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1、软地基处理新技术,上海港湾软地基处理设计研究所 同济大学地下建筑与工程系,一、现有的软地基处理技术,复合地基法：水泥土搅拌桩、粉喷桩、碎石桩等； 优点：承载力高、变形小、稳定快 缺点：造价高 强夯法； 优点：设备简易、施工方便、工期相对较短、节省材料、造价较低 缺点：饱和软土质量不可控，易形成弹簧土,一、现有的软地基处理技术,排水固结法：真空或堆载预 优点：技术成熟；影响深度大 缺点：工期长 采用真空预压的，承载力80kPa,且施工中容易漏气造成质量问题 采用堆载预压的，造价高,二、快速“高真空击密法”软地基处理工法,快速“高真空击密法”软地基处理工法是一种新型快速真空动力排水固结法，它是通过
2、数遍高真空击密制造”压差” 排水，并结合数遍合适的变能量击密，逐步达到降低土体的含水量，提高密实度、承载力，减少地基工后沉降和差异沉降。,2.1 快速“高真空击密法”的理论创新,“压力差主动排水”：人为多次制造“压差”，即利用适当的能量击密产生的超静孔隙水压力为“正压”，然后同步插入高真空管产生“负压”，“正压”和“负压”形成可大于一个大气压的“压差”，进而可以达到低渗透软土含水量逐步降低的目的。 “超固结硬壳层”： 由于“高真空大能量击密”多次相互作用（等效静压力可达300-500MPa），使软土表层形成“超固结硬壳层”，经应力扩散能较好的增大地基的抗变形能力。 “硬壳层作用下不留排水通道工
3、后沉降估算”：通过大量的科研和实践证明，由于高真空击密施工后不留排水通道，工后沉降的速率和工后沉降量将明显小于常规计算。,2.2 快速“高真空击密法”的设计要素,采用特制的高真空系统强制调整土体的含水量，控制需处理的土体逐步接近最优含水量； 在需处理土体分遍逐步接近最优含水量的同时，采用特制的大型击密设备分遍击密需处理的土体，逐步接近最大密实度； 根据处理土体的自振频率，调整击振频率； 正确计算被处理土体超空隙水压力的消散时间，合理确定土体每遍击密的固结恢复时间，严防“弹簧土”的形成 根据不同土体的渗透系数、含水量，分层多遍强制调整各层的真空度、真空气、平衡参数； 根据地基的处理深度要求，正确
4、计算各层不同土体击密所需的击振能量。,2.3 快速“高真空击密法”的优点,1、造价低： 造价较常规方法节约30%左右； 2、工期短： 工期较常规方法节约50%左右； 3、质量可控： 通过施加不同的夯击能量控制地基承载力，通过控制施工沉降而有效控制工后沉降；通过采用不同的施工参数，区域差异沉降工前有效控制进而可以减小工后差异沉降； 4、施工环保： 地基处理过程中不加入任何添加剂，无泥浆等废弃物排出。,2.4 快速“高真空击密法”施工流程,2.5 快速“高真空击密法”施工工艺,2.6 快速“高真空击密法”的信息化施工,对分部流程各项指标检测并调整施工参数 含水量 静力触探等原位测试 击振频率 击振
5、能量 真空度调整 超孔隙水压力消散时间,三、快速“高真空击密法”技术介绍,3.1压力差排水 适能量击密产生的孔隙水压力为“正压”，高真空通过插入的真空管产生“负压”，从而产生“压差”（可达1.2-1.5个大气压）； “压差”的形成使得低渗透系数软土孔隙水排出； 通过人为多次制造“压差”，使得软土含水量逐步降低，承载力逐步提高。,3.1-1 高真空+多遍击密下土应力的变化,1500kNm冲击荷载下饱和土的塑性区,1500kNm冲击荷载下非完全饱和土的塑性区,3.1.2 结论,如上可见，多遍冲击过程中孔压消散率越高，强度增长也越明显，同时减轻了冲击荷载对土的结构破坏，大大降低了夯击过程中地基土出现
6、“橡皮土”的风险。 高真空击密法就是通过增加多遍高真空排水工序，来达到提高强夯击密效果的目的。但高真空排水不是强夯法的辅助手段，而至少是与强夯法同等重要的工序。,3.2 “快速”的机理,通过调整真空管的间距、真空度、时间等，控制软土中的孔隙水消散时间，使得原规范中的软土孔隙水自然消散时间从3-4周缩短为5-7天。 一般工程设计中采用3-4遍“高真空击密法”，施工总时间仅为21-28天。,3.3 施工参数的控制,工后沉降的控制： 通过调整地基处理深度，“高真空击密”处理遍数等施工参数，有效控制每一区域的施工沉降，从而使工后沉降满足设计要求 差异沉降的控制： 将施工区域按差异沉降的精度要求划分若干
7、施工小区，不同地质的小区通过控制采用不同施工参数，控制处理范围内软土的差异沉降，使得工后的差异沉降满足设计要求,3.4 超固结硬壳层,在“高真空击密”作用下，通过控制“高真空”施工遍数，逐步增大击密的能量，使软土表层形成一个超固结的“硬壳层”，大幅度增加应力扩散角，大大增加地基的抗变形能力。,3.7 硬壳层作用下无排水通道工后沉降估算,采用“高真空击密法”施工，用真空管取代塑料排水板。由于施工结束时拔除真空管，所以施工结束后不留排水通道。不留排水通道的工后沉降与排水固结法工后沉降的修正系数为 （0.3 10MPa；层粉土地基承载力特征值120kPa，Es8MPa。 2地基处理后层或层消除液化。
8、,青岛大炼油工程 检测结论,本场地在最大检测揭露深度8.2m范围内的地层，表层为素填土，上部为第四系全新统海相沉积的粉土层及上更新统花岗岩残坡积土，下部为燕山期花岗岩。 经过高真空击密预处理后，场地第层素填土承载力特征值达到150kPa,第层粉土承载力特征值为120kPa;压缩模量建议值Es为8.0MPa. 如本场地按7度进行抗震设防，设计基本地震加速度值按0.1g，设计地震分组按第一组考虑，地基经“高真空击密”预处理后，本场地第层粉土不具有液化潜势，场地为非液化场地。,4.5,上海化工区（粉土）“高真空击密”与振冲碎石桩效果比较,上海化工区 高真空击密法（粉土）,粉土地基 振冲碎石桩桩间土,
9、粉土地基 振冲碎石桩桩身,由此可见，粉土中、HVDM加固后，标贯击数明显好于振冲碎石桩的桩间土，表层2m效果也较好于碎石桩桩身,静载试验比较,静载实验也比较理想,五、“高真空击密法”扩展技术,快速“低位高真空分层预压击密”软地基处理方法 （国家发明专利号200410014257.9 ）快速“高真空击密、桩基”复合软地基处理方法 （国家专利申请号200510134966.5 ）,5.1 “低位高真空分层预压击密”,为了有效控制深厚淤泥工后沉降、差异沉降，公司又开发快速“低位高真空分层预压击密”复合软地基处理方法： “低位高真空分层预压击密法”软地基处理方法是在快速“高真空击密法” 软地基处理专利
10、技术的基础上进一步改进、研制成功的一种软地基处理专利技术。 本工法利用低位高真空预压，解决深层工后沉降的问题，然后利用高真空击密法，在浅层形成一定厚度的超固结硬壳层，解决承载力的问题。 优点为利用低位高真空预压，控制深层工后沉降；表层“高真空击密”使地基土形成超固结硬壳层，以满足附加荷载的承载力及地基土变形的要求。 该工法处理深度深、造价低、工期快、质量可控。,低位高真空分层预压击密法 工程实例,宁波航空港物流标准仓库2005年上海临港工业大电气项目,5.1.1,宁波航空港物流标准仓库,宁波航空港物流标准仓库,宁波航空港物流标准仓库，道路淤泥厚26米，经本专利技术快速处理，工后沉降、承载力都满足设计要求。,宁波航空港物流标准仓库 施工现场,5.1.2,2005年上海临港工业大电气项目,2005年上海临港工业大电气项目,2005年上海临港工业大电气项目，地质主要为新吹填粉土夹淤泥，人机不能进入。通过“低位高真空分层预压击密”方法处理，承载力从3040kPa快速提高到100120kPa。,2005年上海临港工业大电气项目 施工后情景,5.2 HVDM+桩基 复合地基,为了满足高承载力设计的需要，公司二次开发了快速“高真空击密、桩基”复合软地基处理方法(专利申请号：ZL 2005 1 0134966.5),HVDM+桩基 复合地基 应用实例,山东黄岛10万m3的石油储备罐亚洲铝厂,
