淤泥软基爆炸排水固结法研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 淤泥软基爆炸排水固结法研究 摘 要：为解决淤泥软基加固施 工时间长、费用高的技术难题。在淤泥 层中，将药包埋到下部淤泥层内爆炸， 使淤泥中产生超孔隙水压力，破坏淤泥 的骨架结构，使淤泥内产生更多的排水 通道，加速水的排出，缩短淤泥软基的 固结时间，缩短工期，降低工程造价。 中国论文网 /2/view-12917085.htm 关键词：软基 爆炸 排水固结 研究 淤泥是一种多孔介质，含有包括 骨架孔隙中的自由水和孔隙表面的吸附 水。要提高土体的承载力，必须将土体 中的水排出来，而排水的两个必要条件 是土体中要产生超孔隙水压力和排水通 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 道。因此，淤泥软基的加固处理一直是 工程技术人员关注的难题。目前，工程 中通常采用的方法有：第一，插塑料排 水板加堆载预压方法，这是淤泥地基加 固最早的方法，也是工程中最常用的一 种方法。这种方法因堆载材料用量大、 费用较高和堆载预压的时间较长等原因， 限制了这一方法的大规模使用，特别是 对大型工程的使用。第二，插塑料排水 板加真空预压方法，这也是目前工程中 常采用的一种方法。这种方法在密封的 土体内抽真空，相当于在土体表面加压 堆载，一般的真空度只能达到 80Kpa， 对于承载力要求较高的地基，还需要再 堆载；同样，一次真空预压加固的范围 有限，抽真空的时间也较长，加固费用 较高。同时，这种方法是在密封的土体 内抽真空，不适应于透气的沙土层相间 的软土地基。第三、插塑料排水板加强 夯加固方法，这是一种动力固结淤泥软 基的方法，这种方法对于含砂量较大的 淤泥软基加固效果较好，对于含水量较 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 高的软土地基不适用。 温州地区软土地基大多为淤泥土 层，流塑，高压缩性，属海相静水流或 缓慢水流环境沉积，具高孔隙率、高含 水量、高灵敏度、高触变性、低抗剪强 度及排水固结缓慢等特性，工程性质很 差，淤泥层厚度大。采用插塑料排水板 加堆载预压法，堆载材料用量大、费用 较高和堆载预压的时间较长。因此，提 出一种新型的淤泥地基动力加固方法 淤泥软基爆炸排水固结法的研究，就是 在已插塑料排水板的水平排水垫层表面 钻孔到淤泥层中，将药包埋到下部淤泥 层内爆炸，再堆载预压。药包爆炸一方 面可以使淤泥中产生超孔隙水压力，同 时破坏淤泥的骨架结构，使淤泥内产生 更多的排水通道，加速水的排出，缩短 淤泥软基的固结时间，该技术已经有了 比较多的研究基础，可以宿短工期，降 低工程成本。 1.研究的背景情况 （1）1990 年，中国科学院力学 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 研究所在深圳麻湾电厂厂区进行了 10000 平米的饱和回填中粗砂基爆炸密 实加强夯加固试验，回填砂基厚 13-15 米，爆炸解决了深层砂的密实问题，达 到了中密的要求，强夯解决了表层砂的 密实问题。爆炸加强夯解决了整个砂层 的密实加固，降低了成本。 （2）1991 年，连云港指挥部进 行了 10000 平米的吹填淤泥软基的爆炸 排水固结试验，吹填淤泥厚度 8 米左右， 插纸板后在淤泥中爆炸，该试验区达到 80-100kpa 的要求。 （3）1992 年，中国科学院力学 研究所针对黄骅港区陆域软基（淤泥和 砂）加固，开展了吹填粉细砂的爆炸密 实试验。爆炸同样能够密实粉细砂基。 （4）1992 年开始，连云港建港 指挥部与中国科学院力学研究所共同开 展淤泥软基爆炸排水固结的实验和机理 研究，在连云港安排了一系列实验，对 淤泥中爆炸后土体的动力参数进行了测 定和分析，采用两相流的数学模型，数 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 值分析土体中产生超孔隙水压力的原因， 取得了一系列的研究成果。 （5）1996 年由金缪教授主持， 哲敏院士、刘济舟院士、周镜院士等 十多位专家学者参加的相关研究成果讨 论会，会上几位院士对该领域的工程应 用研究方法进行了讨论，希望能够有类 似的工程，结合工程再继续研究。 （6）1998 年，中国科学院力学 研究所在珠海高栏港区安排了爆炸排水 固结的现场试验，淤泥面上堆载 1 米多 厚砂层，爆炸排水和自然排水，同段时 间内，爆炸排水土体力学指标提高 30% 以上。 （7）1997-2000 年，中国科学院 力学研究所项目组完成了国家自然科学 基金“淤泥软基爆炸排水固结机理初步 分析”。 上述一系列研究取得了比较好的 学术成果，但距离工程应用还差一步， 主要是多年来一直没有合适的工程应用 试验研究条件，独立安排这样的试验， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 研究经费的限制。目前，温州有大量港 口和围垦的软基处理工程，具有该项研 究的良好条件，也正是几位院士当时所 希望的应用研究背景。 2.研究目的及要求 淤泥软基常规处理方法是堆载预 压或真空预压，这种方法需要较长的固 结时间周期，一般三个月以上，而且大 型施工设备较多，施工成本较高。本试 验研究的目的是探讨一种新的淤泥软基 加固的方法，即“ 淤泥软基爆炸排水固 结法”，从工程应用的角度出发，总结 这种施工方法的爆炸参数、施工工艺、 检测方法、加固时间和施工成本，为类 似工程的施工方案优化提供参考依据。 软基加固的试验要求：淤泥软基 平均固结度达到 95%以上，地基承载力 特征值不低于 150kpa，有效加固深度吹 填砂达到中密标准，标准贯入击数大于 15 击，以满足港区道路与堆场地基承载 力的要求。 3.研究内容 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 围绕这种新方法的施工参数和施 工工艺来安排试验内容，试验结束后对 新方法的加固效果和经济成本进行综合 评价。试验研究的主要内容： （1）爆炸参数的优化，分区布 置不同的爆炸参数，基本确定处理的药 量、布置位置和起爆方式。 （2）分层布置药包，延时起爆， 达到淤泥软基快速排水。 （3）通过对爆前和爆后土体指 标的检测，测定爆炸排水固结的时间和 固结效果。 （4）通过对爆炸过程中土体内 超孔隙水压力耗散和淤泥层表面及不同 深度处的沉降观测，研究爆炸处理和常 规处理后土体排水速率。 （5）通过对土层不同深度处的 沉降测量，总结不同深度淤泥固结的规 律。 （6）通过验证性的对比试验， 检验各阶段的试验效果。 （7）在测试数据的基础上，建 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 立土体固结数学模型，数值计算分析爆 炸动力固结过程。 （8）建立新 方法的施工顺序和施工工艺。 （9）对新方法的施工成本进行 分析总结。 4.研究方法 （1）通过选择一块约 10000 平 方米的淤泥厚度 15m 左右、覆盖砂层厚 度 5m 左右的平整场地的区域内，划分 四个试验小区，即 A、B、C、D 区，并 分界立杆做标记。 （2）在四个小区内，按照 1.1m1.1m 的间距布置插打塑料排水板。 塑料排水板要求打入淤泥层底部，不能 漏插。为了保证试验效果，在施工时必 须要保证插塑料板的深度，很好的解决 插板机上提时塑料板回带的问题. （3）沉降测量。包括表面沉降 测量和分层沉降测量。表面沉降测量方 法用全站仪设立固定点，然后用水准仪 测量砂层高程。分层沉降测量通过在淤 泥中埋设沉降磁环，定期测定磁环的变 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 化，磁环分别埋设于淤泥土层的上、中、 下部。 （4）孔隙水测量。孔隙水压力 是土体固结的重要参数，测量方法和测 量精度直接关系到实验结果的好坏。动 孔隙水压力的产生主要是土体的振动引 起的，所以主要侧重于爆后动孔隙水的 测定。孔隙水的测量方法分两阶段，即 爆前埋设一组传感器，孔隙水压力传感 器必须要采取避波措施，防止冲击波打 坏传感器；爆后再埋设一组传感器。另 一种是水位管测量孔隙水压力，这种方 法精度不高，但耐抗冲击，可以做为孔 隙水压力测量的辅助手段。 （5）装药成孔工艺。由于淤泥 层上有 5m 左右的覆盖砂层，装药比较 困难，拟采用地质钻机成孔，套管跟进， 清孔后装药，保证药包埋至到要求深度。 （6）药包结构。淤泥爆炸排水 所用药量不同于爆破挤淤，选用药量的 原则是不能完全破坏土体结构，同时必 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 须使土体能够产生振动，而且没个孔必 须有一定的影范围。拟设计为条形药 包，由于淤泥较深，每孔药量以公斤量 级计算，并根据淤泥厚度确定每孔内装 药层数（23 层） ，上下层药之间用砂 袋分隔。 （7）爆破网路。每层药包用导 爆索串接，每层药包用非电导爆管引爆， 孔外用瞬发电雷管起爆；采取单孔或几 个孔同时起爆的方式，原则是小药量多 次爆破。 （8）部分加载。在一定时间内， 如果爆炸排水没有达到预计的效果，或 者没有达到工程使用要求，采取部分加 载的方法，从而达到地基加固要求。 （9）地基承载力检测。常规方 法，是堆载还是荷载板试验，按设计要 求，同道堆场地的检验要求一样。 5.几点建议 （