CN100516375C - 双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法，适用于大面积软土加固并利用吹填泥浆抬高其高程的围海造地或低洼地填高工程。包括以下工艺步骤：低位真空预压：先筑围堰，吹填泥浆层呈一定高程，铺土工布及竹芭层，竖插塑料排水板、铺真空水平管网、安装真空预压系统和吹泥封层，泥封层厚0.8～1.5m，真空预压系统抽真空预压；高真空井点降水：泥封层上布置高真空井点降水系统，第一遍真空降水，拔除井点管；低能量强夯：在泥封层上铺设一层填料，进行第一遍低能量强夯；经2～3轮“高真空井点降水—低能量强夯”；振动碾压，平整场地。本发明实现对软土地基及吹填抬高的泥浆层同时处理且处理后场地固结度高、固结周期短、固结后强度高。

Description

双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法

技术领域：

本发明涉及一种大面积软土地基的综合加固方法。适用于淤泥、淤泥质土地基。尤其适用于大面积软土加固并利用吹填泥浆抬高其高程的围海造地或低洼地填高工程。

背景技术：

随着改革开放，建设用地日趋紧张，为此在沿海各地普遍都在围海造地，而这些滩地不但承载力低，而且地面标高较低，按传统的方法需先行吹沙、抛土石填高后再行对滩地软土地基及其上回填材料进行固结处理。传统的方法不但造价高，工期长且严重地破坏生态环境，对可持续发展不利。近年来，东南沿海人们开始利用河、湖中及港池航道中的疏浚泥浆作为回填材料，做到清淤和造地兼得的目的，为此需对滩地软土地基及吹填抬高的泥浆层同时进行固结处理。加固软土地基并抬高其高程的工艺方法有多种：如堆载预压法、真空堆载联合预压法等加固技术。尤其是ZL97100652.0发明了一种用吹填泥浆作泥封层用以闭气的低位真空预压法加固软土地基的新工艺，该工艺方法通过泥代膜、管代沙，提高造压系统效率以达到节能的目的，完成了清淤和造地兼得的“套裁”功能，具有十分明显的经济效益和社会效益。但该工艺方法本身也有一些明显的缺点以致在很大程度上限制了该工艺方法的实施和推广，其主要缺点有：

1、加固效果不太理想

在大面积吹填工程中，由于泥浆的土性及流动性、场地的平整度、吹泥口的位置等因素使泥封层的厚薄不均，若泥封层太薄(＜60cm)将因泥封层在自然蒸发固结中开裂导致漏气；若泥封层过厚(＞80cm)，将会在层间余留一定厚度的未经固结的软夹层，以上两点都直接影响了加固效果。

2、加固后的软土地基强度不高

低位真空预压法工艺的真空负压一般为80Kpa，加上其上的泥封层的厚度不宜过厚，相应泥封层的自重应力较小，故两者的联合预压荷载也不大，经预压后的固结指标较低，致使加固后的软土地基强度不高。

3、加固后的固结指标太低

由于泥封层主要靠自然蒸发下发生固结，而以粘粒为主体的泥封层自然固结困难，致使固结指标较低；特别当泥封层较厚时，由于未经固结的软夹层的存在，使其固结指标更低。

上述缺点很大程度上制约了该工艺方法的实施和推广。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种对软土地基及吹填抬高的泥浆层同时处理且处理后场地固结度高、固结周期短、固结后强度高的双真空预压及动力挤密法联合加固软地基方法。

本发明的目的是这样实现的：一种双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：

a)、低位真空预压

在被处理软土地基外围先筑围堰，在软土地基表面吹填泥浆层呈一定高程，在吹填泥浆层上铺土工布及竹芭层，在竹芭上竖插塑料排水板、铺真空水平管网、安装真空预压系统和吹泥封层，泥封层厚0.8～1.5m，最好泥封层厚1～1.2m，真空预压系统抽真空预压，

b)、高真空井点降水

泥封层上布置高真空井点降水系统，第一遍真空降水，拔除井点管，

c)、低能量强夯  在泥封层上铺设一层填料，进行第一遍低能量强夯，

d)、经2～3轮“高真空井点降水-低能量强夯”施工后，泥封层及其下软土达到超固结，

e)、振动碾压，平整场地。

本发明双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法，所述的井点管的滤头伸入泥封层中0.4m以上。

本发明双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法，所述的泥封层上铺设填料层厚0.3～0.5m。

本发明双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法，所述的第一遍低能量强夯的夯击能取500～800KNm，第二遍低能量强夯的夯击能取800～1000KNm，第三遍低能量强夯的夯击能取1000～1200KNm。

本发明双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法，当泥封层下软土达到设计固结度，泥封层也达到一定强度时，低位真空预压法施工结束。

本发明双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法，第一遍真空降水时间在5～7天，当平衡系数＞0.75时，第一遍真空降水结束。

本发明双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法，第一遍低能量强夯梅花型布置，每点击数1～2击，当最后二击贯入量＜10cm时第一遍低能量强夯结束，第二遍低能量强夯梅花型布置，每点击数2～3击，第三遍低能量强夯满夯，每点击数1～2击。

本发明双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法，所述的真空预压系统即在竹芭上铺设水平干管和支管，塑料排水板连接支管，支管连接干管，干管与集水井相连，集水井与真空泵相连。

本发明双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法，所述的高真空井点降水系统即在泥封层上竖插井点管，井点管和横置的许多条连接管相连，连接管与集水总管连接，集水总管与总管相连，总管与真空吸水装置相连。

与低位真空预压法相比，本发明的主要优点有：

本发明除了具有低位真空预压法的优点外，还具有如下主要优点：

1、本工法能有效地对泥封层进行二次加固，在施工中可采用较厚泥封层(1～1.2m)，实践证明，泥封层厚度超过1m，可使80Kpa高真空度有效地维持100天左右，使泥封层及其下软土的固结度达到80％以上；

2、本工法能有效地对泥封层进行二次加固，在施工中可采用较厚泥封层(1～1.2m)，实践证明，较厚泥封层有效地增加因自重压力对预压荷载的贡献，提高了泥封层下软土的固结指标；

3、本工法能有效地对泥封层进行二次加固，在施工中可采用较厚泥封层(1～1.2m)，实践证明，较厚泥封层可以防止闭气系统的漏气，使固结周期缩短，节约了加固能耗；

4、本工法对泥封层及其下软土采用有回填料的“高真空井点降水一低能量强夯”施工，加固结束泥封层及其下软土快速固结，实践证明，经处理后泥封层及其下软土承载力可达100Kpa左右；

5、本工法对泥封层及其下软土采用有回填料的“高真空井点降水一低能量强夯”施工，使浅层加固影响深度范围形成一个强度高、压缩模量高的硬壳层，有效地减少场地的工后沉降；

6、本工法的真空降水系统中采用真空吸水装置(ZL200320120763.7)，效率高，实践证明，该装置的效率是水循环泵的2～3倍；

7、本工法的真空降水系统中采用十字井点管，其优点是价格低并节省了许多中粗沙，

8、本工法的动力击密系统采用有回填料的低能量强夯，其优点是有效地对泥封层及其下软土夯实挤密而防止发生“橡皮土”现象。

附图说明：

图1为本发明双真空预压及动力挤密法联合加固软地基方法典型横断面示意图。

图2为本发明方法加固原理图。

图3为本发明方法采用的十字型井点管示意图。

图4为本发明方法在泥封层上布置高真空降水系统图。

图中所示：围堰1，场地天然软土地基2，用以填高场地的吹填泥浆层3、土工布及竹芭各一层4，塑料排水板5，真空水平管网6、泥封层7、石渣等回填料8，高真空降水系统9，真空泵10，击密系统11。

具体实施方式：

1、低位真空预压法施工：参见图1，在吹填前，在被处理软土地基2外围先筑围堰1，在软土地基2表面吹填泥浆层3呈一定高程，在泥浆层3上铺土工布及竹芭各一层4，在竹芭上竖插塑料排水板5、铺真空水平管网6、安装真空预压系统、吹泥封层7，真空预压系统抽真空预压。当泥封层下软土达到设计固结度，泥封层也达到一定强度时，低位真空预压法施工结束。真空预压系统即在竹芭上铺设水平干管和支管，塑料排水板连接支管，支管连接于管，干管与集水井相连，集水井与真空泵相连。

2、泥封层上布置高真空井点降水系统，第一遍真空降水开始：即在泥封层7上竖插许多排平行的十字井点管(见图2(a)(b)(c))。十字井点管的滤头为1.0m，伸入泥封层中0.4m，井点管间距4×4m；井点管和横置的许多条连接管相连，连接管采用41mm×51mm×40mm内含螺旋型钢丝的透明呢绒管，连接管与集水总管连接，集水总管采用Ф63mmPVC管，节间用与之配套的专用接头连接，并且三通将集水总管与总管相连，总管与真空吸水装置相连。在地下水丰富地区，被处理软土地基外应设置外围封管。

参见图3，“十字形”井点管是在管壁上钻￠12～18mm的小孔呈60°夹角梅花形分布，井点管下端封闭，如图3(a)；在井点管四周复4～8片竹子12，用铁丝绑扎13，如图3(b)；或可用4～8根钢筋14，从侧面点焊15在井点管外壁，如图3(c、e)。滤管外壁包2～4层滤网或土工布16，可循环使用。滤网或土工布与井点管管壁之间保持大于5mm的缝隙，使地下水在缝隙中流动，如图3(d)。

3、降水时间一般在5～7天，当平衡系数大于0.75时，第一遍真空降水结束。

4、拔除十字井点管，在泥封层上铺设一层0.3～0.5m的石渣等回填料，进行第一遍低能量强夯。第一遍低能量强夯的夯击能取500～800KNm，间距4.5m梅花型布置，每点击数1～2击，当最后二击贯入量＜10cm时第一遍低能量强夯结束。

5、经2～3轮“高真空井点降水一低能量强夯”施工后，泥封层及其下软土达到超固结。

6、振动碾压，平整场地。

注：第二、三遍真空降水和低能量强夯各项参数及指标详见附图2(b)、(c)及附表1。

表1：低能量强夯表：

遍数	夯击能	布置形式	间距	每点击数	夯印搭接
						1	500～800KNm	梅花形	4.5×4.5m	1～2击	/
2	800～1000KNm	梅花形	4.5×4.5m	2～3击	/
						3	1000～1200KNm	满夯	夯印搭接	1～2击	1/3

本发明的“高真空井点降水一低能量强夯”工艺的加固原理：

经低位真空预压法施工加固后，泥封层及其下吹填泥浆层虽不同强度得到加固，但仍属淤泥质土范畴，需用分层“高真空井点降水一低能量强夯”作二次加固。工法的加固原理如下(见图4)：

1、竖插井点管2m左右，抽真空使浅层土在降水预压荷载下含水量ω降低，土体得到压缩固结，同时，由于浅层土的含水量降低，为低能量强夯创造条件。

2、拔去井点管，铺一层石渣等回填料后作低能量强夯，使第一轮降水预压的浅层土在夯击能下夯密，同时泥浆层在竖向夯击能影响范围内出现裂缝，为第二轮降水提供排水通道。

3、竖插井点管3～4m左右，进行第二轮高真空井点降水。

4、第二轮低能量强夯施工。

第二轮井点管长3～4m，滤头长2～3m，第三轮井点管长6～8m，滤头长5～7m。一般经2～3轮“高真空井点降水一低能量强夯”施工后，泥封层及其下软土达到超固结，最后振动碾压，平整场地。

Claims (1)

1、一种双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法，其特征在于它包括以下工艺步骤：

a)、低位真空预压

在被处理软土地基外围先筑围堰，在软土地基表面吹填泥浆层呈一定高程，在吹填泥浆层上铺土工布及竹芭层，在竹芭上竖插塑料排水板、铺真空水平管网、安装真空预压系统和吹泥封层，泥封层厚0.8～1.5m，真空预压系统抽真空预压，

b)、高真空井点降水

泥封层上布置高真空井点降水系统，第一遍真空降水，拔除井点管，

c)、低能量强夯在泥封层上铺设一层填料，进行第一遍低能量强夯，

d)、经2～3轮“高真空井点降水-低能量强夯”施工后，泥封层及其下软土达到超固结，

e)、振动碾压，平整场地，

所述第一遍真空降水时间在5～7天，当平衡系数＞0.75时，第一遍真空降水结束。

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