振冲桩在病险水库基础处理中的应用.doc
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1、振冲桩在病险水库基础处理中的应用汪海洋 1,谢新生 1,岳桃丽 21.四川大学水利水电学院,成都(6100651);2 广东省罗定市水务局,广东罗定(527200)E-mail: 摘要:本文介绍了振冲桩法的原理,适用范围等特点,并以潘家地水库为例说明振冲桩法在该病险水库基础处理中的应用, 同时概叙了振冲桩的设计间距,布置范围及施工工艺,结 果表明坝体振冲后,强度普遍提高,抗液化能力得到提高。振冲桩和基础结合形成复合地基, 提高地基的承载力,达到加固效果。关键词:振冲桩 ;病险水库;基础1 前言我国在 5080 年代修建的很多中小型水库,其中有不少水库是修建在砂卵石地基上的, 修建时又缺乏必要的
2、水文,地堪资料,设计施工技术又比较落后,存在各种潜在病险危害。 振冲法加密砂基,使坝体和坝基孔隙率减小,密实度得到提高,提高坝体的抗滑安全系数。2 振冲桩法在水库除险中的应用振冲桩是指用振动水冲法在土体内设置的散粒桩体(granular column)。挤密桩是指用套 管藉冲击或振动方法沉入地基中,然后边加填料边上提套管制成的桩体。用砂做填料就是挤 密砂桩1。砂卵石地基上的土石坝经过振冲后,孔隙减小,密实度得到提高,凝聚力也有显 著提高,增加了安全储备系数。2.1 振冲原理振冲法加密砂基的原理是在振振冲法加固的现场试验采用 振冲器产生的振动能量向外 辐射传播,使其附近的饱和砂土地基产生振动孔隙
3、水压力,导致部分土体液化,土颗粒重新排 列,趋向密实而达到振密作用,从而使加密后的砂土的强度获得明显提高2。 振冲液化压密原理(浮振作用)介绍如下:在振动水冲作用下,砂土发生液化的条件:1 土体饱和或近于饱和,从使土粒具备悬浮、 漂沉的条件;2 使砂土失去强度,每一砂土颗粒能较自由运动。砂土抗剪强度表达式:(-)tan=(1-)tan式中:-砂土抗剪强度;正应力;-超孔隙水压力;-砂土内摩擦角;孔隙水压系数,=/。从上式可以看出 ,即 1.0,0。根据工程实测资料,振冲作用完全可能使 或 0,这就振冲液化的理论依据。振冲法是今后砂卵石地基处理,加固病险堤坝工程的 既经济又简便的施工方法.另外深
4、厚不饱水的碎石层中,振冲能够取得满意效果3.2.2 振冲实用范围挤密砂石桩法适用范围较广,既适用于松散砂土、素填土和杂填土、砂卵石等地基, 也适用于部分粘性土,而且设备简单,施工方便4。其对砂土的加固机理为挤密,对粘土的 加固机理为置换,经该法处理后,地基的承载能力得到提高。适用于振冲得颗粒级配曲线见 图 1。- 4 -图 1 适用于振冲得颗粒级配曲线图1是适用振冲挤密的颗粒级配曲线范围。当被加固的地基土的颗粒级配曲线全部位于b 区时,挤密效果最好(级配曲线全部位于c区时,挤密有困难(级配曲线位于a区时,挤密加固不 经济)。3 工程实例3.1 工程概况潘家地水库位于云南省云县城东南方向的大寨镇
5、慢赖村北面 9km。在流域上,潘家地水 库属于澜沧江流域。水库兴利库容 113.1 万 m3,死库容 4.67 万 m3,属小(一)型水库。坝 体填筑质量低,坝体有不均匀沉降现象,在运行中曾有地震导致坝体出现大面积坍塌和多条 裂缝,最大裂缝深达 16m。试验表明坝体填土的干密度在 1.401.89g/cm3 之间,部分值过低, 坝体压缩系数为 0.32,虽属中等压缩性土,但因填筑压实不均匀,大坝适应变形能力和抗震 能力较差。坝体土料的饱和度的大值平均值达 93.2,超过 90,对于无粘性土的坝体存 在一定程度局部液化的可能。大坝坝体存在一定程度的局部液化,潜在液化区大致以坝轴线 为对称中心,液
6、化区面积约占坝体的 1/3。经分析论证抗液化处理决定采用振冲挤密砂石桩 的方法进行除险加固。3.2 坝体振冲设计挤密砂石 桩的设计 要根据 当地的地质条件、建筑材料进行详细的经济技术比较来 确定桩型、桩径、桩长和桩间距等设计要素5。3.2.1 桩长的确定 桩长应穿透加固土层,条件允许时,可进入基础硬层一定深度。桩长应4m。处理液化土层时,应满足有关规范的要求。3.2.2 桩体材料的选择 桩体材料可根据当地条件和土层的工程性质来定,考虑挤密作用时,选择工程性质优于土体的价格便宜的碎石或级配的砂石料,能够充分发挥桩体的特性,提高排水性能。依据地基处理手册,桩体材料粒径取为 5mm。3.2.3 桩径
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- 振冲桩 水库 基础 处理 中的 应用
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