中实取 Ｌ一１．１ ｍ。 式中：Ｈ为有效加固深度（ｍ）；ａ为修正系数，对粘 性土取０．５；ｇ为重力加速度（ｍ／ｓ ）。 ②锤重及落距的确定 塑料排水板施工时，轨道顺道路方向铺设；保证 施打时垂直度偏差小于１．５ ；上拔插入杆时，带出 的淤泥不得弃于砂垫层上，以免堵塞排水通道 ］。 对于相同的夯击能，常常选用小质量、大落距的 方案，这样能够获得较大的接地速度，形成较大的冲 击力，将能量大部分有效地传到地下深处，增加夯实 的效果，减少消耗在地表土层的能量。 （２）水平排水体系 设置砂垫层作为水平排水体，作用是将软土层 排出的孔隙水引出场地外，促进软土的固结口］。 ①砂垫层 有效加固深度为６．０ ｍ，故选取１０ ｔ的重锤，落 距选取１４．５ ｍ，满足要求。 ③夯锤形状及直径的确定 夯锤面积一般根据锤重和土质来决定。相同的 砂垫层采用轻型机械施工，要求表面摊铺平整； 砂砾料应有良好的透水性，不含有机质、粘土块和其 它有害物质；砂砾的最大粒径不大于５ ｃｍ，且泥质 等杂质含量小于５ 嘲。考虑到砂体的渗透排水性 夯击能时，底面积越小，加固效果越好。因此，对于 本工程粘性土，锤径取２．５ ｍ，能得到较好的效果。 ④夯点的布置 和施工机械行走的承力作用以及施工夯击对地面沉 降的影响，本工程砂垫层厚度定为３００ ｍｍ。 ②排水沟 本工程需处理的地基面积大，夯点宜选用正方 形插档法布置，这样可以使孔隙水压力的消散有充 足的时间，不易形成“弹簧土”。综合考虑后，本工程 每遍夯击点间距采用６．０ Ｉｎ。 逐级增大夯击能量，可以加固软土地基，不会造 场地砂垫层外缘设置排水通道，其作用是汇集 砂垫层内的水并保证排水畅通，同时防止排出的水 回灌，切实保证加固期间场地内地下水位不断下降。 成软土地基结构损坏 ，故本工程设计４遍强夯施 土 工 基 础 工，第一、二遍分别采用点夯，夯击能为１０００ ｋＮ・ ｍ～１２００ ｋＮ・ｍ，当第二遍点夯结束后，采用８ ｔ的 碾压机进行一遍碾压；第三、四遍重复前两遍施工， 夯击能提高为１５００ ｋＮ・ｍ～１８００ ｋＮ・ｍ，当第四 遍点夯结束后采用１２ ｔ的碾压机进行最后碾压，以 ３处理效果分析 在夯击完成１０ ｄ之后，每２５ ｍ设置一个动力 触探孔，进行了１０组检测试验，得到处理后的地基 使整个场地得到平整。 ⑤收锤标准 承载力标准值＾一２６０ ｋＰａ ３１０ ｋＰａ；在夯击完毕 后第２０ ｄ进行了场地钻探取样，所得结果如表２；在 夯击完成３０ ｄ后进行了５个平板载荷试验，得出处 点夯击数由现场土体变形情况与孔隙水压力确 定：一般情况下应满足最后两击夯沉量不大于１０ ｃｍ的要求，而在初始两遍时该平均夯沉量应允许更 理后的地基承载力特征值约为２２０ ｋＰａ ２４０ ｋＰａ， 大于设计要求的２００ ｋＰａ。 大。总体原则是，使地基土在夯击能量作用下继续 密实，不致使土体整体破坏而在夯坑附近发生隆 表２加固后地基土层物理力学性质表 Ｅ３］李彰明．软土地基加固的理论、设计与施工［Ｍ］．北京：中国电 ４ 结论 从以上结果分析知，静动力排水固结法在软土 地基加固处理中效果良好，完全达到了工程的要求； 该加固地基的方法不仅弥补了传统软土地基加固法 的不足，缩短了工期，降低了工程造价，而且在充分 力出版社，２００６ ［４］周云龙，谈斌海，江越盛．塑料排水板真空预压地基加固技术的 施工［Ｊ］．山西建筑，２００９，３５（２） Ｅ５３张德强，张丽．真空预压法加固软基施工工艺及其改进ＥＪ］．山 西建筑，２００６，１５（３２） Ｅ６３徐承明，郭艺飞．塑料排水板联合真空预压处理软基质量控制 ＥＪ］．山西建筑，２００９，３５（４） 利用天然地基材料的同时也降低了社会资源的浪费 和环境污染的程度。但是该方法的计算理论尚未成 熟，仍需要继续研究与探索。 参 考 文 献 Ｅ７３刘福权．覆水真空预压在福建软土地基处理中的应用ＥＪ］．福建 建筑，２００８，（９） ［８］韩静，毕冬梅．塑料排水板结合真空预压施工工艺探讨ＥＪ］．建 筑与工程，２００６，（８） ［９］吴承志，周海容，程卫东等．上海地区公路路基压实与软土地基 处理研究浅析ＥＭ］．上海：同济大学出版社，２００５ ［１０］孙斌．静动力排水固结法软基处理技术ＥＪ３．山西建筑，２００６， ３２（１５） ［１］ 张丽娟，李彰明，韩江．静动力排水固结法在淤泥质地基处理工 程中的应用［Ｊ］．岩土力学，２００９，３０（２） ［２］李彰明，林军华．静动力排水固结法处理淤泥软基振动试验研 究口］．岩土力学，２００８，２９（９） （下转第１Ｏ页） １Ｏ 土 工 基 础 ２Ｏ１Ｏ 或其它降水方法来降低基坑周围的水头，以减小基 坑工程的发展。 坑内外的水头差。 （３）支护桩的施工工艺为锤击法，对周边土体有 参 考 文 献 一定的扰动，支护桩施工完毕后应该让周边的土体 固结充分后再进行开挖。这样可以最大限度地发挥 ［１］ 龚晓南．深基坑工程设计施工手册ＥＭ］．北京：中国建筑工业出 支护桩的作用。 版社，１９９８ （４）基坑开挖后坑底都会有不同程度的隆起现 ［２］ 刘建航，侯学渊．基坑工程手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版 社，１９９７ 象发生。现有研究表明，基坑的隆起量与基坑开挖 Ｉ－３］ Ｆａｎｇ Ｈ．Ｙ．Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｍ］．Ｓｅｃｏｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ， 后搁置的时间的长短有关系，因此，基坑开挖后应及 ＮｅｗＹｏｒｋ：Ｖａｎ Ｎｏｓｔｒ Ａａｄ Ｒｅｉｎｆｏｌｄ，１９９０ 时进行地下室施工。 Ｅ４］ 刘建航，侯学渊．软土市政地下工程施工手册ＥＭ］．上海：上海 （５）“天汉软件Ｖ２００５”的研发，大大地推进了基 市市政工程管理局，１９９０ Ｐａｓｓｉｖｅ Ａｒｅａ ｗｉｔｈ Ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｉｌｅｓ ｉｎ Ｄｅｅｐ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｉｔ ＺＨＡＮＧ ｙａｎ ｊｕｎ ，ＷＡＮＧ Ｃｈａｏ ｘｉｏｎｇ ，ＹＡＮ Ｌｉｎｇ。 （１．Ｗｕｈａｎ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｌｔｄ．，Ｃｈｉｎａ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｇｒｏｕｐ，Ｗｕｈａｎ ４３００８０； ２．Ｃｏｌｄ ａｎｄ Ａｒｉｄ Ｒｅｇｉｏｎｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈａｎｇｔｉａｎ－ｊｉａｙｕａｎ Ｂ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎ Ｗｕｈａｎ，ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｓｕｐｐｏｒｔ ｐｉｌｅ ｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｔｉａｎｈａｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｉｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｐａｓｓｉｖｅ ａｒｅａ ｗｉｔｈ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｓｕｐｐｏｒｔ ｐｉｌｅ ｐｌａｙｓ ａ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ ｓｏｆｔ ｇｒｏｕｎｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｓｏｆｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ｐａｓｓｉｖｅ ａｒｅａ，ｓｕｐｐｏｒｔ （上接第６页） Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｏｆｔ Ｓｏｉｌ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｂｙ Ｓｔａｔｉｃ—ｄｙｎａｍｉｃ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｃ０ｎｓ０ｌｉｄａｔｉ０ｎ Ｍｅｔｈｏｄ ＺＨＡＯ Ｓｈｅｎｇ ｆｅｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｃｈｅｎｇ ，ＳＵ Ｊｕａｎ。 （１．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ８Ｌ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７２； ２．Ｔｉａｎｊｉｎ Ｈｕａｘｉｎｇ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００２４１； ３．Ｅｉｆａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｏｒｄｎａｎｃｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００２１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｓｏｍｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｂｏｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｄｒａｉｎａｇｅ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｒａｉｎａｇｅ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ ｔｈｅ ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ａｌｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅｙ ａｒｅ ｐｏｐｕｌａｒ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．Ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｐｏｒｅ ｗａｔｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｄｒａｉｎａｇｅ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓｎ＇ｔ ｄｉｓｓｉｐａｔｅｄ ｉｍｍｅｄｉａｔｅｌｙ，ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｄｒａｉｎａｇｅ ｃｏｎｓｏｌｉｄａ— ｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ ａ ｌｏｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ．Ａｉｍｅｄ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｔｈｅ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｔａｔｉｃ－ｄｙ－ ｎａｍｉｃ ｄｒａｉｎａｇｅ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ａｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｎ ｉｔｓ ａｐｐｌｉ— ｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｓｔａｔｉｃ—ｎａｍｉｃ ｄｒａｉｎａｇｅ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ