CN101560761A - 无砂层覆盖的粘质粉土强夯加固中的真空降水工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无砂层覆盖的粘质粉土强夯加固中的真空降水工艺，其具体步骤是：(1)布置排水明沟和集水井；(2)井点降水；(3)外围封管。该工艺与传统强夯法相比，通过采用真空井点降水的主动降水方式与改进的夯击工艺相结合来有效地加速软土中超静孔隙水压力的消散和增加强夯加固效果，从而减小施工工期和提高工效，同时该方法还可以有效避免软土内“橡皮土”的产生。
Description
技术领域
本发明涉及一种无砂层覆盖的粘质粉土强夯加固方法。
背景技术
目前，我国沿海地区经济发展很快，带动了沿海地区工程建设的迅速发展，港口、机场、道路等工程建设规模日益扩大。由于沿海地区土地资源缺乏，使用工程性质较差场地或在滩地上采用吹填砂或淤泥的方式形成陆域已成为一种发展趋势。滩地上下卧淤泥质软土或者吹填的砂含水量高，土质较差，一般不经处理很难满足工程建设对地基变形和强度的要求，因此结合具体工程深入研究其工程性质、选择经济有效的地基加固技术和工艺就具有十分重要的社会和经济效益。
如在建的上海芦潮港铁路集装箱中心站工程西接浦东铁路平安站，东到临港新城同盛物流园区，由铁路支线和集装箱中心站两个单项工程组成。本标段(II标)为集装箱中心站的集装箱装卸线和堆场，线路里程为：ZDK10+040～ZDK11+175.97。工程地点位于上海市东南部，浦东新区芦潮港镇，毗邻东海，占地约61.2万m2，分主箱场区、辅助箱场区、维修箱区、集卡走行区。
拟建场地地貌属河口、砂嘴、砂岛区。场地大部分已辟为桃源，局部建有一些民宅，场区内有两条河流穿越，沟渠密布。场区地面标高一般为+3.0～+4.0m。场地表层广泛分布有一层褐黄～灰色粘质粉土层，该层土的厚度分布不均且工程地质性质较差。根据地基承载力验算和变形分析结果，如果不对其进行加固处理，不但地基承载力达不到设计要求，而且将来会产生较大的沉降和不均匀沉降，影响将来场区的正常运营，所以必须采用合理有效的地基处理方法对其进行加固处理。
强夯法是目前国内外普遍采用的地基处理方法之一，具有加固效果显著，适用土类广、施工期短，设备及施工费用低等优点。目前已有几十个国家数千项工程采用此法加固地基。但该法在应用于饱和软弱粉性土地基或粘性土地基时，因夯击工艺和排水问题，容易形成“橡皮土”而导致加固失败。
发明内容
本发明是要提供一种无砂层覆盖的粘质粉土强夯加固中的真空降水工艺，该工艺与传统强夯法相比，通过采用真空井点降水的主动降水方式与改进的夯击工艺相结合来有效地加速软土中超静孔隙水压力的消散和增加强夯加固效果，从而减小施工工期和提高工效，同时该方法还可以有效避免软土内“橡皮土”的产生。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种无砂层覆盖的粘质粉土强夯加固中的真空降水工艺，其具体步骤是：
(1)布置排水明沟和集水井
在强夯加固内布置好排水明沟和集水井，并使之相互贯通；在加固区外围布置好贯通的排水系统，使得场地内的水能顺利排至场外；
(2)井点降水
采用两遍降水方式，第一遍夯击前和夯击后均进行降水，具体参数为：
第一遍夯前，浅层、深层管降水相结合，浅层管和深层管相间布置，浅管埋深4m，井点管间距2m，排距6m；深管埋深7m，井点管间距2m，排距6m；
第一遍夯后，深管埋深7m，井点管间距4m，排距12m，不设浅管；
(3)外围封管
为防止加固区域外围地下水的渗入，确保加固区域的降水效果，在加固区外围布置封管，封管按深、浅管相间布置，间距2m。
上述第一步骤中，排水明沟在距离强夯加固区外6m起开挖，明沟底宽1m，深1.5m，边坡1∶2，明沟之间相互贯通。
上述第二步骤中，井点管周围灌粗砂，孔口地面以下40～60cm内用粘土或淤泥封死；降水至指定标高以下，降水期间保证不间断降水，并设置好竖向排水体与表面水平排水层，使土体中形成有效的排水通道。
本发明的有益效果是：该降水工艺可以使软土地基中的地下水快速、有效的排出；
该工艺一方面采用主动降水措施来排出地下水，另一方面可形成良好的排水通道，加速强夯后超孔压水压力的消散和土体固结，有效提高软土的强度，增加加固深度，从而达到较好的加固效果。
第一遍夯击前的降水有利于降低浅层土的饱和度，从而有利于强夯机械的行走和提高第一遍的夯能以及夯击效果，并可以有效避免表层土形成“橡皮土”。每遍夯击后进行的降水有利于加速软土内夯击激发的超静孔压和孔隙水的排出，缩短超静孔压消散的时间，从而减小两遍夯击的间歇时间，提高工效。
根据试验区和随后进行的大面积施工后进行的相关测试可知，在低能量强夯联合降水加固后，载荷板试验所得地基极限承载力均大于300kPa，地基承载力特征值均大于150kPa，满足承载力设计要求。
附图说明
图1是第一遍真空井点降水布置图；
图2是第二遍真空井点降水布置图；
图3是真空井降水管剖面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一.大面积施工低能量强夯联合真空降水时的具体施工工艺为：
1、降排水参数
(1)排水明沟与集水井
排水明沟在距离强夯加固区外6m起开挖，明沟底宽1m，深1.5m，边坡1∶2，明沟之间相互贯通。
(2)井点降水(图1至图3所示)
采用两遍降水方式，第一遍夯击前和夯击后均进行降水。具体参数为：
第一遍夯前，浅层、深层管降水相结合，浅层管和深层管相间布置，浅管1埋深4m，井点管间距2m，排距6m；深管2埋深7m，井点管间距2m，排距6m。
第一遍夯后，深管2埋深7m，井点管间距4m，排距12m(图2)，不设浅管1。
第二遍夯后不进行降水。
要求井点管周围灌粗砂，孔口地面以下40～60cm内用粘土或淤泥封死。降水至指定标高以下，降水期间保证不间断降水。并设置好竖向排水体与表面水平排水层，使土体中形成有效的排水通道。
(3)外围封管
为防止加固区域外围地下水的渗入，确保加固区域的降水效果，需在加固区外围布置封管，封管按深、浅管相间布置，间距2m。
2、强夯施工参数
(1)夯锤要求
夯锤要求为10～13t，底面直径2.5m，要求有通气孔。
(2)夯点间距、夯击遍数和能量
采用两遍夯施工方式，夯点呈4×4m正方形布置。第一遍2击，单点夯击能1000kN·m；第二遍2击，单点夯击能1600kN·m。
(3)相邻两遍夯击之间间歇时间
相邻两遍夯击之间间歇时间为7天，同时要求超孔隙水压力消散90％以上。
(4)收锤标准
a)夯坑周围出现明显隆起，距夯坑边25cm左右地面隆起已超过5cm时。
b)后一击夯沉量明显大于前一击夯沉量。
二.真空降水工艺在地基加固的作用
该降水工艺可以使软土地基中的地下水快速、有效的排出。
该工艺一方面采用主动降水措施来排出地下水，另一方面可形成良好的排水通道，加速强夯后超孔压水压力的消散和土体固结，有效提高软土的强度，增加加固深度，从而达到较好的加固效果。
设置科学有效的排水工艺和系统是真空降水联合低能量强夯法加固饱和软土地基的最关键的一个环节，可加速超孔压的消散，使软土中的孔隙水迅速有效地排出到夯区以外。真空降水这一主动人工排水措施对于确保工程质量具有非常重要的作用。
不同的地下水位对于强夯影响比较明显，如果第一遍夯前地下水位埋深较浅(如没有降至地表下指定位置)，则会明显影响第一遍夯击的夯沉量，从而影响第一遍夯击的加固效果，进而影响整个工程的加固效果。每遍夯击巨大的夯击能会在软土中激发较大的超静孔压，从而使得地下水位升高，因此在进行后续夯击前，同样也需将地下水位降低到预定的深度，否则也会影响场地强夯施工。
不同降水管布置方式产生的降水能力对强夯的加固效果也有较显著的影响。不同的降水管布置方式具有不同的降水能力，降水管的井点距和排距越小，其将地下水位降低到地面以下指定位置所需的时间越短，即降水效率更高。另外，浅层管和深层管相结合的降水管布置方式更有利于地下水位的下降和提高降水效果。
第一遍夯击前的降水有利于降低浅层土的饱和度，从而有利于强夯机械的行走和提高第一遍的夯能以及夯击效果，并可以有效避免表层土形成“橡皮土”。每遍夯击后进行的降水有利于加速软土内夯击激发的超静孔压和孔隙水的排出，缩短超静孔压消散的时间，从而减小两遍夯击的间歇时间，提高工效。
三.降水施工对周边环境影响分析
在上海地区的软土地基中，有观测数据表明，第一遍降水引起的地表平均沉降约为16～22mm，中心区域地表平均沉降约为22～28mm，边缘平均沉降约为11～15mm。降水引起的地面沉降影响范围约距边界线20m以内，20m以外基本没有影响。
Claims (3)
1.一种无砂层覆盖的粘质粉土强夯加固中的真空降水工艺，其特征在于，具体步骤是：
(1)布置排水明沟和集水井
在强夯加固内布置好排水明沟和集水井，并使之相互贯通；在加固区外围布置好贯通的排水系统，使得场地内的水能顺利排至场外；
(2)井点降水
采用两遍降水方式，第一遍夯击前和夯击后均进行降水，具体参数为：
第一遍夯前，浅层、深层管降水相结合，浅层管和深层管相间布置，浅管埋深4m，井点管间距2m，排距6m；深管埋深7m，井点管间距2m，扫距6m；
第一遍夯后，深管埋深7m，井点管间距4m，排距12m，不设浅管；
(3)外围封管
为防止加固区域外围地下水的渗入，确保加固区域的降水效果，在加固区外围布置封管，封管按深、浅管相间布置，间距2m。
2.根据权利要求1所述的无砂层覆盖的粘质粉土强夯加固中的真空降水工艺，其特征在于，上述第一步骤中，排水明沟在距离强夯加固区外6m起开挖，明沟底宽1m，深1.5m，边坡1∶2，明沟之间相互贯通。
3.根据权利要求1所述的无砂层覆盖的粘质粉土强夯加固中的真空降水工艺，其特征在于，上述第二步骤中，井点管周围灌粗砂，孔口地面以下40～60cm内用粘土或淤泥封死；降水至指定标高以下，降水期间保证不间断降水，并设置好竖向排水体与表面水平排水层，使土体中形成有效的排水通道。
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|---|---|---|---|---|
| CN102174821A (zh) * | 2011-03-31 | 2011-09-07 | 兖矿新陆建设发展有限公司 | 用于释放冻胀压力的花管 |
| CN103290836A (zh) * | 2013-07-02 | 2013-09-11 | 江西省地质工程(集团)公司 | 一种真空降压击实固结软基处理施工方法 |
| CN112030936A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-12-04 | 中交天航滨海环保浚航工程有限公司 | 一种对吹填工程软土地基进行处理的施工方法 |
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