关于强夯设施的毕业论文

课题名称：预处理动力固结法在明达工业(太仓)有限公司软基处理工程中的应用 一、选题依据 软粘土是软弱性粘土的简称, 又称软土, 其特点是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、渗透性差。在荷载作用下, 软粘土的地基承载能力低, 地基沉降变形大, 且存在较严重的沉降差异问题。为保证工程质量, 在实际工程中软粘土地基应采取合理有效的方法进行处理。我国的软土主要分布在东南沿海及各大江大河的入海三角洲冲积平原地区，从北至南有天津塘沽、连云港、上海、宁波、温州、福州、珠海、深圳等地。内陆主要是湖沼或者山谷冲积而成，分布范围较小，不成片分布。因此，软基处理一直是人们十分关注的课题。 明达工业(太仓)有限公司软基处理工程为江苏省重点项目。明达工业(太仓)有限公司新建厂区位于太仓市浮桥镇，为通港路以北，滨江路以西的地块，拟建的一期工程，占地面积为447亩，平面为长方形。本工程为工业工厂，设施包括厂房、仓库、办公楼、宿舍楼、辅助建筑物等。 该拟建场地位于长江三角洲前缘，其地貌属于冲击平原类型。场地地势平坦，场地内分布有河网密布;场区地面标高在～之间。地表浅层为软弱的淤泥质土，含水量大，孔隙比大，承载力低，变形量大。如果不对其进行处理，地基承载力达不到设计要求，而且会产生较大的不均匀沉降，影响将来场区的正常运营，必须采取合理有效的地基处理方法对其进行加固处理。 对于本工程，采用预处理动力固结法进行加固处理，预处理工艺采用真空降水，强夯法又称为动力固结法，故本次预处理动力固结法即为真空降水联合低能级强夯，可简称为“降水强夯法”。场区软土在真空降水下，一方面使地下水位下降，造成对土体的预压加固，使软土中的部分空隙水排出，空隙减小;另一方面又降低了软土的含水量，为后续的低能量强夯创造不发生“橡皮土”的条件。强夯法是一种经济高效的地基处理方法，利用夯锤自由落下的动能在土体中转化成很大的冲击波和高应力，从而提高地基承载力，降低压缩性，提高均匀性，改善起抵抗震动液化的能力等。 本项目为国家建设部科研攻关基金资助项目“高能级强夯地基加固机理工法研究与专用机械研制”(编号：04-2-016);现代建筑设计集团基金项目“高能级强夯与预处理动力固结法研究”(编号：2004-结-地-03)的一部分。 二、文献综述 国内外研究现状分析 1 强夯法 强力夯实法(简称强夯法)亦名动力固结法，是一种快速加固地基的方法。这种方法是60年代末法国梅那技术公司(Louis Menard Technique)首先开创的。它是将很重的锤一般为100~400kN)提起从高处自由落下(落距一般为6~40m) ，以冲击荷载夯实软弱土层，使地基受冲击力和振动，土层被强制压密，从而提高地基土强度，降低土层的压缩性，改善土的振动液化条件，以达到地基加固的目的。 强夯法自70 年代开始工程应用以来,以其机械设备简单、施工组织管理方便、加固效果显著、工程投资少等优点,很快引起世界各国工程界的注意。如今强夯法加固地基的应用范围已由最初的砂性土和碎石土发展到处理各种杂填土、湿陷性黄土、一般粘性土、软土以及工业生活垃圾等各种地基,成为常用的经济简便的地基加固方法之一。 我国于1978年首次由交通部一航局科研所进行了强夯法试验研究; 1979年8月又在秦皇岛码头堆煤场细砂地基进行了试验和强夯加固施工,效果显著;同年,中国建筑科学院在河北廊坊机械化研究所宿舍工程中也进行强夯法处理可液化砂土和轻亚粘土地基的野外试验研究,也取得了较好的加固效果。通过上述试验研究及实际工程应用,初步总结出一套适合我国情况的强夯工艺,在我国地基加固领域里填补了一项空白,促使了强夯法在我国的广泛应用。 强夯法的基本特征表现为: ①强夯法处理后的地基可使土的压缩性明显降低,不同程度地提高了地基土承载力; ②强夯处理能使地基强度趋向均匀,有效消除不均匀沉降; ③与其他夯击法相比,强夯法夯击能量大,可根据地基处理要求来确定夯点间距、夯击能量及夯击方法,特别使地基深处土体性能得到改善; ④施工中必要的夯击能量可以分几遍完成强夯法施工设备简单,无需加固材料,费用低,周期短,具有广阔的应用前景。值得注意的是强夯法的适用范围与其土质及地质构造均有关,条件适当时可以有效加固软基。由于对强夯加固软基的机理、效果、设计计算方法与工艺措施的研究仍不全面和透彻,故强夯工程实验与观测分析是必要的。 2 真空降水 真空堆载预压法是一种新型的地基处理方法，最早是瑞典皇家地质学院Kjellmen 于1952年提出的。国内1958年天津大学就开始进行真空排水固结的室内试验研究。在早期，由于工艺上存在问题，导致真空预压未能在工程中应用。直到80年代，交通部一航局、天津大学和南京水利科学院等单位对这项技术进行室内和现场试验研究，取得了成功经验，膜下真空度可以达到85~92kPa，并成功地将这项技术应用于天津新港软基加固工程中。此后，真空预压法在工程中得到了推广应用。 目前，我国在抽真空设备的研制、真空预压施工工艺的改进、真空度和预压时间的控制、设计计算理论的发展等方面均取得了进步，解决了很多技术难题。真空预压已作为较成熟的技术在港口、公路、铁路、能源、房屋建筑工程中得到了成功应用。 3 真空降水联合低能级强夯法 真空降水联合低能级强夯法是采用由真空降水和低能级强夯两道工序组成的施工工艺，其中：真空降水是由改进后的真空井点对加固范围内的地基进行强排水，这种设备功率比常用轻型井点大得多，可产生较大排气量和较高的真空度，即使在渗透系数较低的粘土中，也能通过形成的新水头梯度来加快地下水的渗流;低能级强夯主要采用锤击，即通常的强夯法。通过对上述两道工序的多遍循环，可达到加固地基的目的。真空降水联合低能级强夯法的特点：一是夯击前采用真空降水，可降低地下水位、减小被处理土体的含水量和饱和度等，使地基受击后，地下水位以上土体可产生较大的压缩变形，地下水位以下土体可减小土体中的超孔隙水压力;二是夯击后采用真空排水，以加快超孔隙水压力消散，此外，结合每遍夯击的间隔时间，可尽量避免“弹簧土”的形成;三是通过调整夯击力等参数，使浅层地基达到较高的密实度;四是大面积加固，对地基有一定的降水预压作用。 真空降水联合低能级强夯法的加固机理是以不完全破坏土体结构强度为前提，根据土体强度提高情况，逐步增加能量的动力固结。通过设置竖向排水和表面水层排水等主动排水法，使之在土体中形成微裂缝排水。因此，强夯能量的控制应掌握以下原则：激发土体孔压，并使土体产生微裂缝，但又不完全破坏土体结构强度，不形成“橡皮土”;先轻后重，少击多遍，从上至下，逐步增大加固深度与范围。 4 强夯处理地基的检测 静力触探试验 静力触探(cone penetration test)自1917年雅典正式以来，至今已有80年的历史。静力触探是通过一定的机械装备，将一定规格的金属探头用静力压入土层中，同时用传感器或直接量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力，以此来判断、分析、确定地基土的物理力学性质。 静力触探的主要优点是连续、快速、精确;可以在现场直接测得各土层的贯入阻力指标;掌握各土层原始状态(相对于土层被扰动和应力状态改变而言)下有关物理力学的性质，这对于地基在竖向变化比较复杂，而用其他常规勘探手段不可能，能大密度取土或测试来查明土的变化;对于饱和砂土、砂质粉土以及高灵敏度软粘土层中钻探取样往往不易达到技术要求，或者无法取样的情况;用静力触探连续压入测试，则显出其独特的优越性。但是，静力触探也有不足之处：不能对土层进行直接的观测、鉴别;由于稳固的反力问题没有解决，测试深度不能超过80m;对于含碎石、砾石的土层和很密实的沙层一般不适合应用等。 瑞雷波检测技术 瑞雷波(面波)检测是一种新型的无损检测方法,通过在地表进行地层波速测试,瑞雷波在地面表层传播,频率不同,影响的地层深度也不同。因此,在同一地段测出一系列不同频率的波,就可得到一条频散曲线,通过频散曲线的分析、反演优化,可对地下构造进行解释。利用瑞雷波检测是基于瑞雷波的两个特性:一是在分层介质中传播时的频散特性;二是传播速度与介质物理性质的密切关联性。 平板载荷试验 载荷试验是一种最古老的地基土原位测试技术,它实际上是模拟建筑物基础受荷条件的现场模拟试验。该方法是在刚性承压板上加荷,测定天然埋藏条件下地基土的变形,可测定地基土的变形模量、评定地基土的承载力及预估实体基础的沉降。对于不能用小试样试验的各种填土、含碎石的土等,最适宜于用载荷试验确定压力与沉降的关系。但载荷试验一般受荷面积较小,加荷影响深度不超过承压板边长(或直径)的2倍。试验点的数量≮3点,当其极差不超过平均值的30 %时,可取平均值作为地基承载力标准值。平板载荷试验( PLT)只反映承压板下1. 5～2. 0倍承压板直径或宽度范围内地基土强度、变形的综合性状,但它是最直接、最可靠的试验方法,其他试验手段的结果均以载荷试验的结果为参考依据。 参考文献 [1] 王铁宏.全国重大工程项目地基处理工程实录.北京：中国建筑工业出版社.2005 [2] 梅国雄，徐锴，宰金珉，殷宗泽.真空预压加固软土地基变形机理的探讨.岩土工程学报.2006，28 (9)：1168~1172 [3] 胡瑞林.软粘土动力排水固结机理研究综述.工程地质学报.2005，14 (1)：45~49 [4] 张新天，罗晓辉，高金岐，刘增田.强夯法加固软基的理论与工程应用分析.北京建筑工程学院学报.2003，19 (1)：55~59 [5] 施建勇，雷国辉，艾英钵，卫 丹，宋雄伟.关于真空预压沉降计算的研究.岩土力学.2006，27 (3)： 365~368 [6] 薛翊国，王清，涂齐亮. 软弱地基处理方法选择与展望.山西建筑.2006，32 (7)： 94~95 [7] 王芝定，万建华. 浅谈强夯法进行沉降量控制.西部探矿工程.2006，(10)：65~66 [8] 石蹈波.强夯法加固地基机理分析.中国农村水利水电.2006，(9)：98~102 [9] 孟庆山，王吉利，汪稔.采用不同加固方案处理软土地基的对比研究.岩土力学.2002，23 (3)：375~381 [10] 孔位学，陆新.强夯法加固软土地基有效加固深度研究.四川建筑科学研究.2001，27 (4)：45~48 [11] 陆新，朱松林.强夯处理地基的检测技术研究.施工技术.2005，34 (5)：43~45 [12] 徐培红.强夯地基处理检测方法浅析.建材技术与应用.2006，(5)：40~42 [13] 耿光旭，赵刚.强夯地基检测的有效方法——瑞雷波法.勘察科学技术.2001，(5)： 57~60 [14] ROLLINS K M, JORGENSEN S J, ROSS T E. 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