CN101130953B - 一种软土地基深层真空振击处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种软土地基处理方法。该方法是将塑料排水板水平铺设在深层地层中真空抽水与振击(振动或强夯冲击)二者相结合进行快速排水固结地基处理的一种新方法。具体是把塑料排水板按一定间距、一层或多层埋设到地层的一定深度，并通过竖向排水管将其一端引出地面，再与地表的水平排水管相连，然后水平排水管再连接到抽真空设备进行真空抽水，与此同时在地面采用多遍振击施工工艺，一方面可以在短时间内降低土体含水量，另一方面又可以使地层中多次产生的超孔隙水压力快速消散，使土体快速固结，最终达到降低土体含水量、提高密实度和地基承载力的目的。

Description

一种软土地基深层真空振击处理方法

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种软土地基处理-深层真空振击法。

背景技术

随着城市可资利用土地的减少以及人们环境保护意识的增强，近年来人们在沿海、河、江边造陆工程日益增多，刚形成的陆域土体通常含水量、压缩性很高、渗透性很差，属于软弱土，必须经过处理才能满足使用要求，就目前土地资源紧缺来看，这类工程日后还会大量增加，因而软地基处理有着广阔的应用前景。

目前这种软土地基常用的处理方法有强夯法、真空预压法和高真空击密法等，强夯法由来已久，主要适用于粗粒土。真空预压法可用于工程性质较差的软土，但处理工期长、地基承载力不高。高真空击密法是上海港湾软地基处理工程有限公司开发的一种专利方法，它通常是采用竖直插入到地层中的钢管或PVC管作为井点类似轻型井点来排水，点间距一般不小于3m，否则造价成倍增加失去可实用性；此外，高真空击密法一般仅适用于粉性土或砂性土，对于粘粒含量稍高的土体则处理效果不明显。

本发明主要就是针对高真空击密法的这些不足，将竖向设置的钢管或PVC管改为水平埋设的塑料排水板，这样与土中水的接触面大，容易排出水，更为重要的是塑料排水板价格低廉，地基处理单价更低。

发明内容

本发明的目的在于针对含水量较高、渗透性差、不易固结的软土，提出一种工期短、成本低、效果好的软土地基处理方法。

本发明所提出的软土地基处理方法，是把地基工程中常用的塑料排水板按一定水平间距(一般为1-8m)、纵向一层或多层(一般为1-5层，层间间距1-4m)埋设到地层的一定深度(一般为1-8m深度)，并通过竖向PVC管将其一端引出地面，再与地表的水平PVC管相连，然后水平PVC管再连接到抽真空设备，进行真空抽水，对地层施加真空负压荷载，使塑料排水板周围产生一个负压区；与此同时，在地面采用多遍振动或强夯工艺，一方面可以在短时间内降低土体含水量，另一方面又可以使地层中多次产生的超孔隙水压力快速消散，使土体快速固结，最终实现降低土体含水量、提高密实度和地基承载力。

本发明的主要创新点在于将通常竖向布置(如真空预压、堆载预压或强夯工法)的塑料排水板，改变为水平、深层、分层铺设，并对其施加真空负压荷载，使塑料排水板周围形成一个负压区，同时对其之间的土体多遍、反复施加强夯、振动正压荷载，使二者相互反复作用下不断提高土体强度，达到在短时间内加固土体的目的。

本发明针对拟处理软土在地层中的分布情况布置塑料排水板，在地层中形成竖向上一层或多层、平面上一排排或梅花形，最后另一端伸入竖向PVC管，竖向PVC管再与水平PVC管相连，然后水平PVC管与抽真空设备相连接直接、强制性地排出软土中的地下水。

本发明中铺设在地层中的塑料排水板的一端游离于地层中，另一端连接到竖向PVC管，一台抽真空设备与一根水平PVC管相连接，水平PVC管又连接着若干条竖向PVC管，水平PVC管可以置于地下一定深度(比塑料排水板深度要浅)，也可以平放于地表。

本发明根据拟处理地层土质土性确定塑料排水板的水平布置间距(1-5m)、分层间距(1-4m)，使土体含水量均匀降低、满足处理深度要求。根据拟处理地层土质土性确定振动频率、振动力和振动次数等施工参数，使需处理软土中的超孔隙水压力快速升高，同时又在真空负压作用下快速消散。根据拟处理地层土质土性确定强夯能量、夯击数和强夯遍数等施工参数，使需处理软土中的超孔隙水压力快速升高，同时又在真空负压作用下快速消散。

本发明方法可以快速地在地层表面形成一层超固结硬壳层(4～6m)，满足地基承载力和工后沉降要求，同时在施工结束后存在于地层中的塑料排水板还可以起到加筋作用，对于增强地层的整体性和刚度有极大作用。

本发明根据地层土质土性通过调整塑料排水板布置参数、振动和强夯参数，可以处理渗透系数比较小的饱和软粘土、淤泥、淤泥质土等特殊土。

图1-图10为本发明的具体工艺图示，以一层塑料排水板为例，深层真空振击法实施过程如下：

1.根据地层土质土性特点和设计要求，确定塑料排水板深埋深、层数、层间距、排距或其他水平布置参数，所用的主要设备为抽真空设备；确定振击法类型，若采用振动法，则需确定振动力、振动频率和振动次数等，所用的主要设备为振动冲击压路机；若采用强夯法，则需确定夯击能、夯点间距、夯击遍数和每点夯击数等，所用的主要设备为强夯机。

2.图1为塑料排水板层数为一层的情况，在图中所示的地层1中，在地层中一定深度(由处理深度而定)水平埋入塑料排水板2，塑料排水板的另一端从插入地层中的竖向PVC管4底部伸进一定长度(伸进的这一部分塑料排水板为3)，并堵死PVC管与塑料排水板之间的空隙，避免土颗粒的进入。

3.竖向PVC管露出地面的一端与水平PVC管5相连接，最后形成若干竖向PVC管与一根水平PVC管相连通的情况。

4.将水平PVC管的一端密封，另一端与抽真空设备相连接，在真空负压的作用下强制、快速地抽出地层中的地下水。

5.当地层中土体含水量降低到满足振击条件时，采用事先确定的振击参数在水平面上两排塑料排水板之间空间进行施工，每一遍振击都起到压密地层、提升土体中超孔隙水压力的作用，地层经过压密达到提高土体强度的目的，升高的超孔隙水压力与真空负压形成较高压力差，反过来又促进了土体的快速固结。

6.随着地下水经过塑料排水板被不断持续抽出，周围地层土体被反复振击，土体强度不断提高，当达到设计要求时停止抽水和振击。

说明：

1、地面水平PVC管5可以置于两侧交错排列的塑料排水板2中间(图1、图2)，也可以置于两侧交错排列的塑料排水板2的两边(图3、图4)；

2、竖向PVC管可以是竖直布置(图1)，也可以布置在中间开挖的排水沟6底部，并将两侧的塑料排水板一端伸入其中并密封连接处(图5、图6)，水平PVC管5平放于排水沟底部。

3、排水沟6可以位于两侧交错排列的塑料排水板2中间(图5、图6)，也可以于其两侧(图7、图8)。

4、塑料排水板也可以采用其他盲沟、盲管等形式，PVC管也可以采用钢管、塑料管等排水通道替代。

附图说明

图1为一层深层塑料排水板、竖向PVC管位于中部、水平PVC管位于地表的剖面图。

图2为一层深层塑料排水板、竖向PVC管位于中部、水平PVC管位于地表的平面图。

图3为一层深层塑料排水板、竖向PVC管位于两侧、水平PVC管位于地表的剖面图。

图4为一层深层塑料排水板、竖向PVC管位于两侧、水平PVC管位于地表的平面图。

图5为一层深层塑料排水板、倾斜PVC管位于中部排水沟中、水平PVC管位于排水沟底部剖面图。

图6为一层深层塑料排水板、倾斜PVC管位于中部排水沟中、水平PVC管位于排水沟底部平面图。

图7为一层深层塑料排水板、倾斜PVC管位于两侧排水沟中、水平PVC管位于排水沟底部剖面图。

图8为一层深层塑料排水板、倾斜PVC管位于两侧排水沟中、水平PVC管位于排水沟底部平面图。

图9为布置两层及两层深层塑料排水板剖面图。

图10为振击法采用强夯(左侧)或振动冲击(右侧)的示意图。

图中标号：1为拟处理地层；2为塑料排水板；3为伸入到竖向或倾斜PVC管中的塑料排水板；4为竖向或倾斜PVC管；5为水平PVC管；6为排水沟；7为强夯夯点；8为振动冲击位置。

具体实施方式

某地基处理工程需处理的软弱土层厚度约5m，面积为4000m²(100m×40m)，渗透系数为1×10^-5cm/s，地基承载力要求120kPa，工后沉降要求＜30cm，采用深层真空振击法处理，步骤如下：

1.根据地层情况及设计要求确定深层真空振击参数：深层真空参数：采用图1所示的一层深层真空布置方式，塑料排水板埋深3m，两侧长度皆为17m，排间距为5m，真空度开始为86kPa，全部真空抽水时间约10天；振击参数：强夯机为50T，夯击能为2300kN.m，夯点布置在塑料排水板平面位置之间为5m×5m，夯击遍数为3遍，每点夯击数3击。

2.将塑料排水板2埋入地面以下3m处，在埋设塑料排水板的同时设置竖向PVC管4并露出地表(塑料排水板3伸入到竖向PVC管4约2m)，然后将竖向PVC管4露出地面的一端连接到地表的水平PVC管5上。

3.待所有竖向PVC管4全部连通到水平PVC管5时，将水平PVC管一端密封，另一端与抽真空设备连接进行真空抽水。

4.维持抽真空3天后，测试土体含水量和地下水位，含水量降低5％～10％或地下水位降低2.5～3.0m以下时进行第一遍强夯施工。

5.按照前述参数进行第一遍强夯，强夯时避免破坏塑料排水板，需要时适当避让，经过该遍强夯后地基承载力可达到90kPa以上。

6.第一遍强夯后仍然维持继续抽水，使土体中强夯产生的超孔隙水压力快速消散，加速土体固结。

7.继续维持抽真空3天后，测试土体含水量和地下水位，含水量降低3％～6％或地下水位降低2.5～3.0m以下时进行第二遍强夯施工。

8.按照前述参数进行第二遍强夯，经过该遍强夯地基承载力可达到110kPa以上。

9.继续维持抽真空2天后，测试土体含水量和地下水位，地下水位降低2.5～3.0m以下时进行第三遍满夯施工，满夯施工前拔出竖向PVC管、卸除水平PVC管，经过满夯处理，地层表面承载力得到大幅度提高，满足了地基承载力120kPa的要求。

10.平整场地，施工结束。

Claims (3)

1.一种软土地基深层真空振击处理方法，其特征在于是把地基工程中常用的塑料排水板按一定水平间距、纵向一层或多层埋设到地层中，通过竖向PVC管将其一端引出地面，再与地表的水平PVC管相连；地表面水平PVC管再连接到抽真空设备，进行真空抽水，对地层施加真空负压荷载，使塑料排水板周围产生一个负压区；与此同时，在地面采用多遍振动或强夯工艺，一方面降低土体含水量，另一方面又使地层中多次产生的超孔隙水压力快速消散，使土体快速固结，最终实现降低土体含水量、提高密实度和地基承载力。

2.根据权利要求1所述的软土地基深层真空振击处理方法，其特征在于所述的塑料排水板改用盲沟或盲管，PVC管改用钢管。

3.根据权利要求1所述的软土地基深层真空振击处理方法，其特征在于所述塑料排水板水平间距为1-8m，纵向层数为1-5层，层间间距为1-4m，埋设到地层中的深度为1-8m。

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