CN101634140B

CN101634140B - 一种软土地基固结方法

Info

Publication number: CN101634140B
Application number: CN2009100566511A
Authority: CN
Inventors: 徐士龙; 徐望
Original assignee: INTRODUCTION TO GEOHARBOUR GROUP
Current assignee: Shanghai Bay infrastructure construction (Group) Limited by Share Ltd
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2029-08-19
Also published as: CN101634140A

Abstract

本发明公开了一种软土地基固结方法，用于大面积围海造地形成的吹填陆域的固结处理。本发明的软土地基固结方法，用较小的投入，巧妙地利用了地下水位的降低，水的提升，使需处理的软弱淤泥质土的预压应力得到成倍的提高。与现有方法相比，采用本发明的方法可以，施工工期可以缩短至常规的1/3，造价可以降至常规的1/5～1/6，因此具有非常显著的社会和经济效益。

Description

一种软土地基固结方法

技术领域

本发明属于软土地基处理领域，具体地说，是关于一种针对围海造地形成的吹填陆域的软土地基固结方法。

背景技术

在大面积围海造地工程中，传统的做法是在软弱的海汰淤泥上吹填3～8米厚、渗透系数大于10^-5cm/s的砂性土。吹填形成的大面积的陆域，一般都为含水量高、地下水位高、承载力低，人机无法进入。为了满足工业建筑的要求，需要对吹填的陆域进行软土地基的加固处理。现有的大面积软土地基固结改良的常用方法包括高真空击密法、真空预压法、堆载预压法等。

围海造地形成的陆域面广量大，而使用不同的加固方法，工期、造价的差异极大：

●高真空击密法(CN 1127595C)：高真空击密法是真空井点降水结合变能量强夯或振动碾压的软地基处理方法，交叉多遍而使软土的含水量降低、承载力提高。该方法的工期较短、造价较低、承载力提高值较大，但处理深度有限，通常只有6～8米，对于埋深大于8米的软弱土层很难固结；

●真空预压法：该方法首先在表层回填0.5～1米的粗砂垫层作为水平的透水层，然后在砂垫层中插设竖向塑料排水板，一般插穿淤泥层，间距通常在0.8～1.5米，正三角形或矩形设置，砂垫层上覆盖真空膜，同时在砂垫层中布置横向真空排水系统。该方法处理深度较深，对深层淤泥有固结作用，但工期较长，造价很高。

●堆载预压法：该方法首先在表层回填0.5～1米的粗砂垫层作为水平的透水层，然后在砂垫层中插设竖向塑料排水板，间距一般为0.6～1.5米，正三角形或矩形布置，然后再在砂垫层上堆载土方。该方法利用堆土的自重对软弱淤泥层进行预压固结。其缺点是需要大量的土方，因此造价较高，工期较长，并确许多工地土方资源短缺，远程运土则成本更高。

发明内容

本发明的目的就在于，改进现有用于围海造地形成的吹填陆域的固结方法所存在的上述不足，从而提供一种新型的用于围海造地形成的吹填陆域的软土地基固结方法，能够充分利用现场不利因素(土体的含水量高、地下水位高)，将其转化为有利因素，从而达到大幅降低造价、缩短工期目的。

本发明的软土地基固结方法，用于大面积围海造地形成的吹填陆域的固结处理，所述吹填陆域的表层为吹填的砂性土，下层为软弱的淤泥质土，所述方法包括以下步骤：

第一步，在需处理区域的周边设置止水墙，防止区域外的地下水流入施工区域导致影响施工；

第二步，在需处理区域插设竖向排水通道，其深度穿透下层软弱淤泥层，以利于淤泥层的含水通过竖向排水通道进入上层的砂土层；

第三步，在止水墙的内侧筑围堤；

第四步，在需处理区域布置排水系统，其深度深入淤泥层；

第五步，在需处理区域的表层覆盖隔水膜，隔水膜至少覆盖至围堤的顶部；

第六步，启动排水系统，将砂土层中的水抽至围堤内的隔水膜上，对需处理区域实施荷载预压，以加速土体的固结，提高土体的承载力。

根据本发明，所述止水墙的深度应深入淤泥层1～2.5米。

根据一个优选实施例，所述止水墙的厚度为0.6～1.5米。

根据本发明，所述竖向排水通道为塑料排水板或袋装砂井。

根据本发明，所述竖向排水通道的深度穿透下层的淤泥层。

根据本发明的一个优选实施例，所述围堤的高度为2～5米，上宽度1～3米，内坡1∶2，外坡1∶2～3。

根据本发明，所述排水系统深入淤泥层的深度为1～2.5米。

根据一个优选实施例，所述排水系统为深井，深井内放置排水泵，其排水管伸出地表。优选的，所述排水泵的排水管使用出膜器穿出隔水膜。

根据另一个优选实施例，所述排水系统为真空井点管，其上端连至抽真空系统。优选的，所述真空井点管使用出膜器穿出隔水膜。

根据本发明，所述隔水膜的层数为1～2层。优选的，所述隔水膜绕过围堤的顶部。

根据一个优选实施例，如果上层吹填砂土层的承载力不够，还可以对表层的砂性土进行固结处理。

优选的，所述固结处理采用高真空击密法，具体的，采用“井点降水+低能量强夯”交叉击密2～4遍。

本发明的软土地基固结方法，用较小的投入，巧妙地利用了地下水位的降低，水的提升，使需处理的软弱淤泥质土的预压应力得到成倍的提高。与现有方法相比，采用本发明的方法可以，施工工期可以缩短至常规的1/3，造价可以降至常规的1/5～1/6，因此具有非常显著的社会和经济效益。

附图说明

图1为本发明的软土地基固结方法的流程框图。

图2为本发明的软土地基固结方法的施工示意图。

图3为出膜器的结构示意图。

具体实施方式

本发明的软土地基固结方法，针对的是大面积围海造地形成的吹填陆域，所述吹填陆域的表层为吹填的砂性土、下层为需固结处理的软弱淤泥质土(淤泥层)，如图1的流程框图所示，本发明的软土地基固结方法的施工步骤如下：

第一步，在需处理区域(施工区域)的周边设置止水墙，防止区域外的地下水流入施工区域导致影响施工。

第二步，在需处理区域插设竖向排水通道，其深度穿透下层软弱淤泥层，以利于淤泥层的含水通过竖向排水通道进入上层的砂土层。

第三步，在止水墙的内侧筑围堤。

第四步，在需处理区域布置排水系统，其深度深入淤泥层。

第五步，在需处理区域的表层覆盖隔水膜，隔水膜应至少覆盖至围堤的顶部。

本发明的上下文中，所述“袋装砂井”是指为加速软弱地基排水固结，在地基中钻孔，然后将粗砂灌入柱状织物袋中，再放入所钻的孔内形成的井。袋装砂井通常只用作挤密土层，排出地下水，从而使土壤固结和土层挤密，以提高土体的承载力。

本发明的上下文中，所述“高真空击密法”是专利号为01127046.2的中国发明专利所公开的方法，将真空井点降水与低能量强夯相结合，经过2～4遍的“井点降水+强夯”的交叉施工，快速降低土体的含水量，提高土体的密实度。

以下结合附图，以具体实施例对本发明的软土地基固结方法作进一步详细说明，应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

实施例1

某围海造地工程，面积35万平方米，表层为吹填的砂性土层，厚度5～6米，含水量50％，渗透系数10^-4cm/s；下层为淤泥质土层，厚度约18米，含水量90％，渗透系数10^-7cm/s。

设计要求：承载力达到80kPa。

如图1和2所示，按以下步骤施工：

第一步，在施工区域的外围周边，使用搅拌桩机往土层中边搅拌边喷入高压水泥浆，掺入量控制在12～20％(重量比)，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土(止水墙30)，止水墙30的厚度控制在0.6～1.5米，深度确保穿透吹填的砂土层进入下层的淤泥层，以深入淤泥层1～2.5米为佳，本实施例中，止水墙30的深度为深入淤泥层20约1.5米。

第二步：在施工区域内插设竖向排水通道60，其深度穿透下层的软弱淤泥层20，本实施例中，竖向排水通道60采用塑料排水板，排水板的间距控制在0.5～2米，矩形或三角形排列。

第三步：用土在止水墙30的内侧筑围堤40，围堤40的高度为2～5米，顶部宽度1～3米，内坡1∶2，外坡1∶2～3。

第四步：在施工区域布置排水系统，其深度控制在深入下层的软弱淤泥层20约1～2.5米，本实施例中，所述排水系统采用深井70，深井70的间距控制在10～40米，井内设置排水泵85，其排水管80伸出地表。

第五步：在施工区域的表层设置1层隔水膜50，隔水膜50的周边至少覆盖至围堤40的顶部，优选的是绕过围堤40的顶部，排水泵85的排水管80使用出膜器90穿出隔水膜50，以确保排水管80穿出隔水膜50的位置处不会漏水。

其中，出膜器90是本技术领域中已知的，其具体结构如图3所示，包括一对法兰100，设置于隔水膜50的两侧，通过若干个紧固件110(例如螺栓与螺母)相对夹紧，紧固件110的内侧设有垫圈120，所述排水泵的排水管80从该对法兰100的中间穿过。这样，当法兰100相对夹紧后，依靠垫圈120的封闭作用可以防止水进入排水管80穿过隔水膜50的区域。

第六步：开动深井排水泵85，将砂土层中的水抽至围堤40内的隔水膜50上，对需处理区域实施荷载预压，以加速土体的固结，提高土体的承载力。

使用上述方法，一方面，通过深井排水泵的排水作用降低地下水位，对于下层的软弱淤泥层而言，随着地下水位的降低，作用于淤泥层的砂性土的比重增加，对下层软弱淤泥层的预压作用也随之增加；另一方面，将抽出的水注入围堤内的隔水膜上，进一步增加了对软弱淤泥层的预压应力。

经测算，将从砂性土中抽出的水注入围堤内的隔水膜后，对于软弱淤泥层的预压应力得到成倍地提高，约为80～90kPa，相当于真空预压或堆土4～5米的预压应力。

使用上述方法施工90天后，承载力达到设计要求。

相比常规的施工方法，使用本发明的方法后，施工工期缩短为常规的1/3，造价仅为常规的1/6，具有非常显著的社会经济效益。

实施例2

某围海造地工程，面积20万平方米，表层为吹填的砂性土，厚度5～6米，含水量50％，渗透系数10^-5cm/s；下层为淤泥层，厚度约16米，含水量55％，渗透系数10^-7cm/s。

设计要求：承载力达到100kPa。

按以下步骤施工：

第一步，在施工区域的外围周边，使用搅拌桩机往土层中边搅拌边喷入高压纯粘土泥浆，掺入量控制在20～30％(重量比)，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土(止水墙)，止水墙的厚度控制在0.6～1.5米，深度确保穿透吹填的砂土层进入下层的淤泥层，以深入淤泥层1～2.5米为佳，本实施例中，止水墙30的深度为深入淤泥层约1.5米。

第二步：在施工区域内插设竖向排水通道，其深度穿透下层的软弱淤泥层，本实施例中，竖向排水通道采用袋装砂井，袋装砂井的间距控制为1米排列。

第三步：用土在止水墙的内侧筑围堤，围堤高度2～5米，顶宽1～3米，内坡1∶2，外坡1∶2～3。

第四步：在施工区域布置排水系统，其深度深入下层的软弱淤泥层约2米，本实施例中，所述排水系统采用真空井点管，井点管的间距为4～6米，矩形或三角形排列，井点管的上端连至抽真空系统。

第五步：在施工区域的表层设置2层隔水膜，隔水膜的周边至少覆盖至围堤的顶部，优选的是绕过围堤的顶部，真空井点管使用出膜器穿出隔水膜，以确保井点管穿出隔水膜的位置处不会漏水。

第六步：启动抽真空系统，将砂土层中的水通过真空井点管抽至围堤内的隔水膜上，对需处理区域实施荷载预压，以加速土体的固结，提高土体的承载力。

使用上述方法，一方面，通过真空井点管的排水作用降低地下水位，对于下层的软弱淤泥层而言，随着地下水位的降低，作用于淤泥层的砂性土的比重增加，对下层软弱淤泥层的预压作用也随之增加；另一方面，将抽出的水注入围堤内的隔水膜上，进一步增加了对软弱淤泥层的预压应力。

使用上述方法施工85天后，下层软弱淤泥层的承载力达到设计要求，但上层的吹填砂土层承载力不够，于是采用高真空击密法，即采用高真空井点降水与低能量强夯相结合的方法，进一步降低土体的含水量。真空井点加强夯的交叉施工3遍后，表层吹填土的承载力亦达到设计要求。

相比常规的施工方法，使用本发明的方法后，施工工期缩短为常规的1/3，造价仅为常规的1/5，具有非常显著的社会经济效益。

Claims

1.一种软土地基固结方法，用于大面积围海造地形成的吹填陆域的固结处理，所述吹填陆域的表层为吹填的砂性土，下层为软弱的淤泥质土，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

第三步，在止水墙的内侧筑围堤；

第四步，在需处理区域布置排水系统，其深度深入淤泥层；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述止水墙的深度深入淤泥层1～2.5米。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述止水墙的厚度为0.6～1.5米。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述竖向排水通道为塑料排水板或袋装砂井。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述围堤的高度为2～5米，上宽度1～3米，内坡1∶2，外坡1∶2～3。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排水系统深入淤泥层的深度为1～2.5米。

7.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述排水系统为深井，深井内放置排水泵，其排水管伸出地表。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述排水泵的排水管使用出膜器穿出隔水膜。

9.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述排水系统为真空井点管，其上端连至抽真空系统。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述真空井点管使用出膜器穿出隔水膜。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔水膜的层数为1～3层。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔水膜绕过围堤的顶部。

13.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，还包括对表层的砂性土进行固结处理的步骤。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述固结处理采用高真空击密法。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述高真空击密法为“井点降水+低能量强夯”交叉击密2～4遍。