高真空击密法施工工艺ppt课件.ppt

软地基处理新技术 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 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 0 8 四 工程实例 上海浦东国际机场二号跑道宁波北仑港三期常熟兴华港二 三期青岛大炼油工程上海化工区 粉土 高真空击密 与振冲碎石桩效果比较 4 1 上海浦东国际机场二号跑道 上海浦东国际机场二号跑道地质情况 吹填砂 层厚2m左右 砂质相对密实 含泥量较高褐黄色粉质粘土 层厚0 25 2 70m 呈可塑 软塑状态 含铁锰结核及侵染锈点 属中压缩性土 灰色粘质粉土 层厚0 60 5 90m 呈饱和 稍密状态 土质极不均匀 属中压缩性土 灰色砂质粉土 层厚1 00 9 10m 呈饱和 稍密状态 土质极不均匀 夹杂粘土 属中压缩性土 灰色淤泥质粉质粘土 一般层厚5 0m左右 呈饱和 流塑状态 土质分布不均 夹有砂质粉土 属高压缩性土 灰色淤泥质粘土 一般层厚11 0m左右 呈饱和 流塑状态 夹有薄层粉细砂 土质比较均匀 粘性大 孔隙比大 含水量高 属高压缩性土 上海浦东国际机场二号跑道七种方法处理前后对比 综上所述 竞标方案七 快速 高真空击密法 综合指标最佳 上海浦东国际机场二号跑道与一号跑道处理效果对比 一号跑道 加道碴强夯法施工沉降35cm工后沉降30cm造价高工期十二个月 二号跑道 高真空击密法施工沉降55 7cm工后沉降10cm比一号跑道节约1 2亿元工期 四个月 上海浦东国际机场二号跑道施工现场 111万 上海浦东国际机场二号跑道反馈 上海机场网站 05年3月17日 报道本工程建设创造了国内 七个第一 其中之一国内第一条成功采用高真空击密法新闻晨报网站 05年3月18日 浦东国际机场跑道地基处理国内首次采用高真空降水 强夯 大大超过了设计要求 节约资金1 2亿元 4 2 宁波北仑港三期 宁波北仑港三期地质情况 宁波北仑港区三期国际集装箱码头 二区 地基处理工程约46万 0 2米为新吹填的粉煤灰 为浆糊状 承载力接近于零 人无法在上面行走2 10米为淤泥质粘土 Ps值约0 10MPa设计要求承载力要求fak 120kPa工前沉降 600mm 处理前地面状况 处理后地面状况 处理后开挖沟槽情况 北仑港粉煤灰加固前后的ps曲线 大面积加固后的静载试验 03年宁波北仑港三期二种地基处理方法主要成果对比 宁波北仑港反馈 宁波港网站 04年7月23日 视频和文字报道 宁波北仑港三期二阶段工程地基处理采用了先进的高真空击密法 具有投资省 工期短 质量可靠等特点 宁波北仑港软地基高真空击密法处理工程被评为宁波港第三届科技进步一等奖 宁波北仑港四期 五期 煤码头继续采用快速 高真空击密法 4 3 常熟兴华港二 三期 常熟兴华港地质情况 表层吹填粉细砂 层厚为1 3m 第二层粘土及粉质粘土 平均层厚 2m 第三层为淤泥及淤泥质土 该层分布较不均匀 层厚变化较大 层厚在0 6m之间变化 夹有粉砂层 属高压缩性的软土 第四层为粉细砂 常熟兴华港吹填砂加固前后的地基承载力 常熟兴华港局部加固效果较差区域重新加固前后 常熟兴华港 高真空击密 二遍 三遍加固效果前后对比 常熟兴华港高真空击密处理后标贯试验 常熟兴华港业主评价 一期工程 粉喷桩复合地基质量无法保证造价高 二期工程高真空击密法施工质量好造价比一期节约100元 三期工程继续使用高真空击密法 效果良好 4 4 青岛大炼油工程 青岛大炼油工程地质情况 1素填土 主要回填粘性土 砂 层厚1 5m 3 2m 1细砂 深灰色 灰色 松散 饱和 含有较多淤泥质 厚度0 4 2 3m 粉土 灰色 松散 稍密 饱和 层厚4 4 7 9m 1粉质粘土 可塑 硬塑 层厚2 6 9 4米 青岛大炼油工程处理要求 由于本场地 层素填土和 层粉土属软弱土层 且在抗震设防烈度为7度的情况下属液化土层 不能直接做为待力层 为了满足设计要求 本场地采用快速 高真空击密法 进行地基预处路 地基处理要求如下 1 层素填土地基承载力特征值 150kPa Es 10MPa 层粉土地基承载力特征值 120kPa Es 8MPa 2 地基处理后 层或 层消除液化 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 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2 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2 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30 40kPa快速提高到100 120kPa 2005年上海临港工业大电气项目施工后情景 5 2HVDM 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 ZL200510134966 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 5 2 1 山东黄岛10万m3的石油储备罐 山东黄岛10万m3的石油储备罐 山东黄岛10万m3的石油储备罐 成功的用HVDM结合桩基 使原地质承载力40 50kPa通过HVDM处理达到120kPa 再结合碎石桩 提高到210kPa 造价节省 工期缩短 并有效解决了碎石桩的软地基离散现象 山东黄岛10万m3的石油储备罐 5 2 2 亚洲铝厂 亚洲铝厂 亚洲铝厂高精密流水车间 地质土层复杂 工后沉降要求高 小于5cm 经HVDM 水泥搅拌桩 形成复合地基 有效控制工后沉降和差异沉降 造价比原方案节约30 以上 工期60 以上 获外方设计高度评价并要求合作全力推广 亚洲铝厂 六 专利技术发展应用简介 2000年 快速 高真空击密法 开发成功2001年 上海市科委鉴定达到国际先进水平2006年 获上海市科技委科技成果奖2006年 中央电视台科技频道 科技之光 专