静动力排水固结法在软弱地基处理中的应

静动力排水固结法在软弱地基处理中的应用摘要：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1.静动力排水固结法的基本原理当土体受到夯击时，在强大的冲击能量作用下，土体被压缩，土体中的气体体积减少，孔隙水压力增大，同时夯击点周围的土体出现裂缝，致使土体的渗透性能发生变化，在超孔隙水压力作用下，气体和孔隙水沿着这些裂缝排除土体。但是，由于这些裂缝并不是规则和连续贯通的，因而气体和孔隙水的排出并非很畅通。通过设置水平排水体系，并设置竖向排水体系，土层在适量的静力，变化的动力荷载及其持续的后效力的超载作用下，形成孔隙水高压力梯度，孔隙水不断排出，空隙体积减少，有效应力增加，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目的。2.静动力排水故结法的特点该方法处理后的低级可大大提高地基承载力，有效防止低级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。由于软粘土的结构性和孔隙水存在可活动粒子，故在强夯荷载作用下，软粘土孔隙水压上升高、消散慢，尤其是上部土地结构严重破坏时，扰乱了排水途径，渗透性大幅度下降，孔隙水压消散极慢而接近橡皮土状态。另外，软粘土地基要求在动力作用下完成主固结，以免工程完成后出现过大的剩余沉降。可用地基的有效加固深度作为判断是否完成固结沉降标准，当有效深度大于软土层厚度时，或大于工程影响深度时可认为完成主固结沉降。于是在软粘土的夯击机理中，必须同时考虑如何消散孔压和增加加固深度两点，然而两者所有矛盾，如增加加固深度，要求增加能量，而增加能量就会增大孔压，且土体结构易于破坏，渗透性大幅度下降而至孔压消散慢、解决这对矛盾正是动力排水固结法的加固特点。动力排水故结法以其如下所述的独特施工工艺能有效地消散孔压和使一定深度的软粘土完成主固结，进而获得满意的加固效果。静动力排水故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、工后沉降及不均匀沉降小、施工方便等特点。静动力排水故结发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加固饱和软粘土低级的不足，又克服了其不能有效排除软土中高孔隙水压力的缺点；同时又简化了排水故结发中繁余的加压系统，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3.静动力排水故结法的工艺特征3.1采取适当的排水措施加速空压消散通过水平排水体系的设置，并设置竖向排水体系，来改善地基土的排水条件。文献中提及：采用塑料排水板作为书香排水系统要优于袋装砂井，原因是在强夯过程中由于夯坑周围可能出现较大的侧向变形，袋装砂井由于抗剪强度很低，所以容易被剪断，失去排水作用：而塑料排水板的抗拉、抗剪强度相对较高，因此在土体中一定的剪切变形范围内能够继续发挥其排水功效。3.2铺设足够厚度的垫层积累足够的参与应力静动力排水故结法处理软土地基时，软粘土顶面必须有一定厚度的表面硬壳层或者填筑一定厚度的填土作为施压垫层。试压垫层的作用是避免夯锤与软土直接接触，避免软土产生较大的剪切变形，另外施压垫层的存在还有助于排水固结的实现，它起到预压荷载、冲击垫层、应力扩散及维持残余应力的作用，同时有利于施工机械的行走。3.3采取合理的施工工艺以保证土体结构不产生严重破坏，同事又能增加加固深度3.3.1单击能得确定。首先要给软土施加充分的动荷载，使土中动孔隙水压力大幅度增加；其次要避免高夯击能使软土大量降起或水平挤出即避免过分扰动，破坏土的结构。3.3.2合理冲击击数。3.3.3合理夯击遍数。3.3.4锤重和落距的合理组合。3.3.5合理的夯击间隔时间：两遍夯击的间隔时间通常以超静孔压完全或基本消散为控制标准，当孔压消散一般消散至接近夯击前水平或更低，便可进行下一遍的夯击。现场施工一般按超静孔压消散80%的时间，一般为10d左右。4.定力排水故结发的加固过程与效果4.1动力排水固结法的工艺特点动力排水固结法是强夯法与传统排水固结法相结合的加固软土地级的一种新技术。经强夯后地基承载力可提高2~5倍，压缩性可降低200%~500%。传统排水故结法是地基上预加静载，土壤中设置排水体，加速地基固结和强度增长，使地基沉降提前完成，但其预载工作量大，固结时间长。本方法是既用动力又用人工排水。其排水固结速率比静力排水故结法要高几个数量级大大缩短了固结时间。并且可以通过加载一固结一再加载一再固结，反反复复多次作用而达到不同的工程要求。与一般强夯法相比，新方法又有独特的工艺，特别是规定只使用“有效夯能”（使土产生压密和固结作用），不适用“有害夯能”（使土的宏观结构破坏并产生明显的水平位移）。另外采取了信息化施工的一系列措施。定力排水固结法加固后的地基具有如下特性：1）超固结超压密，地基强度高；2）均匀性好。土愈软则抗拉强度愈低忙振动波引起的微裂纹愈多，排水固结效果愈佳，综合效果是基均匀性明显趋好；3）基地以下的持力层是硬土层时，处理好的地基可成为建筑物的理想地基；4）后续沉降小。5.动力排水固结法的监控方法由于软土多变，其工程特性难掌控，所以在精心设计、精心施工的前提下，实施以现场为主，室内试验为辅的监控方法是必要的，现场监控有以下三种内容：5.1孔隙水压力观测观测强夯在软土不同深度产生的动孔隙水压力的大小和消散过程，可以测到强夯影响深度。同事可用控制夯击遍与遍之间的间隔时间明档u消散85%以后可进行下一遍夯击。5.2沉降与边桩位移观测通过对软土表层设沉降观测板，可以掌握软土沉降与时间关系，从而控制整个施工进度，推算软土固结度，判断加固效果的好坏。此外尚应在软土不同深度埋设沉降磁杯或陈江块，观测软土分层沉降数值。在现场四周设置边桩观测点，可以防止加载速度过快而在成的失稳破坏。另外在试夯区设置测斜杆，每次试夯时检测各上层水平位移，这对于防止软土在夯击时大量水平挤出破坏是有益的。5.3现场十字板剪切和静力触探试验在加固前、加固后大量的进行现场十字板剪切和静力触探试验，一边及时调整施工参数，了解加固效果。因此在整个过程中随时取些图样了解软土的含水量和孔隙比的变化，这对于了解软土加固效果是非常有益的。通过以上的现场检测和室内土工试验，我们可有效地控制施工进程，适时调整施工参数，及时了解加固效果，避免盲目施工带来的工程失误。6.结论从以上的结果分析知，静动力排水故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；改加固低级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。既可保证表层土体结构不受严重破坏，亦可使得一定深度的软粘土层中激起的高孔隙水压能够迅速消散，进而达到排水固结的目的。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（1）贾瑞晨，段仲原，贾精莲，动力排水故结发在软弱地挤出路中的应用20107（06）（2）赵升峰，汪城，苏娟，静动力排水故结法在软土地基加固中的应用2010（10）（3）李晓哲，强夯动力排水固结法在软土地基中的应用2004（08）（4）雷学文，白世伟，孟庆山，动力排水固结法的加固机理及工艺特征2007（04）（5）刘伟行，蒋建华，静动力排水故结法的加固机理和工艺研究2008（10）（6）王发国，邱建金，张大中，动力排水固结法浅析1997（03）