轻型井点降水联合强夯法加固吹填土地基

米晓晨

轻型井点降水联合强夯法加固吹填土地基

米晓晨

（中交第一航务工程局有限公司，天津300461）

结合某港口吹填土地基处理施工，进行了轻型井点降水联合强夯组合型地基处理工艺的试验研究。根据降水要求和夯点布置，对井点管的布置和施工方法进行探讨，最终采用了机械振动+水力洗孔联合成孔法。结果表明，对地下水位较高的砂性土地基，采用此法具有施工快、成本低、效果好等优点。

吹填土；轻型井点降水；强夯；地基处理

0 引言

强夯法具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、施工周期短、节约材料及施工费用低等优点，在工程中得到了广泛应用[1-2]，但当场地地基土的地下水位较高时，强夯法就难以取得满意的加固效果。为充分利用强夯法设备简单和加固快速的优点，通过改进施工工艺、增设竖向排水体或与其他加固方式相结合的办法，大大拓宽了应用范围[3-5]。轻型井点降水联合强夯加固方法就是基于饱和黏性土动力特性和动力固结机理，将强夯技术与井点降水结合起来的一种新的组合型地基处理方法，该法可以充分发挥强夯和轻型井点降水的各自技术优势，利用井点降水来加快强夯产生的超静孔隙水压力的消散。

某港区堆场地基为新近吹填形成，表层为厚度5.8～8.9 m的粉砂层，地基处理拟采用回填1.5～ 2.0 m山皮石（土）+强夯的加固方案，但因港区附近50 km范围内无山，山皮石（土）需从外地长距离运输，再加上沿途路桥限载，导致地基处理费用较高。因此，进行了轻型井点降水联合强夯工艺的试验研究，以验证此施工工艺加固吹填土地基的适应性和可能性。

1 工程地质条件

在15 m深度范围内，地基土层自上而下可分为4层：第淤层粉砂，灰色，干-湿，松散状态。主要由砂土组成，并混有少量粉质黏土，该层为人工吹填形成，层厚5.8耀8.9 m；第于层淤泥质粉质黏土，黑色，饱和，流塑，压缩性高，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，具有腥臭味，含贝壳，层厚3.7耀5.3 m；第盂层粉质黏土，灰色，饱和，软塑～可塑，压缩性中等，稍有光泽，干强度高，韧性中等，含铁质结核，层厚0.9耀2.7 m；第榆层粉细砂，灰色，湿，中密～密实状态，主要矿物成分为石英和长石等组成，颗粒级配良好，呈浑圆状。其中淤层粉砂、于层淤泥质粉质黏土为主要加固土层。

2 试验方案设计和工艺研究

2.1 试验方案

试验目的：减小淤层吹填粉砂层的不均匀性，提高该层土体的承载力并消除液化的可能；改善于层淤泥质粉质黏土的应力状况，减小后期变形；提高施工设备在施工过程中的安全性。

施工试验区设4个小区，每个小区面积均为30 m伊30 m。试验方案见表1，要求地下水位降低3.5 m后即可实施强夯。相邻两遍点夯时间间歇以现场实测孔隙水压力消散情况而定。

表1 试验参数汇总表Table 1Summary of test parameters

2.2 轻型井点管布置

根据降水设计要求，可按下面公式计算降水井影响半径R、单一试验区出水量Q、单井管出水能力q、井点数量n、井管间距r及井点管埋深HW。

式中：R为降水影响半径，m；S为基坑水位降深，m；H为含水层厚度，m；K为渗透系数，m/d。

式中：Q为涌水量，m3/d；H为潜水层厚度，m；S为基坑水位降深，m；K为渗透系数，m/d；r0为基坑等效半径，m。

式中：q为单根管井出水量，m3/d；r为过滤器半径，m；l为过滤器进水部分长度，m；k为含水层渗透系数，m/d。

式中：HW1为基坑深度，m；HW2为降水水位距离基坑底要求的深度，m；HW3=ir0，i为水力坡度，r0为降水井分布范围（基坑）等效半径，m；HW4为降水期间的地下水位变幅，m；HW5为降水井过滤器工作长度，m；HW6为沉砂管长度，m。

计算得到的施工参数为：降水影响半径R= 6.4 m，单一试验区出水量Q=426.46 m3辕d，单井管出水能力q=8.26 m3辕d，井管间距r=3.1 m，H= 6.25 m。最终选取的井管布置参数见表1。

轻型井点降水联合强夯加固方法施工存在一定的相互干扰，若施工方案或者施工程序不能合理协调，不但影响施工效果，也影响施工工期。

根据试验方案，分为两遍插管，两遍降水，管点布设见图1。

图1 降水井点平面布置图Fig.1Plane layout of dewatering well point

2.3 井点管成孔工艺

1）水冲湿法成孔

利用高压水枪的冲力，边冲边晃动，水力成孔。此法成孔速度快，工艺简单，成本较低，适合于软土地区井点管成孔。但是此法易形成地表明水，尤其是在上部地基土不均匀、渗透系数不大或天气不好的情况下，影响施工进程。

2）干法成孔

本工程试用了钻机施工干法成孔和机械振动干法成孔。钻机干法成孔，工艺较简单，易控制多余水量，但速度太慢，成本高，无法适应大面积施工；机械振动成孔，工艺较简单，速度较快，成本较低，适合大面积施工，但振动成孔，插管封管后，试验结果表明难以抽取地下水，存在漏气现象。试验发现，机械振动成孔后，孔底残留黏土较厚，易封堵井点管的滤管部分。

3）机械振动+水力洗孔联合成孔法

先用机械振动成孔，然后用低压水枪洗孔，待成孔后插入井点管。此法工艺较为简单，易控制多余水量，成孔速度快，成本低，适应大面积施工。压水力洗孔，清除了孔内残留黏性土，有利于井点管的埋设。

3 加固效果检测

轻型井点联合强夯加固效果检测采用标准贯入、重型动力触探及单桥静力触探等原位试验及静载荷试验等方法进行。

3.1 标准贯入试验

标准贯入试验检测结果见表2。结果表明，轻型井点降水后，强夯时所采用的夯击能越大，其标贯击数提高的也越高。试验芋、郁区采用2 000～2 500 kN·m的夯击能，经过强夯，上部砂层的标贯击数均值超过10击，粉砂层为稍密状态（10

表2 标准贯入试验检测结果统计表Table 2Test results of standard penetration test

3.2 重型动力触探和静力触探试验

重型动力触探试验结果见表3，单桥静力触探试验结果见表4。重型动力触探试验和单桥静力触探试验结果表明，地基采用轻型井点降水强夯时所采用的夯击能越大影响深度也越大，最大影响深度取决于第一遍点所采用的夯击能。

表3 重型动力触探试验检测结果统计表Table 3Test results of heavy dynamic penetration test

表4 单桥静力触探试验检测结果统计表Table 4Test results of static cone penetration test of single bridge

3.3 静载荷试验

静载荷试验结果见表5。可以看出，采用轻型井点降水联合强夯的方法加固是可行的，类似土质条件的堆场地基可以采用轻型井点降水联合强夯的方法进行加固，但夯击能不宜小于2 000～2 500 kN·m。

表5 静载荷试验结果统计表Table 5Test results of static load test

4 结语

1）轻型井点管布置设计时要明确降水要求、降水范围、降水目标，收集相关的地基土参数，包括工程地质条件和预拔井点管件、水文地质条件等，初步设计井点管的布置与施工方案。

2）轻型井点降水联合强夯加固法施工具有一定的相互干扰性，如果施工方案或者施工程序不能合理协调，不但影响施工效果，而且也影响施工工期。因此，根据强夯技术要求，合理调整降水井点布置方案，有利于保质保量完成工程。

3）以机械振动+水力洗孔联合成孔法进行轻型井点管的施工，其工艺较简单，成孔速度快，成本低。

4）地下水位较高的砂性土质条件的堆场地基可以采用轻型井点降水联合强夯的方法加固，夯击能不宜小于2 000～2 500 kN·m。

[1]龚晓南.地基处理手册[M].3版.北京：中国建筑工业出版社，2008. GONG Xiao-nan.Foundation treatment manual[M].3rd ed.Beijing: China Architecture&Building Press,2008.

[2]MENARD L,BROISE Y.Theoretical and practical aspects of dynamic consolidation[J].Geotechnique,1975,25(1):3-18.

[3]席连海.轻型井点降水联合强夯法加固吹填土地基研究[D].北京：北京交通大学，2008.

XI Lian-hai.Research on mildtype well point dewatering associate with heavy tamping reinforcing hydraulic fill subgrade[D].Beijing: Beijing Jiaotong University,2008.

[4]罗来芬.真空降水与强夯联合处理软土地基的试验研究[D].北京：中国地质大学，2008.

LUO Lai-fen.The experimental study on dynamic consolidation with vacuum dewatering to soft foundation improvement[D].Beijing: China University of Geosciences,2008.

[5]刘嘉，罗彦，张功新，等.井点降水联合强夯法加固饱和淤泥质地基的试验研究[J].岩石力学与工程学报，2009，28（11）：2 222-2 227.

LIU Jia,LUO Yan,ZHANG Gong-xin,et al.Experimental research on saturated mucky foundation treatment with well-point dewater原ing combined with dynamic compaction method[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2009,28(11):2 222-2 227.

Technology of dynamic compaction with mildtype well point dewatering to dredger fill ground

MI Xiao-chen
（CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300461,China）

Combined with construction of dredger fill ground,we carried out the experimental study on dynamic compaction with mildtype well point dewatering to dredger fill ground.According to the requirement of the well point dewatering and dynamic compaction layout,we studied the arrangement and construction method of the well point tube,and adopted the mechanical vibration and hydraulic hole method.The results show that the method has advantages such as fast construction,low cost and good effect for the sandy soil foundation with high groundwater level.

dredger fill;mildtype well point dewatering；dynamic compaction；ground treatment

U655.4

A

2095-7874（2017）09-0054-04

10.7640/zggwjs201709011

2017-06-19

米晓晨（1960—），男，河北唐山人，硕士，高级工程师，副总经理，工业与民用建筑专业。E-mail：mixc@ccccyhj.com