（地质工程专业论文）管井降水联合“轻夯多遍”加固填海软基的分析研究.pdf

r e s e a r c ho fm b e d e w a t e r i n ga s s o c i a t ew i t h l o w p o w e rr e r a m t oi i l l p r o v er e c l a m a t i o ns o rf o u n d a t i o n m 旬o r ：g e o l o g i c a le n g i n e e r i n g d i r e c t i o no fs t u d y ： g r a d u a t es t l l d e n t ： s u p e i s o r ： c i v i l g u i l i n s 印t e h y d r o l o g i c a le n g i n e 缸n gg e o l o g y a n de n v 的n m e n t a lg e o l o g y x i ey a i 山u a p r o b a o c h e i l l i u 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据 我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的完成提 供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者( 签字) ：生堡骂谧 签字日期：塑f 皇：笪：! ! 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解( 学校) 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家 有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权( 学校) 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到 中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在 解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：槲 签字日期：函f o 年舌月，日 摘要 管井降水联合“轻夯多遍”加固填海软基的加固技术，综合了管井降水与强夯法两种加固方法的 技术优势，利用强夯产生的超静孔隙水压力消散和孔隙水排出来加速管井降水，形成动力排水加固效 果，当地下水位下降到已固结土层以下时，已固结土层对其以下层土产生预压，从而加速软土中的排 水速度和固结速度，大大提高软土地基的加固速率。但该联合加同技术仍处于试验研究和初步应用阶 段，在进一步试验和改进后，可推广应用。 本文针对填海软基的工程特性，对青岛港前湾港1 4 群泊位的填海软基进行处理方案对比分析后， 选择了管井降水联合“轻夯多遍”的填海软基处理方法，并对管井降水联合“轻夯多遍”加固填海软 基进行了分析研究，做了如下工作： 1 在深入探讨管井降水和强夯法加固软土地基的设计原则、施工技术及其在施工中的注意事项的 基础上提出管井降水联合“轻夯多遍”的联合加固技术： 2 运用价值工程理论，对管井降水联合“轻夯多遍”的加固方法与几种常用的加固方法进行对比， 得出管井降水联合“轻夯多遍”加固方法在经济上具备绝对优势； 3 阐述了管井降水联合“轻夯多遍”加固地基技术的加固原理，通过对管井降水联合“轻夯多遍” 加固地基技术在现场试验的监测数据分析，证实该方法处理填海软基加固技术的可行性和加固效果的 有效性，同时采用三组不同的施工参数对试验中划分的三个试验小区分别进行施工，通过加固效果的 对比分析，得出适合该场地的相对优化的施工参数： 4 充分考虑排水固结条件，建立模拟动力夯击加固填海软基的有限元模型，采用有限元对瞬态动 力夯击进行数值模拟，计算其沉降量，通过与现场监测地表沉降数据进行对比，来证明管井降水联合 “轻夯多遍”处理填海软基的加固效果。 总之，本文针对青岛港前湾港软土地基的实际情况，对管井降水联合“轻夯多遍”加固填海软基 进行分析研究，通过上述工作，不仅从技术和经济两方面推动了新工艺、新方法的进一步发展，并为 类似工程的施工提供了最佳施工参数，同时运用有限元分析管井降水联合“轻夯多遍”的加固效果， 也从理论上推动了该联合加固技术的发展。 关键词：软十地基；软基加固；管井降水；轻夯多遍：有限元 a bs t r a c t t 试) ew e l ld e w a t 舐n ga s s o c i a t e s 诵mm er e i n f o f c e m e n tt e c h n o l o g yo f l o w p o w e f 托- m m ，c o n i g a t 瞄 m et e c l l i l i c a la d v 锄t a g 懿o fb o t l lr e i l i f 0 r c 锄e n t sd e w a t a r i n ga l l ds 咖g m 锄i i l gm c 也o d s ，m a l 【i n gu s eo f d ”锄i cg e i l e r a t e de x c 懿sp o r ew a t e rp r e s s 陀d i s s i p a t i o n 狮dp o r ew a t e rd i s c h a 唱c d 缸眦a c c e l 训n gt u b e 、) i r e l l st o p r e c i p i t a t e ，f 0 咖i n gd y n a m i cd r a i l l a g e 谳n f o r c 锄e n te f f e c t ， s o i lc o n s o l i d a t i o np i d d u c c s p r e g e n e r a t e dp r e s s u r et of o l l o 、衍n gl a y e r so fs o i lw h e nt h e 孕0 u n d 、张t e rl 钾e lh 勰d r o p p e dt 0b e l o wi t ，m u s s p e e d i n gu pt l l es p e e do fd m i n a g er a t ea n dc o n s o l i d a t i o n ，w h i c hg r c a t l y 豇l l l a i l c e 出em t eo fs o rs o i l r e i n f o r c e m 朗t h o w e v t l l ej o i l l tr e i n f o r c 锄c i l tt e c h n i q u es t i l li i lt l l ee x p 谢m e l l t a ls t u d y 锄dp r e l i i i l i l l a d ， a p p l i c a t i o ns t a g c ，硪e r 缸炳船t 骼t i n ga i i di m p r 0 v 锄e n t s ，c a i la l s ob ea p p l i e d f 0 rt l l ee n g i l l e 面l gp 1 0 1 ) e n i 岱o fs o rr e c l 锄a t i o n ，a n 凹c 鲫p a 枷v ea n a l y z i n g f tr l 锄a t i p r o c 豁s i n gs c h 咖eo fq i n g d a 0p o r tb a yp 础lt 04 撑，c h 0 0 s i i l gm ep r o c 懿s i n gs c h 锄eo ft i l b e 、e l ld e 、) l ，a t 耐n g 嬲s o c i a t e s 、析m l o w - p o w 盯r c - n m 锄da n a m i c a lr e a r c h i n gt l l a t ，c o n c l u d i n gm ef o l l o 、衍n gw o r i 口： 1 1 、l tf 0 刑a r dt l l ej o i n tr e i i l f - o r c 锄锄t 妣l l i l o l o g yo ft i l b e 、e nd e w a t e r h l ga 鼹o c i a t 髓w i t h 1 0 、帅o w 日 托m i n b 髂e d i l l - d 印me x p l o m t i o no fd 骼i 印p 血c i p l 锶，c o n s 仃u c t i o nte c _ l l i l i q u 柚dp f e c 卸t i o 潞i n c o n s t r i l c t i o no ft u b ew e l ld e 、a 响ga n dd y n 锄i cc o m p a c t i o ns o rr e i n f i o r c 锄e n tr e c l 锄a t i o n ； 2 u s i l l gv a l u ee n g i i l e 舐n gn l e o r y t 0c 0 i n p a r cn l er e i i i f o r c e m e n to f t i l b e 、e ud 1 w 砒e r i n g 舔s o c i a t e s 、肮t h l o w - p o w 盯陀豫m w i ms e v e 髓lc o m m o n l yu s e dm e t i l o d s ，w h i c he 由l c e dt h e 侧b ew e i ld c v 哺t e f i n g 船s o c i a t 鹤 埘t h l o w - p o w e rr e 伽n h a v i n g 觚a b s o l u t ea d v 锄t a g ei i lt h ee c o n o m i c 3 e l d b o m t i l l gn l er e i n f o r c 锄钮tt l l e o r yo fm b ew e l ld e w a t 丽n g 嬲s o c i a t 嚣、历m l o w - p o w 盯她- 姗， v e r i 母t 1 1 es o rs o i l 代圮l 锄a t i o nt e c l l i l i c a lf e a s i b i l i 哪a n dt l l ee f f e c t i v e n e s so fr e i n f o r c e m e n te 丘e c to ft h i s a p p r o a c h 恤o u 曲锄a l y z i n gt l l es i t et 懿tm 砌t 矾n g 讹o f “b ew e l ld 删a t 眺g 弱s o c i a t 骼诵m l o w - p o w 盯 阳- m m 豫i i l f o r c ef 0 弧d a t i o n ，a tn l es 锄e t i i n e ，a d o p t e dt h e ed i 丘湘l tc s t l l l c d o np a m m e t e 培t ot 豁to nn l r e e p i l o tc o m r i m n i t i d i 讥d e di nt 鼯ts 印m t e l ) d i c i 乜m er e l a t i v e 叩t i n l i 盟t i o np a 船m 勖e 璃o ft h es i t e 。 c 0 璐t n l c t i b yc o n l p a r e 觚a l y z i l l gt h er e i n f o r c 锄te f f e c t 4 w 油m l l yc o 璐i d 耐n gd m i n a g e 卸dc 0 璐o l i d a t i o nc 叽d i t i o 璐，髓t a b l i s h e das i n m l 撕o no fd y i l 锄i c p a c d o f 代d 锄a t i o ns o r 劬f b r c e df m i t ee l 啪e n tm o d e l ，l 培i i l g 矗n i t ee l 锄e n tt os i l i l u l a t ct l l c 心a n s i e n t d y n a l i l i cc o r n p a c t i o n ，a n dc o n 句f i i l c dt l i er e i n f b r c 锄te 丘to ft i l b ew e ud 倒旧t 耐n ga 鼹o d a 嘧、衍t h 1 0 w - p o w 盯r e 删d e a l i i l gw i m f tr l 锄唿t i o nb yc 锄叩a 血l gt h e k u l 纰e d m 伽n e n tw 池o n - s i t e m o n i t 耐n go f 目0 m l d 飘l b s i d e n c e 妣a i i lc c l u s i ，t 1 1 i sp a p 盯a i l l 塔a ta c t i l a ls i t i l a t i 蚀o fq i n g d a op o r tb a yp o n 托s 翩r c h i n gt h em 毹h o do f t i i b ew e nd e w a t 醯l g 私s o c i a t 鹤、衍t l l l o w - p o w 盯糟伽o fs o r 孕饥n dr l 锄a t i o n ，吐l 枷g ht l l e w o r b ， n o t 吼l yp r o m o t en e wt e c l l i l o l o g y 锄dn 哪m e t l l o d so ff i l “h 盯d c 、，c l o p m c n t ：i n 慨h n i c a l 孤de c o m i c 嬲p e c t s 舡l ta l s op r o v i d et h eb 髑tc o i i s t r i l c t i o np 芒呦e t e 幅t 0s i i i l n 孤p r o j e c t s ，m 翩1 w h i l e ，l l s i n gt h e 觚t e e l e m e n ta n a l y s i st 0 锄a l y s es 咖g t h e n i n ge f f to ft l l b ew e ud e v 旧t e r i n g 鹤s o c i a t ew i m 1 0 、帅o w 盱 - m m t l l a tp r o m o t e dm em e o r yo ft h e j o i l l tr e i l l f o r c 锄饥tt e c h n o l o g y k e y w o r d s ：s o nf o u n d a t i o n ；s o nf o u n d a t i o ns t r 钆舀h e n i n g ；t l l b ew e l ld e w a t e r i n g ；l o w p o w e rr e m m ；f i n i t e e l e n l e n t 目录 摘要i a b s t r a ( 玎i i 第l 章绪论1 1 1 课题研究目的和意义1 1 2 研究现状、存在问题及发展方向2 1 2 1 软土理论研究现状2 1 2 2 软土地基处理方法现状3 1 2 3 管井降水法处理地基研究现状3 1 2 4 强夯法处理地基研究现状5 1 2 5 存在问题6 1 2 6 发展方向7 1 3 研究内容与技术路线8 1 3 1 本文的主要研究工作。8 1 3 2 本文研究的技术路线9 1 4 本文的创新点1 0 第2 章管井降水加固软土地基的应用技术研究1 l 2 1 前言1 l 2 2 工程降水方法及理论基础1 1 2 2 1 降水方法。l l 2 2 2 理论基础l l 2 3 管井降水法加固原理1 4 2 3 1 土的透水性及压缩性1 4 2 3 2 降水对地层的加固作用1 4 2 3 3 降水对防止渗流破坏的作用1 5 2 4 管井井点降水法的设计1 5 2 4 1 管井井点构造1 5 2 4 2 井点总涌水量的计算1 5 2 4 - 3 单井涌水量计算1 6 2 4 4 井点间距计算1 7 2 4 5 管井埋设深度17 2 4 6 抽水泵的选择1 7 2 5 管井降水在工程应用中的注意事项1 8 2 6 本章小结18 第3 章强夯法加固软土地基的应用技术研究1 9 3 1 前言19 3 2 动力固结法的理论基础1 9 3 2 1 动力固结冲击引起的波动1 9 3 2 2 动力荷载作用下软土的固结理论【5 7 1 1 9 3 3 强夯法加固饱和土原理【2 l 3 3 1 渗透系数随时间的变化2 2 3 3 2 饱和土的可压缩性2 2 3 3 3 饱和土的局部液化2 3 i 3 3 4 饱和土的触变恢复2 3 3 4 强夯法施工设计2 4 3 4 1 有效加固深度2 4 3 4 2 夯击能2 5 3 4 3 夯击次数。2 5 3 4 4 夯击遍数2 6 3 4 5 间隔时间2 6 3 4 6 夯击点布置2 7 3 5 强夯法在工程应用中的注意事项2 7 3 6 本章小结2 8 第4 章软土地基处理方法的经济性评价2 9 4 1 前言2 9 4 2 青岛港前湾港地质情况2 9 4 3 填海软基处理方案2 9 4 4 经济性分析5 9 删3l 4 4 1 施工参数3l 4 4 2 功能指数法计算3l 4 4 3 成本计算3 2 4 4 4 价值指数计算3 2 4 4 5 经济分析结论3 3 4 5 本章小结3 3 第5 章管井降水联合“轻夯多遍”加固技术的现场试验研究3 4 5 1 前言。3 4 5 2 管井降水预压联合“轻夯多遍”加固填海软基原理3 4 5 3 试验区概况3 4 5 3 1 工程地质条件【矾】3 5 5 3 2 物理力学性质指标分析3 6 5 4 目的和要求3 8 5 5 现场试验设计3 8 5 5 1 止水帷幕设置3 8 5 5 2 管井施工要求3 8 5 5 3 降水预压联合“轻夯多遍”施工参数3 9 5 6 现场监测与检测内容3 9 5 6 1 监测项目及检测项目。3 9 5 6 2 监测要求4 0 5 7 实验数据及成果分析4 0 5 7 1 降水管井水位及排水流量观测数据分析4 0 5 7 2 场地水位观测与分析4 2 5 7 3 深层沉降观测与分析4 5 5 7 4 地表沉降分析4 6 5 7 5 静力触探试验及结果分析4 8 5 7 6 标准贯入试验成果分析4 9 5 8 施工参数优化5 0 5 8 1 优化降水参数5 0 5 8 2 优化强夯参数5 0 5 9 本章小结。5 1 第6 章软土地基动力固结沉降的数值模拟5 2 6 1 前言5 2 6 2p l 缸i s 程序简介及本构模型6 3 q 5 1 5 2 6 2 1p l 腿i s 特点及功能简介5 2 6 2 2p l 缸i s 程序组成5 3 6 2 3 本构模型的介绍5 3 6 3 有限元分析特征模型- m o h r c 0 u l o m b 模型5 3 6 3 1m 0 b r c o u l 伽m 模型5 3 6 3 2m o h r c o u l 砌b 模型的基本参数5 4 6 4 有限元分析固结的基本方程5 4 6 5 数值模拟5 5 6 5 1 模型的建立5 5 6 5 2 网格划分5 7 6 5 3 加载5 7 6 5 4 生成初始条件5 7 6 6 模拟过程及结果分析5 8 6 7 本章小结6 4 第7 章总结与展望6 5 7 1 研究工作总结6 5 7 2 展望6 6 。j ! 疋谢6 8 参考文献。6 9 个人简历7 2 攻读学位期间的研究成果及发表的学术论文7 2 v 桂林理工大学硕士学位论文 1 1 课题研究目的和意义 第l 章绪论 随着国家的发展和社会的进步，我国沿海地区的经济也得到了突飞猛进的发展，原有 的基础建设已不能满足现有经济增长的要求，再加上近年来沿海地区的建设大规模发展， 现有的建设用地已不能满足需求，且由于农田的大量占用将影响我国的农业发展和粮食安 全，使得以往的占用农田来建设的策略不再适用，就当前沿海地区而言，解决这一矛盾的 唯一出路就是“填海造地”。但由于有广阔的河流湖泊在沿海地区交汇，使得沿海地区广 泛分布的软土，含水量大、压缩性高、透水性差和强度低，地基承载力往往达不到预期要 求，严重影响沿海地区的工程建设。目前来说，充分利用沿海地区的填海软土地基，对不 能满足使用要求的填海软基进行加固处理，使其承载力达到设计要求，是解决用地规模不 断扩大的最佳战略，既解决了建设与农业争地问题，更具有重大的经济效益和社会效益 【l 一4 】 o 填海软基加固处理的方法很多，近年来，随着各种地基加固技术在沿海软基处理中的 广泛应用，取得的加固效果也越加显著，但现有的单一的加固技术因其加固机理、局限性 和优缺点使其适用范围受到限制这一事实，使工程人员们不得不寻找既合理，又经济的地 基处理方法来解决当前的受限制的局面。在不断的探索和大量的现场试验研究的基础上， 得出几种加固技术的联合应用，不仅能使各项技术之间互相补充，克服单一加固技术的缺 点，还能拓宽各项单一加固技术的应用范围，是当前填海软基处理方法中最理想的加固方 法，对沿海软土地基处理工程来说具有非常重要的意义。 拟建的青岛港前湾港四期工程位于青岛市胶州西南岸、黄岛开发区北部，为青岛市重 点工程，码头岸线长1 3 2 0 m ，其建设规模为4 个5 1 0 万吨级集装箱专用泊位，满足1 4 万吨集装箱船靠泊、装卸需要，设计年吞吐量2 4 0 万t e u 。港区为填海造陆区，堆场区 上部地层主要为回填风化砂和中粗砂，呈饱和松散状态；下部含有淤泥质粉质粘土夹砂质 粉土地层，粘性大、强度低。该堆场拟采用天然地基，但天然地基对上部荷载、变形不能 满足设计要求，必须对软弱层进行加固处理。由于单独采用管井降水法施工具有工期长的 缺点，而单一的强夯法在处理饱和淤泥质粘土的施工过程中易形成很高的超孔隙水压力使 土体液化而产生“橡皮土”，因此，单独使用管井降水法或强夯法施工均不能满足既经济 又合理的要求。经多方意见，决定试用管井降水联合“轻夯多遍”的联合加固处理方法对 该场地进行加固处理。该方法将管井降水预压技术和强夯技术结合起来，采用“低能量、 夯击多遍 的夯击工艺，针对饱和粘性土的动力特性和动力固结机理，充分发挥管井降水 和强夯的技术优势，利用强夯产生的超静孔压消散和孔隙水排出来加速管井降水，形成动 力排水固结效果，当水位下降到已固结土层以下时，已固结土层对其以下层土将产生预压， 桂林理工大学硕士学位论文 从而加快粘土的排水速度和固结速度。同时，联合“轻夯多遍”，在冲击型动力荷载作用 下，土体的孔隙率减小，土体密实。经现场试验证明，采用该方法对填海软基进行处理， 可以快速降低地下水位，加速完成土体的固结沉降，有效提高地基土的强度和承载力，满 足设计要求1 5 刊。 鉴于管井降水联合“轻夯多遍”软基加固方法在青岛港前湾港填海工程应用中具有加 固效果显著、优点突出的特点，将其推广到沿海区域的加固应用中具有十分重大的现实意 义。本论文的主要目的就是对管井降水联合“轻夯多遍”加固填海软基进行分析研究：以 分析和研究该方法的经济性、加固原理、加固效果和确定最佳工程施工参数为出发点，通 过对青岛港前湾港填海软基的现场试验资料的整理和分析，并应用有限元模拟现场动力排 水固结的工况，对管井降水联合“轻夯多遍”加固填海软基进行深入研究和分析，以证实 该方法在技术和经济两方面均具备优势，并获得用于大面积施工的最佳施工参数，同时通 过现场实测数据与有限元模拟分析结果对比来证明该方法的加固效果。本文的分析研究具 有重大的意义：不仅将该方法推广到沿海地区的加固工程应用中，也推动了地基处理新方 法、新理论和新工艺的进一步发展，并为类似工程提供了指导设计的方案及参数，同时也 应用有限元软件从理论上分析了管井降水联合“轻夯多遍 处理填海软基的加固效果，理 论与实际相结合，更好的推动了管井降水联合“轻夯多遍”软基处理方法在沿海地区的应 用与发展。 1 2 研究现状、存在问题及发展方向 1 2 1 软土理论研究现状 我国对软土理论的研究已有数十年的历史，水利、铁道、交通、建筑、港口等各行业 均涉及到软土和软土工程问题，在对软土定义后，所谓软土，即天然孔隙比大于或等于 1 o ，且天然含水量大于液限的细粒土( 其中包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等) 【刀， 对软土的基本工程性质进行了大量的试验与积累，基本了解了我国软土分布的主要特征， 并统计了我国软土的物理力学性质。 为了系统的阐述软土的特征及机理，我国著名学者高国瑞教授以电化学、胶体化学理 论为基础，系统研究了软土的物质成分及微观结构，并分析了它们对软土工程的影响程度， 出版了从微观的角度来研究软土特性的专著近代土质学。与此相对应的，沈珠江院士 则从宏观的角度，对软土特性尤其是强度特性进行了系统研究，以大量的室内试验资料为 依据，全面探讨了软土在不同应力条件下的应力应变关系及其表现出的强度特性，他的研 究成果开创了软土工程的新局面。尽管目前仍以基于经典理论的半经验法最为常用，但由 于天然软土的结构性普遍存在并对其工程特性有重要影响，再加上现有的弹塑性本构模型 已不能很好地反映天然软土的规律，利用本构模型进行有限元计算将是今后的发展方向， 2 桂林理工大学硕士学位论文 经过许多学者的多年努力，新一代的本构模型结构性模型应运而生，为解决软土工程 问题开辟了新的道路。但在发展结构性模型的同时，如何考虑结构性是一个有待研究的问 题【8 1 。 1 2 2 软土地基处理方法现状 由于软土成因复杂，分布范围广泛，使得其物质组成和特性差异较大，对这类物质组 成和特性差异较大的软土进行加固处理时，可供选择的加固处理方法、方案是多种多样的。 随着地基处理方法的发展，旧方法不断改进，新方法不断涌现。目前较为成熟的处理 方法主要有三判9 】： 1 置换法，主要针对浅表层不良土质，包括换填法【l o 】； 2 排水固结法，主要针对较深层软土，包括砂井【1 1 1 、袋装砂井【1 2 】和塑料排水板【1 3 1 ： 3 复合地基法，主要针对较深层软土，包括深层搅拌法浆喷桩【1 4 1 、粉喷桩【”】，高 压喷射桩【1 6 1 ，砂石桩法【1 7 1 ，土桩【l s l ，灰土桩【1 9 1 ，振冲法【2 0 】，强夯法【2 1 1 ，灌浆法瞄】，加筋 法【2 3 】等等。 近几年，在大量的理论探索和现场试验研究的基础上，又发展形成了联合加固地基技 术，即上述一些方法的联合使用。联合加固地基技术，针对浅表层与较深层次的软土，是 两种或两种以上的原有地基加固技术的联合使用，它既克服各自的劣势，又吸取并充分发 挥了各自的优势，使原来单一方法无法进行加固的软土地基得到加固，且加固效果较单一 方法好。由于联合加固技术既扩大了原有加固技术的应用范围，又具有较好的加固效果和 经济优势，因此，在软土地基处理中渐趋得到推广应用。 1 2 3 管井降水法处理地基研究现状 早在几百年前，人们就懂得利用“打井取水 来解决生活用水及农田灌溉用水等问题。 随着时代的发展，现代管井降水法在古老的“打井取水的基础上发展起来，并成为软土 地基加固最常用的方法之一，其基本原理是在待加固的地基上埋设过滤渗水的井点管，采 用单井单泵抽取土体中的孔隙水，通过降低地下水位，使土的浸水重度变为饱和重度，从 而使土的有效应力增加，土层固结，达到对地基土加固的目的【凇5 1 。 管井降水法具有较多的优点：除了不需集水管而直接采用单井单泵，各降水井井口高 低不受其他降水井的限制，降水井位置能灵活布置外，还具有施工简便易于操作，能有效 的改善工作条件，减少施工带来的噪音，适用性强等优点。因此在国内外的应用已形成了 一定规模【2 h7 1 。 管井降水最初应用于比利时，并于建国初期在我国得到应用，以下对管井降水法的发 展做了简单的回顾和介绍： 1 9 3 1 1 9 3 3 年，在比利时的舍尔脱( s c h c j d t ) 河上建造的安托惠普( a n t 、) l r e 印) 越江 桂林理工大学硕士学位论文 汽车隧道，直径9 1 4 m ，采用了盾构、管井井点、河中深井、冻结等综合方法，在没有围 堰保护下顺利完成施工任务。 1 9 5 3 年在日本名古屋新建的铁道大厦工程采用了井点降水系统施工，而后，又用降 水方法提高地基承载力，并结合砂井加固地基，获得了较好的加固效果。 前苏联1 9 5 0 年建造某运河以及在卡霍夫水电站大型工程建设中，都大规模地采用轻 型井点、喷射井点和管井井点降水法，均获得成功。 我国建国初期在东北兴建工业基地时，于1 9 5 0 年首次采用管井井点降水法。1 9 5 2 年 在上海应用的管井井点降水技术也获得成功，这为我国降水工程的发展打下了良好的基础 【2 引，同时也为管井降水法在今后工程中的进一步发展奠定了扎实的基础。 我国管井降水技术的蓬勃发展是在社会经济迅速发展的2 1 世纪，伴随着大批的工程 建设，管井降水技术也在实践应用中逐步成熟起来，并在理论上得到了较快的发展。 殷波，王欣( 2 0 0 3 ) 口9 j 在深期i 地铁一期工程区间隧道设计和施工中采用了管井降水的技 术措施，并对降水而引起的地面沉降问题进行了分析和探讨，得出了一些在降水设计方面 的经验和体会：认为降水引起的地面沉降量是有限且均匀的；施工中应重视降水的区域效 应，即在全线统一开展降排水工程，使地下水在沿线上形成一个狭长漏斗，这样不仅可以 减少降水工程量，还可减轻初期局部降水的难度。 霍瑞琴( 2 0 0 5 ) p o 】对某工程进行了四次管井降水，从两次成功、两次失败的经历得出： 杂填土层渗透性差异的存在，使得降水效果不同，在实际工程中，应根据实际情况选用渗 透系数，确定管井降水方案；当降水深度范围内有多种土层组成时，滤网的数目及滤料的 粒径应根据较细含水层选用，以避免泥砂带出。 李威( 2 0 0 7 ) d l 】通过降水井的计算，准确地确定降水井井深、井距、总排水量、单井排 水量和井数，并指出管井降水对用于以潜水为主、地层渗透性比较好、上层滞水不丰富的 基坑时降水效果较好。 徐接武( 2 0 0 7 ) 口2 】从管井构造与特点、管井井点的一般设计、管井井点成井施工三方面 介绍了管井井点降水技术，阐述了管井井点降水在某广场中的成功应用，从而完善了管井 井点的降水技术。 孙华洲，郭菁华( 2 0 0 8 ) 口3 】通过管井降水在地铁车站深基坑施工中的应用，详细论述了 如何根据周边环境和地质条件确定合适的降水方案和降水的相关参数，并总结归纳了管井 降水的施工工艺。 纵观降水技术的国内外发展史，从古老的“打井取水 逐步发展到现在大规模应用的 管井降水地基加固技术，土木行业技术发展在其中的推动作用是不可忽视的，并随着土木 行业的继续发展，新的理论和方法也将不断地涌现。 4 桂林理工大学硕士学位论文 1 2 4 强夯法处理地基研究现状 强夯法( 又称为动力夯实法) 是将很重的夯锤( 一般为5 叫0 0 k n ，目前国外最重的 为2 0 0 0 l ( n ) 起吊到一定的高度( 一般为乱3 0 m ) 后使其自由落下，产生的强大冲击能将 对土进行强力夯实，使地基土得到压实和振密，从而提高地基土的强度，改善地基土的力 学性能，起到加固地基土的目的【3 4 】。对湿陷性黄土地基而言，主要利用强夯法产生的强 大的冲击动力破坏黄土的大孔结构，将土体压密，消除土体的湿陷性；对饱和砂土地基来 说，主要是改善土体的相对密度，提高土体的抗液化能力；而对于一般的软弱粘土地基， 则主要是提高土的强度，减少变形。 强夯法起源于法国，1 9 6 9 年首先用于法国戛纳附近忙德利厄海边2 0 来幢八层楼居住 建筑的地基加固工程。1 9 7 3 年末，强夯法已在1 2 个国家1 5 0 多项工程中获得了应用，加 固面积达1 4 0 万n 1 2 ；到1 9 7 5 年末，计有2 0 0 多项工程近3 0 0 万m 2 地基采用了强夯法加 固；到1 9 7 8 年，已发展到2 0 多个国家有3 0 0 多项工程使用了这种方法；1 9 7 9 年末日 刊建设工业新闻报导，用这种方法加固地基面积已多达6 0 0 万m ? 。英国一家杂志将其 誉为当前最好的几项技术之一，有的文章称之为“一种经济而简便的地基加固方法 【3 5 1 。 1 9 7 8 年，我国在塘沽新港首次使用了这种方法，并在同年的建筑结构杂志上由 潘千里首次系统的介绍了这项新技术，引起了我国工程界的广泛关注，随后，北京、上海、 山西、陕西等省市也相继引进【3 6 1 。 对强夯法加固机理的研究，国内外学者就地基土的作用机理及动力学特征和孔隙水压 力变化规律两方面提出了很多看法： 在对地基土的作用机理及动力学研究方面 英国教授米切尔( m i t c h e l l ) ( 1 9 7 8 ) 【3 7 】认为，强夯法在处理效果尚不明确的饱和细粒 粒土时，需要破坏土体的结构，产生超孔隙水压力以及通过裂隙形成排水通道，进而使孔 隙水压消散，土体得到压密。 l e o n a r d s ( 1 9 8 0 ) p 剐在研究影响强夯法加固机理的因素时发现：减小有粘性土层存在的 地基中的有效夯实深度，不仅与每锤的夯击能有关，还与各夯点的夯击顺序以及每一夯点 的锤击数紧密相关，而用单位加固面积上的夯击能来衡量两者的效应也是合理的。 l e o n ( 1 9 8 1 ) p 9 】认为强夯法的加固作用应与土层被处理过程中的加密作用( 土中气体的 排出) 、固结作用( 土中液体的排出) 和预加变形作用( 各种颗粒成分在结构上的重新排 列) 三种明显不同的机理有关。 g 锄曲i 1 1 ( 1 9 8 4 ) m 】用波的传播理论解释了强夯法对饱和土的作用机理，他认为强夯是一 个动力波动冲击的过程，不仅表层土受到夯锤的冲击作用，深层土也受到动