水利水電工程師這4種堤防地基加固方法你都了解嗎？

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一、振沖法

(一)加固機理

振沖法的主要設備有振沖器、吊車和水泵。振沖器靠底端噴出的壓力水(水壓400～600kPa)的沖擊力和振沖器本身重量，使振沖器往下貫入土中。在這個過程中振沖器產生的水平振動力將擠密孔壁土砂層。當振沖器達到預定深度后，往孔內投粗料(如粗砂礫石、碎石、礦渣等)，并靠振沖器的水平振動力將粗粒填料擠入周圍土層中。隨著射水和水平振動力持續時間的延長，土層(混入了粗粒料)越來越密實，振沖器耗電隨之加大，當達到設計值后，振沖器就可上提一定距離(30— 35cm)，再住孔內投料，重復上述過程，直到整個孔均被粗料填滿并振沖到一定密實度為止。

振沖法對于砂土主要是提高了砂土的密實度，故對砂土也稱振沖擠密法。對于振沖法加固粘性土地基作用機理，主要指“復合地基”作用機理，即投入的粗料(碎石)于土中形成的碎石樁強度大大高于周圍土體的強度，碎石樁與周圍土體組成“復合地基”，共同承擔堤防重量，“復合地基”比天然地基強度大大提高，壓縮性大大減小，振沖法加固粘性土也叫振沖碎石法或振沖置換法。

(二)振沖法的擠密工藝

1.孔位布置與間距

振沖孔位布置常用等邊三角形和正方形兩種。對大面積擠密處理，用等邊三角形布置比正方形布置可以得到更好的擠密效果。

振沖孔位的間距視砂土的顆粒組成、密實要求、振沖器功率而定。使用30kw振沖器，間距一般為1.8～2.5m;使用75kw大型振沖器，間距可加大到2.5～3.5m。

2.填料選擇

對中細砂，可以不加填料，就地擠密;但對粉細砂，必須加填料后才能獲得較好的振密效果。

3.擠密工藝

連續下料法 振沖器達設計深度后，將水壓和水量減少至維持孔口有一定量回水，但沒有大量細顆粒帶走的程度。此時用裝載機等運料工具將填料堆放在振沖器護筒周圍。填料在水平振動力作用下依靠自重沿護筒周壁下沉到孔底。這種造孔后不提出振沖器，在孔中投料的方法稱連續下料法。該法施工特別適用於加固易于塌孔的砂土地基。

間斷下料法 造孔后將振沖器提出孔口，直接往孔內倒入一批填料，再將振沖器下降至孔底進行振密，如此反復進行直至全孔完成。這種施工方法稱間斷下料法。

比較起來，連續下料法的樁體的密實度較均勻;間斷下料法的施工速度較快。

(三)適用范圍

振沖法適用的土質主要是砂性土，從粉細砂到含礫粗砂，只要小于0.005mm的粘粒含量不超過10%，都可得到顯著的擠密效果;若粘粒含量大于30%，則擠密效果明顯降低。在堤防除險加固工程中，尤其適用于砂性土地基的滑坡除險加固處理。也可用于新建或已建堤防、涵閘基礎的處理，提高基礎的承載力與抗滑穩定及抗震防液化能力。

(四)振沖法的主要優點

1.施工機具和施工工藝簡單，易于操作。處理費用低。

2.振沖法是以復合地基形式處理地基，能最大程度發揮和充分利用天然地基的強度潛力，使地基強度變得比較均一。

3.振沖法可在軟粘土中設置強透水性的排水碎石樁，軟粘土中的水可通過碎石樁以較短的時間完成排水固結，使地基強度提高。對建在松軟地基上堤防的加固處理，具有較高的實用意義。

二、擠密砂樁法

擠密砂樁是先在軟基中間用沖擊法或振動法打孔，灌入砂子并搗實。

(一)加固機原理

1.在松散砂土中的作用

由于成樁方法不同，在松散砂土中成樁時對周圍砂層或產生擠密作用或同時也產生振密作用。

(1)擠密作用 采用沖擊法或振動法往砂中下沉樁管和一次拔管成樁時，由于樁管下沉對周圍砂土產生很大的橫向作用力，這就是擠密作用。有效擠密范圍可達3～4倍樁直徑。

(2)擠密和振密作用 采用振動法往砂土中下沉樁管和逐步拔出樁管成樁時，下沉樁管對周圍砂層產生擠密作用，拔起樁管對周圍砂層產生振密作用，有效振密范圍可達6倍樁直徑左右。

2.在軟弱粘性土中的作用

(1)置換作用 密實的砂樁在軟弱粘性土中取代了同體積的軟弱粘性土，形成“復合地基”，使承載力提高，地基沉降變小。

(2)排水作用 在軟弱粘性土地基中，砂樁可以象砂井一樣起排水作用，從而加快地基的固結沉降速率。

(二)施工工藝要點

1.施工順序

在松散砂土中，首先施工外圍樁，然后施工隔行的樁，對最后幾行樁，如下沉樁管有困難時，可適當增大樁距。

在軟弱粘性土中，砂樁成型困難時可隔行施工，各行中的樁也可間隔施工。

2.質量控制

(1)沖擊法成樁。單管法施工時，控制拔管速度為1.5～3m/min，以保證樁身連續性，而樁直徑是以灌砂量來控制;雙管法施工時，錘擊內管和外管將砂壓實，按貫入度控制，保證樁身的連續性。

(2)振動法成樁。主要控制拔管的速度，如一次拔管法，拔管1m控制在30秒內;逐步拔管法，每次拔起0.5m，停拔續振20s。

(三)砂樁用途

在松散砂土中，可用于增大相對密度，防止振動液化。在軟弱粘性土中，可用于提高地基承載力，加速固結沉降，改善地基的整體穩定性。

三、強夯法

強夯法是將很重的錘(一般為100～400kN)從高處自由落下(落距一般為15～25m)給地基以強烈地夯擊而壓密，從而提高地基土的強度并降低其壓縮性。

(一)強夯法作用機理

加密作用，使空氣或氣體的排出;固結作用，使水或流體的排出;預加變形作用，使各種顆粒成分在結構上的重新排列，包括顆粒結構或型態的改變。

(二)施工要點

1.平整場地 預先估計強夯后可能產生的平均地面變形，并以此確定地面高程，然后用機械平整。

2.鋪墊層 遇地表層為細粒土，且地下水位高的情況，有時需在表面鋪0.5~2m左右厚的砂、砂礫或碎石。以使地表堅硬，支承起重設備。

3.夯點放線定位 宜用石灰或打木樁的方法，偏差不大于5cm。

4.強夯施工 當第一遍夯完后，將夯坑填平，再進行下一遍夯擊，直至計劃的夯擊遍數夯完為止。

5.現場記錄 做好詳細的現場記錄。

6.安全措施 夯擊時所有人員應退到安全線以外。

(三)強夯法的用途

強夯法可用來加固新建或改建堤防工程的基礎處理。主要可用于加固碎石土、砂土、粘性土、雜填土、濕陷性黃土等各類地基。它不僅能提高地基的強度并降低其壓縮性，而且還能改善其抵抗振動液化的能力和消除土的濕陷性。

但對飽和軟粘土進行強夯要持慎重態度。對已建堤防的應用也要慎重。

四、排水固結法

(一)基本原理

排水固結法是軟粘土地基在荷載作用下，土孔隙水慢慢排出，孔隙比減小，地基發生固結變形。同時，隨著超靜水壓力逐漸消散，土的有效應力增大，地基土的強度逐步增長。

(二)排水固結法的排水與預壓

排水固結法是由排水系統和加壓系統兩部分組合而成的。排水系統可以在天然地基中設置豎向排水體(如普通砂井、袋裝砂井、塑料排水板等)，以及利用天然地層本身的透水性。加壓系統有堆載法、真空法等。

1.排水

首先打設砂井(包括袋裝砂井、塑料排水板等)在軟粘土地基中，設置一系列砂井，在砂井之上鋪設砂墊或砂溝，增加土層排水通道，加速固結。這種方法適用于透水性低的軟弱粘性土，對于泥炭土等有機質沉積物不適用。

2.預壓

(1)堆載預壓法 通過臨時填土石等方法對地基加載預壓，達到預先完成部分或大部分地基沉降，并通過地基土固結提高地基承載力。這種方法適合于軟粘土地基。

(2)真空預壓法 在粘土層上鋪設砂墊層，打設排水板(砂井等)，然后用薄膜密封砂墊層，用真空泵抽氣，使地下水位下降，同時在大氣壓力作用下加速地基固結。主要適用于軟粘土地基。

(三)用途

排水固結法主要可以解決粘土地基的沉降問題和穩定問題。

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