CN100549303C - 深层软土地基加固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深层软土地基加固方法,其施工步骤包括:(1)真空井点降水;(2)真空电渗降水:在真空井点管的内侧竖插电渗管,安装电渗系统,使真空井点管和电渗系统的阴极连接,电渗管和电渗系统的阳极连接以形成直流回路;(3)低能量强夯;(4)振动碾压、平整场地;(5)加入素砼桩:桩机打钻成孔,采用管内泵压砼的施工工艺作素砼桩复合地基施工;(6)铺设褥垫层:在素砼桩顶和场地结构层之间采用静力压实法施工褥垫层。本发明通过真空降水及素砼桩相结合的处理方式,实现对深层软土地基的加固,突破了以往对深层软土必须采用钢筋混凝土桩的传统观念,降低了施工成本。

Description

深层软土地基加固方法 技术领域
本发明涉及一种土木工程地基加固方法,具体涉及一种对含水量髙的深层 软土地基的加固方法。
背景技术
在建筑工程中,对不良地基土进行处理与加固的方法一般有置换法、预压 法、压实与夯实法、挤密法、加筋法及灌浆法等,针对地基土质的不同,选用 其中的一种或是几种的结合,完成对地基土的处理。
在我国广泛存在着海相、湖相及河相沉积的软弱粘土层,这种土的特点是 含水量大、压縮性高、强度低、透水性差,在建筑物荷载作用下会产生相当大 的沉降和沉降差,对于该种地基,尤其是大面积施工,如在该地基上建造码头、 机场等时,需要对地基进行处理与加固。真空预压法是处理软粘土地基的有效 方法之一。其基本方法是:在需要加固的软粘土地基内设置砂井或塑料排水板, 然后在地面铺设砂垫层,其上覆盖不透气的密封膜使与大气隔绝,通过埋设于 砂垫层中的吸水管道,用真空装置进行抽气,将膜内空气排出,从而在膜内外 产生一个气压差,这部分气压差即变成作用于地基上的荷载。地基随着等向应 力的增加而固结。抽真空前,土中的有效应力等于土的自重应力,抽真空后, 土体完成固结时,真空压力完全转化为有效应力。
但仅凭真空预压一种方法对粘软土进行加固,仍存在加固效果不理想、加 固强度不髙及固结指标太低等问题,因而,中国发明专利CN1818227A公开了 一种《双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法》的加固方法,其基本 步骤为:①低位真空预压;②髙真空井点降水;③低能量强夯;④反复②、◎ 步2〜3轮;⑤振动碾压,平整场地。实践证明,通过上述步骤完成的软粘土 加固,其软土的固结度可达到80%以上,泥封层达l〜1.2m,而泥封层及其下 软土承载力可达100Kpa左右,大大改善了上述各项不良指标。
然而,该种加固方法中的所使的井点降水方式的极限降水深度不超过8米,这使得地基深层软土得不到有效的降水预压,仍保持高含水量状态;此外, 低能量强夯的夯击能的传递影响深度也只局限于浅层,致使该方法无法对深层 软土加固。而在实际工程中经常遇到地基软土深厚的情形,这时若采用上述方 法,其结果将导致深层软土承载力不足,从而形成深层软土变形,使施工后出 现沉降大,地基稳定性不佳等问题。
因此,施工人员通常认为在具有深层软土的地基上施工,必须采用造价昂 贵的钢筋混凝土做桩,植入深层软土下的持力层,而不能采用支承于密实土中 的纯混凝土桩,同时,为提供足够的承载力,还需提髙布桩密度,因而以增加 整个工程造价来换取地基强度及稳定性。
发明内容
本发明目的是提供一种深层软土地基加固方法,采用该方法加固后的地基 承载力髙,沉降小,地基强度及稳定性好,适用于加固各类深层粘软土土质地 基。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种深层软土地基加固方法, 其施工步骤包括:
(1) 真空井点降水;
(2) 真空电渗降水:在真空井点管的内侧竖插电渗管,安装电渗系统,使 真空井点管和电渗系统的阴极连接,电渗管和电渗系统的阳极连接以形成直流 回路;
(3) 低能量强夯;
(4) 振动碾压、平整场地;
(5) 加入素砼桩:桩机打钻成孔,采用管内泵压砼的施工工艺作素砼桩复 合地基施工;
(6) 铺设褥垫层:在素砼桩顶和场地结构层之间采用静力压实法施工褥垫层。
上述方法中,步骤(l)中所述的真空井点降水一般采用轻型井点、喷射井点 或深井井点,其目的是降低地下水位,从而可减少地基的孔隙水压力增加上覆 土自重应力,使有效应力增加,靠地基土自重来实现预压, 一般降水时间为5~7天,当平衡系数R大于0.75时,真空井点降水结束;而当土层为饱和粘土、 粉土、淤泥和淤泥质粘性土时,便加入步骤(2)中的电渗法,在地基中插入金属 电极并通以直流电,在直流电场作用下,土中水将从阳极流向阴极形成电渗, 不让水在阳极补充而从阴极的井点用真空抽水,这样就使地下水位降低,土中 含水量减少,从而地基得到固结压密,强度提高, 一般电渗降水采用直流电压 40〜60V,降水时间15〜20天左右,当场地表面泛白、靠近电渗管处的场地 开裂,真空电渗降水结束。
在真空电渗降水结束后,拔除电渗管和井点管,进行上述步骤(3)中的低能 量强夯,该步的具体实施方式可采用现有技术,经2〜3次的铺设填料低能量 强夯,调整基土中颗粒物的密实度,提髙地基强度和降低压縮性。
上述技术方案中,所述素砼桩桩身砼强度为C15〜C35,直径为320〜600 毫米,桩间距4〜10倍桩直径,呈等边三角形、正方形或矩形布置,素砼桩的 面积置换率为0.6〜6%。
迸一步的技术方案是,所述素砼桩包括加固浅层软土的短桩及加固深层软 土的长桩,其中短桩支承于上端持力层,置换率为3〜6%,长桩支承于下端 持力层中,置换率为0.6〜1%。短桩对浅层软土加固,成倍提高地基承载力, 长桩贯穿软土层,至持力层,对深层软土加固,消除深层软土的沉降。
上述技术方案中,所述桩顶褥垫层厚160〜350毫米,粒径。0亳米,夯 填度S0.9。褥垫层宜用中砂、粗砂、碎石等,通过在基土和桩顶之间设置一定 厚度的褥垫层,使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。
本发明的加固原理:在深层软土地基上,其浅层(6〜8m)通过步骤(1)〜 (3)后,使流塑状的淤泥变为可塑状的粘性土,提髙了土的抗剪能力,完成一次 加固;待地面平整后,再进行步骤(5)(6),通过素砼桩贯穿软土层,进入持力层, 提髙软土的承载力,消除深层沉降,从而对软土地基构成二次加固,而褥垫层 被设于素砼桩与基土之间,作为两者相互连接的过渡,构成复合地基。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点-
1.本发明通过井点、电渗两步降水,对浅层软土加固,增加浅层的基土 承载力,再通过加设素砼桩,对深层软土加固,消除深层软土的沉降,运用两 者相结合的方式,突破了以往降水方法仅用于浅层软土、对深层软土必须采用钢筋混凝土桩的传统观念,大大降低了施工成本;
2.采用长短素砼桩相结合的布桩方法,利用短桩对浅层软土置换作用, 可成倍增加浅层土的承载力。
附图说明
附图l本发明实施例一的软土地基横断面示意图。
其中:1、浅层软土; 2、持力层;3、十字井点管;4、真空吸水系统;5、 电渗管;6、电渗系统;7、深层软土; 8、短桩;9、长桩;10、褥垫层。
具体实施方式 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例一:参见附图l所示, 一种深层软土地基加固方法,其施工步骤包
括:
(1) 真空井点降水:在软土上竖插平行排列的十字井点管3,每根长约6m, 十字井点管3滤头长lm,间距lXlm,十字井点管3与横置的连接管相连, 连接管采用直径32毫米内含蟪旋形钢丝的透明尼龙管,连接管和集水总管相 连,集水总管采用直径63毫米的PVC管,节间用与之配套的接头连接,并用 三通将集水总管和总管连接,总管和真空吸水系统4相连,在被处理场地外围 设外围封管,以形成隔水真空帷幕,真空井点降水时间为6天,使平衡系数R 大于0.7S,真空井点降水结束;
(2) 真空电渗降水:在真空井点管的内侧竖插电渗管5,安装电渗系统6, 使真空十字井点管和电渗系统的阴极连接,电渗管和电渗系统的阳极连接以形 成直流回路,电渗管长7m,采用直径25毫米钢筋,电渗管与井点管成等腰三 角形布置;电渗管5之间用电阻小的铝棒及夹件相连,与电渗系统6的阳极连 接,井点管之间可用导电性能良好的金属材料相连,与电渗系统6的阴极连接, 二条线路形成直流回路,最后用绝缘胶布包扎以确保绝缘良好。电渗降水的直 流电压50伏,时间为18天,当场地表面泛白、靠近电渗管处的场地开裂,真 空电渗降水结束;
(3) 低能量强夯:拔除电渗管和十字井点管后,在场地表面铺设一层厚为0.4m的填料,进行第一遍低能量强夯,经2〜3轮铺设填料低能量强夯,地基 完成一次加固;
(4) 振动碾压、平整场地;
(5) 加入素砼桩:长螺旋钻孔桩机打孔,采用管内泵压砼的施工工艺作素 砼桩复合地基施工;素砼桩桩身砼强度为C25,直径为500毫米,桩间距8倍 桩直径,呈等边三角形布置,素砼桩包括加固浅层软土 1的短桩8及加固深层 软土7的长桩9,其中短桩8长6m,置换率《1为5%,承载力提高3倍;长 桩9长20m,置换率为0.8%,植入深层软土 7下的持力层2,有效减少深层 软土的变形、沉降;
素砼桩的施工工艺如下:
① 桩机到位,确保桩垂直度^1%;
② 钻进成孔;
③ 灌注及拔管:成孔后,开始泵送砼,当钻机芯管充分滋合料后拔管;
④ 灌注砼成桩后,用水泥袋盖好桩头,进行保护。
(6) 铺设褥垫层10:在素桩顶和场地结构层之间采用静力压实法施工褥垫 层,褥垫层采用碎石,厚300毫米,粒径20亳米,夯填度(即夯实后褥垫层 厚度和虚铺厚度之比)0.7。基土在上部设计荷载作用下,通过褥垫的调整, 一方面桩体向褥垫层10中刺入,另一方面桩顶上部垫层材料在受压缩的同时, 向周围发生流动,垫层材料的流动补偿,使桩间土和结构层底面始终保持接触, 增大桩间土的压缩量,桩间土的强度得到充分发挥,桩土与基土共同作用得到 保证。
本实施例中,通过步骤(1)〜(3)完成对浅层软土加固, 一次加固;W)〜(6)完 成对深层软土的加固,二次加固; 一次加固解决软土的承载力,二次加固解决 软土的沉降变形,当一次加固对浅层软土加固不够时,可加入短桩(素砼桩), 成倍增加其承载力。通过上述两次加固,完成对深层软土土质的地基处理,弥 补使用单一方式无法实现的缺陷,大大降低成本。

Claims (4)

1.一种深层软土地基加固方法,其施工步骤包括: (1)真空井点降水; (2)真空电渗降水:电渗管与真空井点管成等腰三角形布置,在外围的真空井点管的连线内侧竖插电渗管,安装电渗系统,使真空井点管和电渗系统的阴极连接,电渗管和电渗系统的阳极连接以形成直流回路; (3)低能量强夯; (4)振动碾压、平整场地; (5)加入素砼桩:桩机打钻成孔,采用管内泵压砼的施工工艺作素砼桩复合地基施工; (6)铺设褥垫层:在素砼桩顶和场地结构层之间采用静力压实法施工褥垫层。
2. 根据权利要求1所述的深层软土地基加固方法,其特征在于:所述素 砼桩桩身砼强度为C15〜C35,直径为320〜600毫米,桩间距4〜10倍桩直 径,呈等边三角形、正方形或矩形布置,素砼桩的面积置换率为0.6〜6%。
3. 根据权利要求2所述的深层软土地基加固方法,其特征在于:所述素 砼桩包括加固浅层软土[1I的短桩[8】及加固深层软土[7】的长桩[9】,其中短桩支 承于上端持力层,长桩支承于下端持力层中,所述短桩的置换率为3〜6%, 长桩的置换率为0.6〜1%。
4. 根据权利要求1所述的深层软土地基加固方法,其特征在于:所述桩 顶褥垫层[10j厚160〜350毫米,粒径《30亳米,夯填度S0.9。
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