CN100572688C - 预排水动力固结加固软土地基的方法 - Google Patents

预排水动力固结加固软土地基的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对沿海新近吹填土软弱地基进行加固处理的方法，它包括以下步骤：(1)预排水装置制作与安装；(2)第一遍预排水，并辅助增加动力排水的措施；(3)第一次动力固结；(4)第二遍预排水；(5)第二次动力固结；(6)第三遍预排水及排水装置拆除；(7)第三次动力固结。本发明基于饱和软土的动力特性、排水固结机理和动力固结机理，将井点降水技术、动力排水技术与强夯动力固结技术有机结合，保证了在软土地基上的实施及处理效果，具有工期短、造价低、效果好的技术经济优势。

Description

预排水动力固结加固软土地基的方法
技术领域
本发明涉及一种用于对沿海新近吹填的软弱地基进行加固处理的方法，特别是一种预排水动力固结加固软土地基的方法，属于土木建筑技术领域。
背景技术
在建筑地基处理技术中，对软土地基处理的方法有很多，包括换填垫层法、预压法、CFG桩、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、石灰桩法等，但这些方法对处理新近冲积、围海造地和人工湖开挖吹填形成的新近吹填土软弱地基有着自身的缺点和限制。一般表现为成本高、工期长等，有时甚至达不到处理目的。因此，寻找一种可应用于新近吹填的软土地基的处理方法对于缩短施工周期、提高工程质量、降低施工成本，特别是对保护土地资源具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预排水动力固结加固软土地基的方法，用于对新近吹填的软土地基进行加固处理，可大大提高施工速度，缩短施工周期，降低施工成本，保证处理效果。
本发明是基于饱和软土的动力特性、排水固结机理和动力固结机理，将强夯技术和软土内降水技术有机结合起来的一种复合式地基处理方法。具体讲，本发明所述的预排水动力固结加固软土地基的方法包括以下步骤：
(1)预排水装置制作与预排水系统安装；
(2)第一遍预排水；
(3)第一次动力固结；
(4)第二遍预排水；
(5)第二次动力固结；
(6)第三遍预排水及排水装置拆除；
(7)第三次动力固结。
事实上，本发明的方法具体应用中，在第一遍预排水操作时，特别是当排水量降低时要施加辅助的增加排水的措施；并可根据处理要求进行多遍的预排水与动力固结。
本发明具体步骤描述如下：
(1)预排水装置制作与预排水系统安装
预排水装置主要由井点管排水装置、支管、总汇水管、排水动力机组组成，其中，所说的井点管排水装置的井点管自下而上分为三段，下段底端有密封端盖，为沉淀段；中段上有交叉分布的透水孔、为滤水段；上段为死管段。滤水段管芯外纵向绑定有支撑管架，其外包裹无纺布内滤网，滤水段上还纵向间隔设置扶正器，扶正器为双环结构，内外环间隔3～5cm，有拉杆连接，内环套置在管芯及内滤网上，以自攻螺钉固定在管芯上，外环外套置尼龙外滤网，内滤网与外滤网之间充填滤料。管芯可为直径30～40cm的PVC管。透水孔直径可为5～10mm；外滤网为60～80目的尼龙滤网，内滤网的渗透系数应小于外滤网。
用高压射水法在软土中打设井孔后，将井点管排水装置放入孔中并用滤料封填，其上部与死管段同深段用粘土封填，并外露接口。
井点管排水装置使用时以30～50根为一组，用钢丝管将每根井点管连接到各个支管上，支管则用总汇水管连接起来，这样井点管排水装置、支管和总汇水管组成集水管路系统。总汇水管与排水动力系统连接，通过排水动力机组的工作，地下水透过外滤网进入滤料层，被滤料层过滤后经内滤网、透水孔进入井点管管芯，再被抽吸进入支管，再通过总汇水管排除场外。
(2)第一遍预排水
利用安装好的预排水系统对软土地基进行预排水，当出水量明显减少时，利用碾压机械如振动压路机、装载机、挖掘机等在井点管间进行碾压，增加地基土中的孔隙水压力，以此达到辅助排水的目的，碾压遍数以2～3遍为宜。
(3)第一次动力固结
利用强夯对地基土进行小能量夯击。夯击过程中要保护好预排水装置。
(4)第二遍预排水
启动排水动力系统，抽取地下水，降低由于强夯引起的超孔隙水水压力。
(5)第二次动力固结
利用强夯，在不破坏预排水系统的前提下，在第一次动力固结的夯点中间位置布置夯点，进行第二次小能量强夯。
(6)第三遍预排水及排水装置拆除
再次启动排水动力系统进行抽水，待超孔隙水压力消散85％以上后，拔出井点管排水装置，拆除分支集水管、集水总管、钢丝管、排水动力系统拆除。
(7)第三次动力固结。
利用小能量强夯对加固区进行一遍满夯，或利用振动压路机对加固区进行一遍碾压，来加固软土地基的表层。
本发明取得的积极效果如下：
本发明采用了独创的排水装置，排水效果好，且制作方便、成本低廉并可回收重复利用，可用于渗透性较差的软土地基。采用的动力辅助排水措施，可大大提高排水效率，同时对地基施加初步的动力固结，为强夯动力固结奠定了基础，缩短了工期；本发明基于饱和软土的动力特性、排水固结机理和动力固结机理，将井点降水技术、辅助动力排水技术与强夯技术有机结合，保证了在软土地基上的实施与加固效果。与其他方法相比具有工期短、造价低、效果好的技术经济优势。
附图说明
图1为井点管排水装置的井点管结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
具体实施方式
下面的实施例用于说明本发明。
某新近吹填软土地基，以粉土为主，渗透性很差，强度极低，施工机械很难进入。要求处理后地基承载力特征值不小于100kpa，处理深度要求大于3m。加固方法包括以下步骤：
(1)预排水装置制作与预排水系统安装
预排水装置主要由井点管排水装置、支管、总汇水管、排水动力机组组成，其中，所说的井点管排水装置的井点管结构如图1、图2所示，井点管自下而上分为三段，下段底端有密封端盖8，为沉淀段9；中段上有交叉分布的透水孔4，透水孔直径为5～10mm，为滤水段10；其上段为死管段11。滤水段10管芯1外纵向绑定有支撑管架5，其外包裹无纺布内滤网6；滤水段10上还纵向间隔30～50cm设置扶正器2，扶正器2为双环结构，内外环距离3～5cm，有拉杆连接。内环套置在管芯1及内滤网6上，以自攻螺钉固定在管芯1上。外环外套置为60～80目的尼龙滤网3，内滤网6与外滤网3之间充填滤料7。管芯1为直径30～40cm的PVC管。
用高压射水法在软土中打设井孔后，将井点管排水装置放入孔中并用滤料封填，其上部与死管段同深段用粘土封填，并外露接口。
井点管排水装置使用时以30～50根为一组，用钢丝管将每根井点管连接到各个支管上，支管则用总汇水管连接起来，这样井点管排水装置、支管和总汇水管组成集水管路系统。总汇水管与排水动力系统连接，通过排水动力机组的工作，地下水透过外滤网进入滤料层，被滤料层过滤后经内滤网、透水孔进入井点管管芯，再被抽吸进入支管，再通过总汇水管排除场外。
(2)第一遍预排水
启动预排水动力系统，进行预排水作业和水位、水量监测。当出水量明显减少时，利用振动压路机在井点管间碾压进行动力辅助排水，每次水量明显减少后再进行第二、第三遍碾压。待指标水位深度大于3.0m后，进行第一次动力固结。
当排水量降低时要施加辅助的增加排水措施。
(3)第一次动力固结
在不破坏排水系统的前提下，在井点间布置夯点，第一次动力固结(低能量强夯)，夯击能控制在600～800KN.m，夯锤直径在2.0m，夯点间距为6m×6m。
(4)第二遍预排水
启动预排水动力系统，进行第二遍预排水，待超孔隙水压力消散85％以上后进行第二次动力固结(低能量强夯)，根据孔隙水压力监测结果，间隔时间一般为48h。
(5)第二次动力固结
第二次动力固结夯击能控制在800～1000KN.m，夯锤直径在2.0m，夯点位于第一遍夯点之间，间距为：6m×6m。
(6)第三遍预排水及排水装置拆除
启动预排水动力系统，进行第三遍预排水，待超孔隙水压力消散85％以上后拔出井点管排水装置，拆除分支集水管、集水总管、钢丝管、排水动力机组拆除。第三遍预排水时间一般为72h。
(7)第三次动力固结
对加固区表层进行第三次动力固结(即满夯)，夯击能控制在600KN.m，夯点间距按夯点相切进行控制。为保证地层表面的密实度，满夯后可利用压路机碾压一遍。
可根据处理要求进行多遍的预排水与动力固结。

Claims (1)

1、一种预排水动力固结加固软土地基的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)预排水装置制作与预排水系统安装
预排水装置由井点管排水装置、支管、总汇水管、排水动力机组组成，其中，所说的井点管排水装置的井点管的管芯(1)为PVC管，自下而上分为三段，下段底端有密封端盖(8)，为沉淀段(9)；中段上有交叉分布的透水孔(4)，为滤水段(10)；上段为死管段(11)；滤水段(10)的管芯(1)外纵向绑定有支撑管架(5)，其外包裹无纺布内滤网(6)，滤水段(10)上还纵向间隔设置扶正器(2)，扶正器(2)为双环结构，内外环距离3～5cm，有拉杆连接，内环套置在管芯(1)及内滤网(6)上，以自攻螺钉固定在管芯(1)上，外环外套置尼龙外滤网(3)，内滤网(6)与外滤网(3)之间充填滤料(7)，外滤网为60～80目的尼龙滤网，内滤网的渗透系数小于外滤网；用高压射水法在软土中打设井孔后，将井点管排水装置放入孔中并外露接口，井点管排水装置使用时以30～50根为一组，用钢丝管将每根井点管连接到各个支管上，支管则用总汇水管连接起来，这样井点管排水装置、支管和总汇水管组成集水管路系统，总汇水管与排水动力机组连接，通过排水动力机组的工作，地下水透过外滤网进入滤料层，被滤料层过滤后经内滤网、透水孔进入井点管管芯，再被抽吸进入支管，再通过总汇水管排出场外；
(2)第一遍预排水
利用安装好的预排水系统对软土地基进行预排水，当出水量明显减少时，利用碾压机械在井点管间进行碾压，增加地基土中的孔隙水压力，碾压遍数2～3遍；
(3)第一次动力固结
在不破坏预排水系统的前提下，利用强夯对地基土进行小能量夯击；
(4)第二遍预排水
启动排水动力机组，抽取地下水，降低由于强夯引起的超孔隙水压力；
(5)第二次动力固结
利用强夯，在不破坏预排水系统的前提下，在第一次动力固结的夯点中间位置布置夯点，进行第二次小能量强夯；
(6)第三遍预排水及排水装置拆除
再次启动排水动力机组进行抽水，待超孔隙水压力消散85％以上后，拔出井点管排水装置，拆除支管、总汇水管、钢丝管、排水动力机组；
(7)第三次动力固结
利用小能量强夯对加固区进行一遍满夯，或利用振动压路机对加固区进行一遍碾压，来加固软土地基的表层。
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