CN101748721A - 大面积软土地基“复式负压固结”处理方法 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明涉及一种大面积软土地基“复式负压固结”处理方法，包括以下工艺过程：步骤一、负压固结：a)在需处理区域满铺塑料编织布，施打竖向塑料排水板和竖向塑料渗水管，b)铺设主管和支管，竖向塑料排水板和横向塑料排水板与支管连接，c)铺设一层土工膜，土工膜上再铺设2～3层密封膜，d)开挖边沟压膜，e)安装真空泵，主管连接真空泵，抽真空负压降水；步骤二、井点强排：a)在插有竖向塑料渗水管的孔中或孔边插入井点管，b)铺设支管、主管和真空泵，进行井点强排；步骤三、动力固结：a)第一、二遍降水和强夯，对需处理区域进行多遍降水和强夯处理，经多轮点夯后进行最后一遍满夯。本发明使处理后的场地承载力更高，硬壳层更厚、工后沉降更小。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种大面积超软土地基处理方法。适用于新吹填淤泥质土的地基处理。属于地基处理技术领域。
(二)背景技术
沿海地区经济的快速发展，对土地的需求正逐年加大。近年来随着吹填和软基处理技术的发展，使利用沿海丰富的滩涂资源造地成陆逐渐成为可能。然而，由于沿海新吹填场地一般为淤泥质土，当场地刚吹填完成后，含水量高，强度低，人员设备短期根本无法直接进场施工。对此，近两年常用真空预压类改进技术进行软基处理，满足吹填后场地在一年内快速交地的建设要求。但从国内一些沿海建设工程开展情况来看，这类技术尚存在不足：
(1)真空预压技术处理后的场地承载力有一定提高，但尚不能直接满足道路、堆场等高标准建设场地的需求。
真空预压类技术其膜下超载应力在80Kpa左右，场地处理后地基承载力一般在50-60Kpa左右，处理后的场地不能直接上大型工程车，不能直接做为路基。
(2)超软土地基真空预压技术处理后，场地土形成的硬壳层(承载力大于50Kpa的土层)较薄，场地工后沉降较大。
超软土泥上打打板深一般5m以内；真空度沿排水板衰减很快一般在1m以下衰减50％以上。从各工程处理后的检测结果反映，真空预压类技术在淤泥质超软土上处理后，形成的硬壳层一般在2m左右，做为市政道路和堆场的地基，其硬壳层太薄，场地的工后沉降仍较大。
(三)发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种处理后的场地承载力更高，硬壳层更厚、工后沉降更小的大面积软土地基“复式负压固结”处理方法。
本发明的目的是这样实现的：一种大面积软土地基“复式负压固结”处理方法，所述方法包括以下工艺过程：
步骤一、负压固结
a)在需处理区域满铺塑料编织布，施打竖向塑料排水板和竖向塑料渗水管，竖向塑料渗水管与竖向塑料排水板间隔布置，竖向塑料渗水管外包土工布，竖向塑料渗水管顶部与横向塑料排水板连接，
b)铺设主管和支管，竖向塑料排水板和横向塑料排水板与支管连接，支管与主管连接，
c)铺设一层土工膜，土工膜上再铺设2～3层密封膜，
d)开挖边沟压膜，
e)安装真空泵，主管连接真空泵，抽真空负压降水，经60-90天的负压降水后，停止负压抽真空，揭开密封膜，进行下一步的井点强排降水；
步骤二、井点强排
a)在插有竖向塑料渗水管的孔中或孔边插入井点管，井点管外包滤网，
b)铺设支管、主管和真空泵，井点管与支管相连，支管与主管相连，主管与真空泵连接，形成负压降水或负压电渗降水管路系统，进行井点强排；
步骤三、动力固结
a)第一遍降水和强夯
拔除夯点井点管，在需处理区域表层铺填矿渣，第一遍点夯或冲击压实，夯后或冲击推平，
b)第二遍降水和强夯
连接未拔井点管进行第二遍点夯或第二遍冲击，
按上述方法对需处理区域进行多遍降水和强夯处理，经多轮点夯后进行最后一遍满夯。
动力固结施加的动能，产生瞬间超强孔隙水压力使土中的自由水通过土中预留的竖向排水通道，汇聚到井点周围排出；竖向排水通道存在加速了土中超孔隙压力的传递和消散，使可施加动能提高，动能的传递影响深度加大。另一方面动力固结在场地表层形成了2-3m的矿渣和淤泥土混合层，该层土的承载力在100Kpa以上，回弹模量在25Mpa以上，可以满足道路和仓储堆场的技术要求；在3-6m深场地的承载力仍然可达到50Kpa以上；同时在动力固结时，场地的施工沉降可以达到30-50cm；这样在场地下0-6m形成了一个半刚性的硬壳层，提高了场地土的承载力；在最后一遍动力固结后破坏土中预留的竖向排水通道，可以减少工后沉降。
本发明通过负压固结对软弱地基进行浅层固结处理，在承载力明显提高，出水量不明显施工设备能进入的条件下，进行井点强排降水，在土体含水量达到动力固结的条件下进行动力固结。根据所需的承载力要求可进行多遍井点强排降水和动力固结循环。动力固结的方法以及能量、遍数均可根据设计要求进行调整。通过本法进行多遍强制降水和动力固结，其深层由于所施加的动能通过竖向排水通道传递；加上表层4～6m土体对下卧深层的预压作用，使浅层和中深层软弱地基的承载力明显提高。
本发明的有益效果是：
1、在场地处理中和工后灵活设置竖向排水通道，增加了动力固结的影响深度，提高了排水工效，减少了场地土的工后沉降。
在场地中布设竖向塑料渗水管，提高了负压固结阶段场地竖向排水和传递负压能力；在动力固结阶段由于竖向塑料渗水管的存在，使动能在土体中的传递加深，孔压的消散和地下水排出加快；在最后一遍动力固结后拔出竖向塑料渗水管，破坏竖向塑料排水板，工后场地中不留竖向排水通道，减少了场地的工后沉降。
复式负压固结技术采用二次降水特别是电渗降水技术和场地土中预留竖向排水通道技术，提高了动力固结的效果，使整个施工期的沉降达到了90-150cm；另一方面通过最后一遍动力固结时对场地的竖向排水通道进行破坏密封，大大减少了场地的工后沉降。
2、采用多次压膜技术提高了负压固结效果，采用塑料排水板与支
管斜向撩绕增大接触面等技术减少了塑料排水板与支管接头的淤堵，提高了地基处理效果。
本方法针对真空预压施工中边沟漏气的通病和难点，采用多次压膜技术，保证密封沟中膜的压入深度不随场地沉降而减短，同时采用边沟二次加土和覆水保持沟边土的湿润等技术来减少边沟漏气，通过提高膜下真空度来提高负压降水效果。另一方面采用塑料排水板与支管撩绕技术，直接将支管中负压传到塑料排水板，减缓了塑料排水板中负压衰减的速度；同时针对塑料排水板头端与支管连接处易淤堵的问题采用了斜向缭绕增大接触面等技术措施提高预压效果。经对比试验，使无砂垫层负压密封固结在60-90天，场地的处理达到了传统真空预压技术90-120天左右的效果。
3、在排水主、支管上缠绕2-3层透水丙纶土工膜，在主、支管水下增铺透水塑料编织布，组成多层反滤层，减少浮泥进入主、支管中，提高主、支管排水和负压传递能力。
4、采用竖向塑料渗水管和塑料排水板间隔布置技术，竖向塑料渗水管与横向塑料排水板套接技术和井点管插入预设的竖向塑料渗水管插孔或孔边技术，提高了场地土在负压固结时的真空负压传递能力和排水能力，减少了井点强排阶段井点管的淤堵，为动力固结阶段孔压快速消散和动能向深度传递创造了有利条件。
5、在负压固结阶段根据吹填土颗粒细、含水量好等特点采用延长真空试抽时间和不少于3级加真空荷载技术，减少了细颗粒进入塑料排水板和支管，消除了在竖向排水通道四周形成透水性极差的超细颗粒涂抹层。
6、本方法采用两种降水技术结合，强制调整软弱淤泥土体的含水量，使动力固结技术可以直接应用到淤泥土的固结上，加快了软土固结处理的速度。在负压固结后，场地可以上机械设备后，要达到承载力100kpa效果，常用的堆载预压类技术需要12个月以上工期，而本技术的工期在45-60天。
综上，本发明通过采用复式负压固结技术，通过负压降水，井点强排降水结合膜下负压固结和动力固结技术，达到浅层、中深层同时加固处理的目的。使处理后的场地承载力更高，硬壳层更厚、工后沉降更小。
(四)附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明的系统剖面示意图。
图中：
主管1、支管2、横向塑料排水板3、竖向塑料排水板4、竖向塑料渗水管5、真空泵6、塑料编织布7、土工布8、密封膜9、井点管10。
(五)具体实施方式
本发明涉及一种大面积软土地基“复式负压固结”处理方法，所述方法包括以下工艺过程(参见图1和图2)：
步骤一、负压固结
a)在需处理区域满铺塑料编织布，采用泥上轻型打板机施打竖向塑料排水板和采用人工施打竖向塑料渗水管。竖向塑料渗水管与竖向塑料排水板间隔布置。竖向塑料排水板的间距为1.2～2.0m，竖向塑料排水板的置入深度根据所需加固深度决定，一般在5-10m。竖向塑料渗水管的间距为1.2～2.0m，竖向塑料渗水管直径在3-3.5cm，竖向塑料渗水管长度3-4m，竖向塑料渗水管外包土工布，竖向塑料渗水管顶部与横向塑料排水板连接。
b)在布置好塑料编织布、竖向塑料排水板、横向塑料排水板和竖向塑料渗水管的需处理区域设主管和支管，支管间距与竖向塑料排水板间距相同，主管间距在12-15m，竖向塑料排水板和横向塑料排水板与支管连接，连接方式为斜向缭式。支管与主管连接，
c)在布置好支管与主管的需处理区域铺设一层土工膜，土工膜上再铺设2～3层密封膜，
d)在需处理区域(一般10000m2为一个单元区)边线外围挖边沟压膜。沟深1.0-1.5m，宽0.5-0.8m，将密封膜压入沟中，膜长、宽为场地尺寸加3-5m。
e)安装真空泵，采用功率不小于7.5kw的真空射流泵，一台泵负担1000平方米场地。主管连接真空泵，在膜下真空负压稳定在80kpa以上后，抽真空负压降水，经60-90天的负压降水后，在需加固区域出水量减少，沉降量稳定的情况下，负压固结已达到效果，此时停止负压抽真空，揭开密封膜，进行下一步的井点强排降水；经此阶段处理场地的承载力可达到50-60kpa，沉降可达60-100cm，场地土的含水量从80-120％降到在50-60％。
步骤二、井点强排
a)在插有竖向塑料渗水管的孔中或孔边插入井点管，井点管外包滤网，井点管采用镀锌钢管直径在2-2.5cm，井点管的长度为4.0m～6.0m，可根据负压固结后土体的强度、含水量和渗透系数来确定井点管的间距、长度，以及确定采取负压井点降水还是负压电渗降水施工工艺。负压强制排水的方式可根据土质情况确定，一般渗透系数小于0.1m/d的土质中采取电渗负压降水，而渗透系数大于0.1m/d的土质中则可采取真空负压降水。
b)在插打有井点管的需处理区域铺设支管、主管和真空泵，支管和主管采用塑料管，支管和主管的管径在4-7.5cm，支管布置在两排井点管之间。主管布置在需处理区域周边，井点管与支管相连，支管与主管相连，主管与真空泵连接，形成负压降水或负压电渗降水管路系统，形成负压降水或负压电渗降水管路系统(井点管按传统轻型井点管加工制作)，进行井点强排。井点强排阶段出水量小于负压密封固结阶段，真空泵按1500-2000m2一台布设。当井点管连续几天出水量较小时，场地土的含水量达到动力固结要求时可以停止井点强排。此阶段场地土的含水量降到35-45％左右，沉降和承载力提高不是很明显。
步骤三、动力固结(以强夯为例)
a)第一遍降水和强夯
当土体含水量、地下水位达到设计及动力固结施工所需要求后，拔除夯点井点管，在需处理区域表层铺填50-80cm矿渣，第一遍点夯或冲击压实，夯后或冲击推平，
b)第二遍降水和强夯
当土体含水量和孔压、地下水位达到设计要求后，连接未拔井点管进行第二遍点夯或第二遍冲击。
按上述方法对需处理区域进行多遍降水和强夯处理，经多轮点夯后进行最后一遍满夯。
根据需处理区域加固要求，可按上述方法对需处理区域进行多遍复合加固处理，使之达到所需的承载力要求，在遍与遍强夯施工过程中应注意超静孔隙压力消散90％以上方能进行下一遍施工。经多轮点夯后进行最后一遍满夯。在施工期间应保留外围管继续降水直至最后一遍强夯结束方能拔除外围井点管。满夯结束后，待孔隙压力消散至90％以上，即可进入地基检测。
Claims (2)
1.一种大面积软土地基“复式负压固结”处理方法，其特征在于所述方法包括以下工艺过程：
步骤一、负压固结
a)在需处理区域满铺塑料编织布，施打竖向塑料排水板和竖向塑料渗水管，竖向塑料渗水管与竖向塑料排水板间隔布置，竖向塑料渗水管外包土工布，竖向塑料渗水管顶部与横向塑料排水板连接，
b)铺设主管和支管，竖向塑料排水板和横向塑料排水板与支管连接，支管与主管连接，
c)铺设一层土工膜，土工膜上再铺设2～3层密封膜，
d)开挖边沟压膜，
e)安装真空泵，主管连接真空泵，抽真空负压降水，经60-90天的负压降水后，停止负压抽真空，揭开密封膜，进行下一步的井点强排降水；
步骤二、井点强排
a)在竖向塑料渗水管的孔中或孔边上插入井点管，井点管外包滤网，
b)铺设支管、主管和真空泵，支管布置在两排井点管之间，井点管与支管相连，支管与主管相连，主管与真空泵连接，形成负压降水或负压电渗降水管路系统，进行井点强排；
步骤三、动力固结
a)第一遍降水和强夯
拔除夯点井点管，在需处理区域表层铺填矿渣，第一遍点夯或冲击压实，夯后或冲击推平，
b)第二遍降水和强夯
连接未拔井点管进行第二遍点夯或第二遍冲击，
按上述方法对需处理区域进行多遍降水和强夯处理，经多轮点夯后进行最后一遍满夯。
2.根据权利要求1所述的一种大面积软土地基“复式负压固结”处理方法，其特征在于：所述步骤一中，竖向塑料排水板的间距为1.2～2.0m，竖向塑料排水板的长度在5m以内，竖向塑料渗水管的间距为1.2～2.0m，竖向塑料渗水管直径在3-3.5cm，竖向塑料渗水管外包土工布，竖向塑料渗水管长度3-4m，次管间距在0.6-1.0m，主管间距在12-15m；所述步骤二中，井点管采用镀锌钢管，直径在2-2.5cm，井点管的长度为4.0m～6.0m，支管和主管的管径在4-7.5cm。
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