管井降水联合强夯法加固在软土地基处理工程中的应用

方启超

摘要：通过在曹妃甸地区应用管井降水联合强夯法施工进行地基加固的实例，说明该方法在地基加固上有显著效果，但有软土层时加固效果并不理想，应用时应结合承载力要求和现场试验确定地基加固方案。

关键词：地基处理；管井降水；强夯

中图分类号：TU44文献标识码： A

一、 引 言

强夯法作为一种经济有效的地基加固方法，得到有广泛的应用，但是，在饱和软土和地下水位较高的地基处理中，直接采用强夯法进行加固并不适用。由于在这些含水量高类土中、强夯能量几乎全部被超静孔隙水压力吸收，不能对地基起到加固作用，因此，为了保证强夯法在这类土中的加固效果，必须解决土中地下水的排出和超静孔隙水压力消散的问题。管井降水联合强夯法，作为一种经济适用的技术被提出。

利用管井进行抽排水主要有三方面作用：1、降低地下水位，同时减小土层中含水量，从而降低强夯时产生的超静孔隙水压力；2、连续布置管井，阻断外部水源对施工区域进行补给；3、减少土层含水率后，土层产生的有效应力可以对深部土层形成预压固结。

本文结合在曹妃甸地区某明渠边坡加固工程中采用的管井降水联合强夯法，对该方法加固的应用进行说明。

二、工程地质条件

1、水文地质条件

场地内地表水为海水。勘探深度内地下水主要为潜水及微承压水，含水层厚度大，渗透性较强，富水性良好。地下水位埋深为0.55～1.70m，地下水标高0.95～3.55m。地下水与海水呈交替互补，地下水径流缓慢，排泄以侧向径流为主，属垂直补给侧向径流循环类型，潜水和海水相互联通，水力联系强烈。各土层的渗透系数见表2-1。

表2-1 土层渗透系数一览表

2、地基土构成与特征

勘探深度内的地层为吹填土和第四系全新统滨海相沉积层，主要岩性为淤泥质粉质粘土，淤泥质粉质粘土夹粉砂、粉土、粉质粘土，多为层状土。依据地质时代、岩性、分布规律和物理力学性质，将勘探深度内地层分为11 个工程地质层或亚层，各层特征分述如下：

土层编号 岩性 标贯击数 顶标高（m） 层厚（m）

①1层 淤泥质粉质粘土 3.5 4.3 1.4

①2层 粉砂粉土 7.0 3.98 3.7

②层 粉土 6.5 0.14 2.4

②1层

淤泥质粉质粘土夹砂 6.5 0.58 2.53

③层 粉砂 19.7 -2.02 6.32

③1层

淤泥质粉质粘土 5.0 -6.29 1.5

④层 粉质粘土 5.9 -8.83 5.51

④1层 粉砂 29 -14.25 2.4

④2层

淤泥质粉质粘土 4.5 -11.03 1.29

④3层 粉土 12 -15.29 2.6

⑤层 粉土 26.4 -19.47 1.71

说明：以上数据均为平均数。

三、施工步骤

设计结构底标高高程为2.1米，结合现场强夯试验本工程预留140厘米，故开挖至3.5米，作为开挖标高，并在此高程进行地基处理。

管井布置间隔7米，深度14.6米。管井采用开挖时使用泥浆护壁。管井材料采用无砂混凝土管，直径50厘米。管井以500米为一个施工作业段进行抽排水施工。抽排水使用1千瓦的小型潜水泵作业。开始时需要连续抽排，后期抽排水作业稳定后现场实际每小时开启15分钟即可抽干。抽排水作业时要留意抽干后水泵的空转损伤，需要派专人循环检查各井点水泵运转情况。

第一遍管井降水地下水位降低到地面以下3 m后进行第一遍强夯，击数3 击，单点夯击能1500kN.m；第二遍管井降水，降至地面以下3.0m；平整场地，进行第二遍强夯，击数4 击，单点夯击能2000kN.m；第三遍管井降水，降至地面以下3.0m；平整场地，进行第三遍强夯，击数4 击，单点夯击能2000kN.m。

强夯使用10吨重带气孔夯锤，直径2米。夯击能量通过调整起吊高度的方式进行调整，吊机使用履带式起重机并装备自动脱钩机构。1500kN.m夯击能要求时夯锤吊起高度为15米，2000kN.m夯击能要求时夯锤吊起高度为20米。

夯点间距4米布置，夯点平面布置图如下：

四、检测结果

经静力触探检测后结果如下：检测深度为7米，自标高2.5米至-4.5米。平均2000㎡检测一点，抽取20点进行统计分析。在砂土质情况下平均锥头阻力大于8MPa；在软土情况下层厚0.5米以内时锥头阻力约为1.2MPa；软土层厚度约2米时，锥头阻力约为0.5MPa.

五、结论

基于曹妃甸区排水明渠工程地基处理试验区现场试验结果，得出如下结论：

1、利用管井降水联合强夯的技术手段进行地基处理，可以显著增强地基承载能力，同时也说明该方法能部分解决超静孔隙水压力消散及孔隙水排出的问题。

2、该方法对砂性土加固效果明显；但针对饱和软土部分，利用该方法进行加固能取得一定效果，但饱和软土层厚较大时，效果并不理想，故在有软土层区域使用该方法应结合地基承载力要求并进行试验后再确定最终方案。