CN101806056A - 控制次固结沉降的软土地基处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制次固结沉降的软土地基处理方法，包括：(1)根据地质探测报告评估待处理场地的次固结沉降系数大小；(2)对存在次固结沉降的场地进行面波探测，根据面波探测的结果将待处理地基进行分区；(3)根据不同分区设计参数进行真空预压以及填土厚度低于设计标高的填土堆载联合预压；(4)对填土进行多级动力击密，实施与真空-填土堆载联合预压复合的动静排水固结；(5)进行1～2遍能级递进的动力击密，使软土变成超稳定状态；(6)停止真空预压；(7)对处理后场地进行面波探测，并结合处理前测量结果进行处理质量评估与次固结沉降预测。依照本发明的方法场地的均一性更强，软土的次固结沉降可得到有效控制。

Description

控制次固结沉降的软土地基处理方法

技术领域

本发明涉及一种建筑领域地基处理方法，具体涉及一种控制控制次固结沉降的软土地基处理方法。

背景技术

随着我国经济建设发展和沿海滩涂的围填开发工程的不断发展，涉及到淤泥、含有机质粘性土、泥炭土等极软土的地基处理工程越来越多，工程量越来越大。

以往不太为工程界所重视的地基土次固结沉降已成为一个许多重大工程设计所必须重视的工程问题，软土的次固结沉降是指有效应力基本不变(地基处理结束后的应力状态)，但土的体积仍随时间增长而发生的压缩变形，它是由软土的流变缓慢产生的。其大小取决于土的类型。土的流变往往在建筑物施工使用后的几十年内缓慢进行，次固结系数大的软土对建筑物的长期安全使用有不小隐患，因此对于具有流变特性类型土的场地，为确保建筑物在使用期内的安全，须尽可能控制次固结沉降的产生。

极软的淤泥、泥炭土、含有机质的粘性土为结构刚度大、灵敏度高的软土，对其扰动时容易产生触变而强度变得更低，因此不宜对其扰动。地基处理时应保持软土内某些可靠的微结构，故而采用分层多级能量由小到大的动力固结方式，因低能量的击密波可对软土内的微结构进行调整而不破坏，随着孔隙水压力的消散，软土结构趋于更加稳定的状态。多次反复作用的结果是使软土体变成一种超稳定状态，其效果相当于超高的超载预压，从而抵抗由土颗粒的徐变(流变)而导致次固结变形的能力显著提高，可控制次固结沉降的产生。

为了控制软土的次固结沉降，近年来常采用填土超载预压技术，即加大预压荷载和延长预压时间来控制极软粘性土的次固结沉降量。但这在经济上和时间上均不能满足经济建设要求，而且效果也不太显著。

大量的室内、外试验表明，在相同超载荷载下，超载的时间越长，卸载后的次固结系数减小越大，发生次固结的时间越推迟；在相同的超载预压时间下，卸除超载将使软土的次固结系数减小，且卸荷越大，减小越大，发生次固结的时间越推迟。因此在对软土进行真空预压荷载、填土预压荷载、多遍动力击密荷载叠加的超高预压的动静排水固结后再实施1～2遍中、高能的动力击密即停止真空预压，就是要在高能级预压后迅速卸除真空预压荷载和动力冲击荷载，使软土体成为超稳定状态而致使次固结系数大幅度减小，达到可较长时间控制次固结沉降产生的目的。

本发明为此公开了一种可控制次固结沉降的软土地基处理工法，与超载预压相比具有单位成本可节省1/5、工期可缩短1/4的优点，而且处理效果更好，场地的均一性更强，软土的次固结沉降可得到有效控制。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种控制次固结沉降的软土地基处理方法，以解决现有技术效率低，能耗较强且稳定性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种控制次固结沉降的软土地基处理方法，包括：(1)根据地质探测报告评估待处理场地的次固结沉降系数大小；(2)、对存在次固结沉降的场地进行面波探测，根据面波探测的结果将待处理地基进行分区；(3)、根据不同分区设计参数进行真空预压以及填土厚度低于设计标高的填土堆载联合预压；(4)、对填土进行多级动力击密，实施与真空-填土堆载联合预压复合的动静排水固结；(5)、进行1～2遍能级递进的动力击密，使待处理软土体变成超稳定状态；(6)、停止真空预压；(7)、对处理后场地进行面波探测，并结合处理前测量结果进行处理质量评估与次固结沉降预测。

依照本发明所述的控制次固结沉降的软土地基处理方法，所述步骤(4)进一步包括：在施工沉降达到主固结沉降达到80％时开始进行中低夯击能量的动力击密；在孔隙水压力消散到70％时进行第二遍高能量动力击密。

依照本发明所述的控制次固结沉降的软土地基处理方法，所述动静排水固结是采用真空预压荷载以及填土堆载预压和动力击密相结合的方法将软土中孔隙水分排出而使得软土固结为超稳定状态的方法。

依照本发明所述的控制次固结沉降的软土地基处理方法，所述主固结沉降是由于加上使用荷载产生超空隙水压力使得土层中水分从土层中挤出，而产生计算得出的应在地基处理过程中施工完成的地层压缩量。

依照本发明所述的控制次固结沉降的软土地基处理方法，所述次固结沉降是超空隙水压力消散以后，或是主固结沉降完成以后产生的地基沉降。

依照本发明所述的控制次固结沉降的软土地基处理方法，在步骤(1)中还包括：对待测场地进行钻孔和原位测试，将面波探测结果和场地进行钻孔以及原位测试结果相结合的数据，进行地基处理分区。

由于采用了以上的技术方案，使得本发明相比于现有技术采用堆填土预压的方法具有以下的优点和积极效果：

首先，本发明采用面波探测的方式，可以精确地感测到待处理地块的地质情况，并根据探测的结果，把不同地区分成若干区域，分别设置处理的参数；

其次，以不同夯击能与真空预压荷载，满足标高要求的填土荷载相叠加对软土形成超高的预压荷载，可使软土快速排水固结而达施工沉降的要求；

再次，以多遍动力击密替代超载填土的填卸而节省工期和降低造价；以分层多级由小到大的夯击能对填土进行动力击密，一方面使软土逐步趋于更加稳定而提高软土的抗徐变的能力，控制次固结沉降的产生，同时又使填土成为高压实度，高强度的均一的人工地基土；

最后，采用工前、工后的面波探测并与工前、工后的勘察、检测结果相结合，可全面评估场地的地基处理效果和对次固结沉降、工后沉降进行预测。从而具有工期短、效果好而整体性直观、造价低和可延迟软土次固结沉降产生等诸多优点。

附图说明

图1为本发明的控制次固结沉降的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。

本发明的核心思想在于，采用面波探测和传统探测方式相结合的方式，对地基进行探测，并划分区域，对不同区域分别设计不同的参数进行动静结合的排水固结，从而达到快速实现场地达到主沉降量，并且减少次固结沉降的效果，节省工期提高效率和场地稳定性的结果。

请参考图1，本发明的方法，主要包括以下的步骤：

S101：根据地质探测报告评估待处理场地的次固结沉降系数的大小。

前期，根据场地勘察资料分析拟处理地基土的类型、结构特性、有机质含量、灵敏度评估软土的次固结沉降状态与次固结系数的大小；根据勘察资料提供的地基土的物理力学参数，原场地标高与设计地面标高的高差和使用荷载计算地基土的主固结沉降量，依此和使用要求进行地基处理分区。

主固结沉降是由于加上使用荷载产生超空隙水压力使得土层中水分从土层中挤出，而产生计算得出的应在地基处理过程中施工完成的地层压缩量。

S102：对待处理地基进行面波探测，根据面波探测的结果将待处理地基进行分区；

较佳的实施方式是用Rayleigh波(瑞利波或称瑞雷波)，是一种沿着自由表面传播的波，地球-空气界面可以看作是自由界面。Rayleigh波是P波与SV波干涉的结果。质点运动轨迹在均匀介质中为逆时针方向。成椭圆极化。理论上说，Rayleigh波只能沿着均匀半空间自由表面和均匀介质自由界面传播。地滚波是Rayleigh波中一种特殊波，它沿着地表传播，其特征是低速，低频和强振幅。瑞利波沿二维自由表面扩展，在距波源较远处，其摧毁力比沿空间各方向扩展的纵波和横波大得多，因而它是地震学中的主要研究对象。

进行场地面波探测，并与勘察钻孔、原位测试资料相结合，全面评估场地处理前地基土在平面和剖面上的原始状态；在前三点分析评价的基础上进行分区参数设计，确定地基处理的各项参数，包括竖向排水体的长度与密度、静力排水固结的方式、满足场地高差的填土厚度、满足主固结沉降量要求的填土厚度与分层填土动力击密的层厚和各级击密能量、超载预压时间及最后1～2遍中、高能量动力击密的能量等。

S103：根据不同分区设计参数进行真空预压以及填土厚度低于设计标高的填土堆载联合预压；

实施常规的真空预压与填土厚度为满足标高差要求的填土堆载联合预压，同时进行孔隙水压力、深层沉降、地表沉降等观测工作，绘制相应的历时曲线。

S104、对填土进行多级动力击密，实施与真空-填土堆载联合预压复合的动静排水固结；

根据参数设计进行首层填土的低击密能动力击密，对软土开始高超载的动静排水预压固结，观测地基土的孔隙水压力变化与消散时间、地基土的沉降速率的变化状态。

S105、进行1～2遍能级递进的动力击密，使软土体处于超稳定状态；

平整场地按设计的分次填土厚度和击密能进行后续的几级填土动力击密和相应观测工作。

当施工沉降达到主固结计算沉降量的80％时开始第一遍中低夯击能的动力击密，当孔隙水压力消散达到70％时即进行第二遍更高能量的动力击密，对软土实施超高超载的动静排水预压固结，然后立即停止真空预压。

S106：停止真空预压；

S107：对处理后场地进行面波探测，并结合处理前测量结果进行处理质量评估与次固结沉降预测。

场地养护30～40天，进行工后面波探测和各项施工质量检测，之后，根据工前工后的勘察资料提出场地的整体处理效果及预测次固结沉降和工后沉降。

综上所述，由于采用了以上的技术特征，使得本发明相比现有技术，首先，本发明采用面波探测的方式，可以精确地感测到待处理地块的地质情况，并根据探测的结果，把不同地区分成若干区域，分别设置处理的参数；其次，以不同夯击能与真空预压荷载，满足标高要求的填土荷载相叠加对软土形成超高的预压荷载，可使软土快速排水固结而达施工沉降的要求；再次，以多遍动力击密替代超载填土的填卸而节省工期和降低造价；以分层多级由小到大的夯击能对填土进行动力击密，一方面使软土逐步趋于更加稳定而提高软土的抗徐变的能力，控制次固结沉降的产生，同时又使填土成为高压实度，高强度的均一的人工地基土；最后，采用工前、工后的面波探测并与工前、工后的勘察、检测结果相结合，可全面评估场地的地基处理效果和对次固结沉降、工后沉降进行预测。从而具有工期短、效果好而整体性直观、造价低和可控制软土次固结沉降产生等诸多优点。

本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种控制次固结沉降的软土地基处理方法，其特征在于，包括：

(1)根据地质探测报告评估待处理场地的次固结沉降系数的大小；

(2)、对存在次固结沉降的场地进行面波探测，根据面波探测的结果将待处理地基进行分区；

(3)、根据不同分区设计参数进行真空预压以及填土厚度低于设计标高的填土堆载联合预压；

(4)、对填土进行多级动力击密，实施与真空-填土堆载联合预压复合的动静排水固结；

(5)、进行1～2遍能级递进的动力击密，使待处理软土体变成超稳定状态；

(6)、停止真空预压；

(7)、对处理后场地进行面波探测，并结合处理前测量结果进行处理质量评估与次固结沉降预测。

2.如权利要求1所述的控制次固结沉降的软土地基处理方法，其特征在于，所述步骤(4)进一步包括：

在施工沉降达到主固结沉降达到80％时开始进行中低夯击能量的动力击密；

在孔隙水压力消散到70％时进行第二遍高能量动力击密。

3.如权利要求1所述的控制次固结沉降的软土地基处理方法，其特征在于，所述动静排水固结是采用真空预压荷载以及填土堆载预压和动力击密相结合的方法将软土中孔隙水分排出而使得软土固结为超稳定状态的方法。

4.如权利要求1所述的控制次固结沉降的软土地基处理方法，其特征在于，所述主固结沉降是由于加上使用荷载产生超空隙水压力使得土层中水分从土层中挤出，而产生计算得出的应在地基处理过程中施工完成的地层压缩量。

5.如权利要求1所述的控制次固结沉降的软土地基处理方法，其特征在于，所述次固结沉降是超空隙水压力消散以后，或是主固结沉降完成以后产生的地基沉降。

6.如权利要求1所述的控制次固结沉降的软土地基处理方法，其特征在于，在步骤(1)中还包括：

对待测场地进行钻孔和原位测试，将面波探测结果和场地进行钻孔以及原位测试结果相结合的数据，进行地基处理分区。

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