CN101831902A - 软土地基工后不留排水通道的排水固结方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及系统可以循环使用的软土地基工后不留排水通道的排水固结方法。本发明是即高压水强枪冲击成孔，竖向排水滤管压埋入孔中，柔性渗水滤管连接竖向排水滤管，将柔性渗水滤管另一端与水平排水支管连接，水平排水支管同水平排水主管连接，铺土工布，土工布上再铺设真空膜，水平排水主管同真空泵连接抽真空，拆除上述部件，填筑留下的孔，填筑矿渣，开挖排水边沟，用冲击压实机对矿渣层进行冲击压实。本发明解决了桩基类技术、复合地基类技术、固结排水类技术各自存在的缺陷。本发明采用可重复使用竖向排水滤管和水平排水主管、水平排水支管结构，降低了工程成本，减少了场地的工后沉降，加大了真空压力的传输通道，加快了加固土体的固结速度。

Description

软土地基工后不留排水通道的排水固结方法

技术领域

本发明涉及一种软弱土地基处理方法，特别涉及系统可以循环使用的软土地基工后不留排水通道的排水固结方法。

背景技术

近几年来，沿海地区开发建设加速，滩涂地正成为各地建设用地的主要来源。滩涂地的土质主要为淤泥土和粘性土，其总体特性是含水量高、压缩性强、渗透性差、承载力低、软土层分布深。滩涂地的场地自然标高一般都比较低，进行开发建设首先需要将场地填筑到一定高度，满足防洪要求。近几年来常利用滩涂地丰富的淤泥土和粘性土资源，采用“吹泥填筑，软基固化”的造地方式，在滩涂地上吹填2-6米泥，采用无砂垫层改性真空预压技术对吹填土进行预处理，经预处理后的吹填土，承载力达到50Kpa以上，满足了造地的要求。但滩涂地承载力低、下卧软土层深厚，无砂垫层改性真空预压技术目前只能对吹填土层进行预处理：场地软土在上部2-6米吹填土荷载的作用下将缓慢产生二次固结，工后沉降量大，这同大部分场地的快速开发建设相矛盾。目前对市政道路、堆场和使用要求比较高的场地，都进行专门的软基处理，提高场地的承载力，加速施工期的沉降，减少工后沉降量。

在本发明之前，常用的淤泥软土地基处理方法有：桩基类技术(钢管桩、混凝土桩、木桩等)，复合地基类技术(水泥搅拌、注浆、固化剂类等)、固结排水类技术(真空预压、堆载预压等)。桩基类技术和复合地基类技术由于造价较高，在市政道路和场地处理中使用较少；综合考虑造价、工期和加固效果，目前在市政道路和场地处理中固结排水类技术使用较多。

固结排水类技术主要以堆载预压+排水板和真空预压类技术为代表，这两种技术的共同特点均为有排水通道的排水固结技术。在地基处理中有排水通道加快了软土场地的固结；但在工后也共同存在排水通道残留在软土中，下卧深厚软土层中的孔隙水通过排水通道源源不断排出，孔隙水压力下降，工后场地土继续发生二次固结和沉降，对上部地基和结构造成破坏，降低了建筑物、市政管道、路面的设计寿命，产生了高额的维修费用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种软土地基工后不留排水通道的排水固结方法。

软土地基工后不留排水通道的排水固结方法，其主要技术步骤在于：

(1)施打竖向排水滤管

(1-1)孔位放样，用高压水强枪冲击成孔；

(1-2)将竖向排水滤管压埋入孔中；

(1-3)柔性渗水滤管一端连接竖向排水滤管上端；

(1-4)竖向排水滤管端板以上填土至场地平；

(2)布设真空系统

(2-1)将水平排水主管、水平排水支管埋入浅沟中，柔性渗水滤管另一端与水平排水支管连接；水平排水支管同水平排水主管连接；

(2-2)在场地上铺一层土工布，土工布上再铺设1-2层真空膜；

(2-3)将水平排水主管同真空泵连接，抽真空，当连续4天沉降小于2mm，且真空度稳定在80kpa以上抽真空时间不少于90天，可以停载检测；

(3)冲击压实

(3-1)拆除真空膜、土工布、水平排水主管、水平排水支管、竖向排水滤管；

(3-2)用粘土填筑竖向排水滤管拔除后留下的孔，并捣实；

(3-3)在竖向排水滤管拔除孔洞密封后的场地上，填筑1.0米左右矿渣，开挖排水边沟；

(3-4)用冲击压实机对矿渣层进行冲击压实，平均压实度90％以上，可以交工检测。

本发明的有益效果是：

1、采用软土地基工后不留排水通道的技术，减少了场地的工后沉降。采用竖向可回收的竖向排水滤管替代传统的塑料排水板，采用粘土填筑竖向排水滤管拔除后场地孔道和采用冲击压实技术对场地的进行动力固结处理等技术措施；形成了无排水通道的工后场地。减缓了工后场地土中孔压的消散，加速了场地土的稳定，解决了真空预压后残留的竖向排水通道引起的场地工后沉降量大的问题。

2、采用竖向排水滤管替代传统的排水板，加大了真空压力的传输通道，减少了传递摩中阻力，减缓真空压力沿竖向排水通道的衰减速度，加快了加固土体的固结速度。传统的真空预压技术，真空压力在传递过程中要克服砂垫层的阻力和排水板的阻力，其真空压力沿排水板深度急剧衰减，一般膜下真空度在排水板下1.5米时衰减了50％左右，采用竖向排水滤管替代传统的塑料排水板，克服了真空压力沿塑料排水板深度急剧衰减的技术难题。

3、经过大通道、高真空的真空预压处理后，处理深度范围内形成了6-7米左右的承载力在60-80kpa的硬壳层，硬壳层内淤泥土的含水量大大降低，加大了后续冲击压实技术对场地的有效加固深度。

4、在真空预压后的场地填筑1米左右矿渣，并进行冲击压实，在场地的表层形成2m以上的土石混合硬壳层，并使3-6米场地土的含水量、孔隙比和承载力等得到明显改善，其处理后场地表层承载力达到120kap以上，满足了道路、堆场和重型车间地面的承载力要求。

5、采用可重复使用竖向排水滤管和水平排水主管、水平排水支管结构，降低了工程成本。

附图说明

图1——本发明系统示意图。

图2——本发明中竖向排水滤管结构示意图。

图3——图2中I-I剖面示意图。

其中，图1中：

柔性渗水滤管1、竖向排水滤管2、连接件(三通或四通)3、水平排水支管4、水平排水主管5、土工布6、真空膜7、真空泵8.

图2中：

金属滤杆9、端板10、滤水孔11、十字支撑12、滤杆螺纹13。

具体实施方式

如图1、图2所示：

步骤一、施打竖向排水滤管：

1.高压水枪冲击成孔

按照设计要求在需处理区域对竖向排水滤管2的孔位进行放样，清理拟施打孔位上的杂物；采用高压水枪冲击成孔，孔径控制在15cm以内，孔深一般在6.5-7.0米左右。高压水枪冲击成孔施工工艺，可以克服在软土中传统打板机械移动不便的困难。

2.压埋竖向排水滤管2

竖向排水滤管2外套土工布袋，土工布袋套至竖向排水滤管2的端板10下，用铁丝等物将土工布袋固定在滤杆螺纹13，土工布袋主要起着渗水和过滤作用，防止土颗粒进入竖向排水滤管2的滤水孔11中堵塞竖向排水通道。金属滤杆9的下端设十字支撑12，可以防止竖向排水滤管2压入孔中碰到石头等硬物进入金属滤杆9中。

将竖向排水滤管2压入高压水枪冲击孔中后，竖向排水滤管2的端板10封盖在孔位上。竖向排水滤管2下端同孔底的距离不小于0.5米，这样竖向排水滤管2在孔中呈悬挂状态，可以防止场地土竖向固结沉降后，孔底部土阻止竖向排水滤管2的竖向自由变形，顶破真空膜7。

竖向排水滤管2间距0.8-1.2米左右，竖向排水滤管2的长度在6米左右，最外排的竖向排水滤管2距离密封沟边不小于1.0米，适当的间距可以防止抽真空后边沟漏气。采用竖向排水滤管2替代传统的塑料排水板，加大了真空压力沿深度方向的传输能力。

传统塑料排水板，在场地沉降变形后呈S形状，加大了真空压力沿塑料排水板传递的损耗，造成了深层真空度的急剧衰减，大大降低了真空预压的效果。竖向排水滤管在场地中可以随场地自由沉降，场地沉降后竖向排水滤管保持其形状、排水、传递真空压力能力不变。

3.连接柔性渗水滤管1同竖向排水滤管2

柔性渗水滤管1一侧套在竖向排水滤管2的上端，另一侧通过连接件3同水平排水支管4连接。柔性渗水滤管2具有良好的柔韧性，可以协调水平排水支管4和竖向排水滤管2的变形差。柔性渗水滤管1是竖向排水滤管2深层真空压力和水的主要传输通道，场地膜下的真空压力也是通过柔性渗水滤管1来传递的。

4.端板10上填土至场地平。

端板10上部要填土同场地平，可以防止抽真空中端板10下的孔中形成真空通道吸破真空膜7。金属滤杆9的上端要略低于场地，防止抽真空后金属滤杆9顶破真空膜7。

步骤二、布设真空系统，抽真空：

5.布设水平排水主管5、水平排水主管4

按照水平排水主管5、水平排水主管4的布设要求，在场地上开挖深度0.1米左右的浅沟将水平排水主管5、水平排水主管4埋入沟中，或在场地上满铺0.1米砂将水平排水主管5、水平排水主管4埋入砂中；水平排水支管4通过柔性渗水滤管1同竖向排水滤管2连接；水平排水支管4同水平排水主管5连接；水平排水主管5和水平排水管支4均采用硬质不开孔pvc管制成，管径在53-75cm，环刚度在8kpa以上。

埋在砂中或沟中的高环刚度和不开孔的水平排水主管4和水平排水主管5，可以保证在真空压力作用下，管路系统结构的稳定性和传递压力和水的性能稳定性。

多根水平排水支管4之间的间距在1.6-2.0m，多根水平排水主管5之间的间距在15-20m。水平排水支管4上每隔0.8-1.0m设连接件3(指三通或四通)同柔性渗水滤管1连接；水平排水支管4每隔12米左右采用一段柔性渗水滤管1连接，以协调场地的长向变形。

6.铺土工布6和真空膜7

在水平排水主管5、水平排水支管4上铺设一层土工布6，土工布6上再铺设1-2层真空膜7，真空膜7在场地边要留3-5m余量。

7.开挖密封边沟压真空膜7

在场地四周用机械开挖密封边沟，密封边沟宽在0.6-0.8米左右，沟深2米以上；真空膜7压入沟中不少于2米，多余的真空膜7码在沟顶边。真空膜7深埋可以避免场地沉降后，密封沟中的真空膜被拉起，产生真空漏气。

8.安装真空泵8(真空射流泵)，抽真空

采用真空泵8，按照1000平方布一台7.5Kw泵的原则布设；经试抽泵运行正常真空密封良好，开始加载抽真空；真空度要求在80kpa以上，以两平行水平排水支管4间的膜下真空度监测数据为准；当连续4天沉降小于2mm，且真空度稳定在80kpa以上抽真空时间不少于90天，可以停载检测。

经过大通道、高真空的真空预压处理后，在竖向排水滤管2的影响深度范围内，软土得到充分固结，形成了6-7米表层承载力在60-80kpa的硬壳层，硬壳层内淤泥土的含水量和空隙率大大降低，加大了后续冲击压实技术对场地的有效加固深度。步骤三、冲击压实：

9.拆除真空系统

拆除场地真空系统。土工布6可以二次使用，拆除水平排水主管5、水平排水支管4、柔性渗水滤管1、拔除竖向排水滤管2。水平排水主管5、水平排水支管4、竖向排水滤管2可以多次重复使用。

10.密封孔洞

采用粘土填筑竖向排水滤管2拔除后的孔洞，用金属滤杆9将洞捣实。经粘土填充和捣实后，场地的竖向排水通道基本被堵塞。

11.填筑矿渣

在竖向排水滤管拔除孔洞密封后的场地上，铺填1.0米左右的矿渣，开挖边沟，边沟的宽在0.6-1.0米深在1.5-2.0米，边沟沿场地长向布设间距控制在25-30米，短向不设边沟，沟内积水要及时外排。

12.冲击压实

采用25kJ三边形双轮冲击压路机，对场地进行动力固结，压遍数在20遍边以上，平均压实度90％以上，可以交工检测。

经冲击压实后场地内的排水土通道完全被堵塞，场地形成了6米左右的硬壳层，表层承载力由冲击压实前的60-80kpa提高到120kpa以上；0-6米以内的各土层土的孔隙率、含水量、渗透系数下降，容重增加，抗剪强度Cu和静力触探的比贯入阻力Ps和场地承载力f等物理力学各项指标显著得到改善，场地土硬壳层的承载力可以满足市政道路、堆场等使用要求。在常规荷载使用下，经工后不留排水通道的排水固结技术处理后的场地土0-6米内无排水通道存在，场地土中孔隙水和孔隙水压力基本保持稳定，工后的沉降和固结均匀缓慢。经处理后的场地土，其上部荷载的附加应力扩散到6米以下的软土层上较小，在低渗透性的软土中深6米以下场地，没有排水通道存在，其孔隙水位和孔压基本稳定，其固结沉结将非常小非常慢，工后沉降对上部道路、堆场等结构的破坏影响将大大降低。

软土地基场地在常规荷载作用下的总沉降量是一定的，经工后不留排水通道的排水固结技术处理，其施工期沉降加大，工后沉降减少，在场地上形成了6米左右的硬壳层，场地的承载力和工后沉降可以满足软土地基上道路、堆场、地面的在设计寿命内的使用要求。

Claims (5)

1.软土地基工后不留排水通道的排水固结方法，其步骤在于：

(1)施打竖向排水滤管

(1-1)孔位放样，用高压水强枪冲击成孔；

(1-2)将竖向排水滤管压埋入孔中；

(1-3)柔性渗水滤管一端连接竖向排水滤管上端；

(1-4)竖向排水滤管端板以上填土至场地平；

(2)布设真空系统

(2-1)将水平排水主管、水平排水支管埋入浅沟中，柔性渗水滤管另一端与水平排水支管连接；水平排水支管同水平排水主管连接；

(2-2)在场地上铺一层土工布，土工布上再铺设1-2层真空膜；

(2-3)将水平排水主管同真空泵连接，抽真空，当连续4天沉降小于2mm，且真空度稳定在80kpa以上抽真空时间不少于90天，可以停载检测；

(3)冲击压实

(3-1)拆除真空膜、土工布、水平排水主管、水平排水支管、竖向排水滤管；

(3-2)用粘土填筑竖向排水滤管拔除后留下的孔，并捣实；

(3-3)在竖向排水滤管拔除孔洞密封后的场地上，填筑1.0米左右矿渣，开挖排水边沟；

(3-4)用冲击压实机对矿渣层进行冲击压实，平均压实度90％以上，可以交工检测。

2.根据权利要求1所述的软土地基工后不留排水通道的排水固结方法，其特征在于步骤(1)采用高压水强枪冲击成孔，竖向排水滤管压埋入孔中，竖向排水滤管的端板封盖在孔位上，竖向排水滤管在孔中呈悬挂状态。

3.根据权利要求1所述的软土地基工后不留排水通道的排水固结方法，其特征在于步骤(1)中竖向排水滤管为金属开孔空心杆，竖向排水滤管外套土工袋。

4.根据权利要求1所述的软土地基工后不留排水通道的排水固结方法，其特征在于步骤(2)采用机械开挖密封边沟，沟深2米以上，真空膜深埋入密封沟2米以上。

5.根据权利要求1所述的软土地基工后不留排水通道的排水固结方法，其特征在于步骤(3)拆除竖向排水滤管后将孔洞密封。

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