CN101845811A - 一种改进的高真空击密软地基处理方法 - Google Patents

一种改进的高真空击密软地基处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种改进的“高真空击密”软地基处理方法，其特征在于，包括以下步骤：A)根据被处理软土地基的土层分布情况，分层插入不同间距的真空井点管，与此同时，在软土地基上插设塑料排水板，以加快土体含水的排出，加速超孔隙水压力的消散；B)对井点管抽真空数天，然后全部或部分拔除井点管，进行适能量强夯；C)回插井点管，重复“抽真空+适能量强夯”的“高真空击密”施工，直至达到设计要求。本发明的方法可以进一步缩短工期，且质量可控。

Description

一种改进的高真空击密软地基处理方法
技术领域
本发明属于软土地基处理工程领域，具体地说，涉及一种改进的“高真空击密”软地基处理方法。
背景技术
饱和软土由于渗透性差、含水量高、承载力低，因此，对于软土地基的加固处理一直以来都是世界性的难题。
现有“规范”认为，饱和软土不宜强夯，原因是扰动易产生“弹簧土”，导致扰动后软土地基的承载力反而降低。
同时，现有“规范”还明确指出，真空井点法只能用于降低地下水(自由水)的水位，且所针对的被处理地基的渗透系数一般要求大于10-5cm/s，而对于低渗透性(渗透系数小于10-6cm/s)的软土，采用真空井点处理几乎没有效果。
因此，目前国内外对于饱和软土的加固处理主要有以下几种方法：
1、真空或堆载预压法：该方法工期约3～6个月，造价较高，处理后承载力一般能达到80KPa；
2、水泥土桩、碎石桩法：该方法的造价相比真空或堆载预压法更高；
3、插塑料板加数遍适能量强夯法：加固软土地基的效果有限，特别是塑料排水板排出的水仍在施工区域内，直接影响表层土的改良效果，且为了加深强夯的影响效果，强夯夯能要加大，往往导致塑料排水板被强夯打断，使得施工质量难以受控；
4、高真空击密法(中国发明专利号01127046.2)：通过真空井点(井点“负压”)加变能量强夯(孔隙水压力“正压”)，在正确控制“真空度”、“真空时间”、“孔隙水压力消散”等六个设计参数后，人为形成“压差”(高真空或称“超真空”)，使得低渗透系数的软土的含水得到分步排出，从而提高软土地基的承载力。该方法由于造价低、工期短的特点，近年来在国内外推广应用非常迅速。然而在多年的实际应用中发现，对于低渗透性的软土，由于土层的复杂性(通常为多层、且各土层性质不一)，采用该方法处理后的地基存在某一层土层易形成“弹簧土”的问题，导致施工质量难以控制以及施工工期相对较长等缺点。因此，有必要进一步加以改进。
发明内容
本发明的目的就在于改进现有“高真空击密法”所存在的不足，从而提供一种改进的“高真空击密”软地基处理方法，以进一步提高施工质量，缩短工期。
为实现上述目的，本发明的改进的“高真空击密”软地基处理方法包括以下步骤：
A)根据被处理软土地基的土层分布情况，分层插入不同间距的真空井点管，与此同时，在软土地基上插设塑料排水板，以加快土体含水的排出，加速超孔隙水压力的消散；
B)对井点管抽真空数天，然后全部或部分拔除井点管，进行适能量强夯；
C)回插井点管，重复“抽真空+适能量强夯”的交叉击密施工，直至达到设计要求。
本发明的改进的“高真空击密”软地基处理方法涉及六大要素，具体如下：
一、抽真空时间：为了缩短工期，抽真空时间优选控制在5～10天。
二、抽真空的真空度：为了更大、有效地制造“压差”，抽真空的真空度优选控制在85KPa以上。
三、真空井点管的间距：真空井点管的设置间距取决于各土层的渗透系数，渗透系数较低的，井点管的间距较小；反之则较大；优选地，各土层真空井点管的设置间距应满足：在抽真空5～10天后，强夯产生的超孔隙水压力消散达85％以上。
四、塑料排水板的间距：本发明中，插设塑料排水板是在数遍“高真空击密”的过程中起到加快超孔隙水压力消散的辅助作用。具体的，塑料排水板的设置间距应满足：配合真空井点管抽真空5～10天后，强夯产生的超孔隙水压力消散达85％以上。根据本发明，对于渗透系数为10-8～10-6cm/s的土层，塑料排水板的间距优选为0.8～2米。
五、塑料排水板的插入深度：塑料排水板的插入深度应考虑饱和软土层尽可能穿透，但重点是要考虑高真空作用下强夯的影响深度。根据本发明，塑料排水板的插入深度优选的与高真空作用下强夯的影响深度相当。
六、强夯的夯能：现有“规范”规定，强夯以夯坑周边土方的隆起量为控制指标。但由于“规范”认为饱和软土不宜强夯，因此本发明的方法很难以夯坑周边土方的隆起量为控制指标，根据本发明，每一遍强夯的夯能的控制应满足：每遍夯击时，各土层都不形成“弹簧土”。
使用本发明的改进的“高真空击密”软地基处理方法，即高真空击密结合塑料排水板排水，可以进一步缩短工期，且质量可控；结合上述六大要素的综合考虑，更可以达到意想不到的缩短工期、降低造价、质量可控的技术效果，同时也克服了现有“高真空击密法”的质量通病。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。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
某港口堆场工程，土层情况：表层为吹填砂土，厚约2米，含水量30％，渗透系数1.3×10-5cm/s；第二层为淤泥质土，厚约8～10米，含水量55％，渗透系数1.2×10-7cm/s。设计要求：10米内地基的承载力达到100KPa，差异沉降小于1/500。
采用本发明的改进的“高真空击密”软地基处理方法进行施工，具体如下：
首先插入间距1米，深度10米的塑料排水板，再根据被处理土体的分层情况，在各土层分层插入不同间距的真空井点管，适能量强夯后抽真空5～10天，观察各层土体超孔隙水压力的消散情况，根据真空井点管在超孔隙水压力消散达85％以上的影响半径，确定表层的真空管间距为5.0米；第二层的真空管间距为2.5米。
确定井点管间距后，分层插入不同间距的真空井点管，进行第一遍抽真空，同时在施工区域的周边插入井点管，以防止施工过程中周边区域的地下水进入施工区域；抽真空5～10天后，拔除部分真空管进行适能量强夯，夯能取1800KN·M，击数5击。
然后再次分层插入真空井点管，进行“抽真空+适能量强夯”的交叉击密施工，抽真空时间5～10天，待超空隙水压力消散85％以上，夯能3000KN·M，击数6击。
第二遍交叉击密后，经现场测试，技术指标尚未达到设计要求，于是再次插入真空井点管，进行第三遍的“抽真空+适能量强夯”的交叉击密，抽真空时间5～10天，夯能5000KN·M，击数4击。
经现场测试，第三遍交叉击密后，技术指标达到设计要求，于是全部拔除真空井点管，进行低能量满夯。
经工后检测，经加固处理后的地基承载力及工后沉降均达到设计要求。
实施例2
某沿海软地基道路工程，土层情况：表层为淤泥质土，厚约3～4米，含水量约60％，渗透系数1.5×10-7cm/s；第二层为粉质粘土，厚约2米，含水量约40％，渗透系数1.3×10-6cm/s；第三层为砂土，厚约7～10米，含水量约35％，渗透系数1.4×10-5cm/s。设计要求：10米内地基的承载力达到100KPa，工后沉降小于20cm。
采用本发明的改进的“高真空击密”软地基处理方法进行施工，具体如下：
首先插入间距0.8米，深度12米的塑料排水板，再根据被处理土体的分层情况，在各土层分层插入不同间距的真空井点管，适能量强夯后抽真空5～10天，观察各层土体超孔隙水压力的消散情况，根据真空井点管在超孔隙水压力消散达85％以上的影响半径，确定表层的真空管间距为2.5米，第二层的真空管间距为4米，第三层的真空管间距为5米。
确定井点管间距后，分层插入不同间距的真空井点管，进行第一遍抽真空，同时在施工区域的周边插入井点管，以防止施工过程中周边区域的地下水进入施工区域；抽真空5～10天后，拔除部分真空管进行适能量强夯，夯能取1600KN·M，击数6击。
然后再次分层插入真空井点管，进行“抽真空+适能量强夯”的交叉击密施工，抽真空时间5～10天，待超空隙水压力消散85％以上，夯能2500KN·M，击数5击。
第二遍交叉击密后，经现场测试，技术指标尚未达到设计要求，于是再次插入真空井点管，进行第三遍的“抽真空+适能量强夯”的交叉击密，抽真空时间5～10天，夯能3500KN·M，击数4击。
经现场测试，第三遍交叉击密后，技术指标仍未达到设计要求，于是再次插入真空井点管，进行第四遍的“抽真空+适能量强夯”的交叉击密，抽真空时间5～10天，夯能4000KN·M，击数4击。
经现场测试，第四遍交叉击密后，技术指标仍未达到设计要求，于是再次插入真空井点管，进行第五遍的“抽真空+适能量强夯”的交叉击密，抽真空时间5～10天，夯能5000KN·M，击数3击。
经现场测试，第五遍交叉击密后，技术指标达到设计要求，于是全部拔除真空井点管，进行低能量满夯。
经工后检测，经加固处理后的地基承载力及工后沉降均达到设计要求。
实施例3
某沿江软土地基加固工程，土层情况：表层为吹填砂土，厚约3米，含水量约30％，渗透系数1.5×10-5cm/s；第二层为粉质粘土，厚约4米，含水量约40％，渗透系数1.3×10-6cm/s；第三层为淤泥质土，厚约8～10米，含水量约55％，渗透系数1.7×10-7cm/s。设计要求：10米内地基的承载力达到100KPa，差异沉降小于1/600。
采用本发明的改进的“高真空击密”软地基处理方法进行施工，具体如下：
首先插入间距2米，深度10米的塑料排水板，再根据被处理土体的分层情况，在各土层分层插入不同间距的真空井点管，适能量强夯后抽真空5～10天，观察各层土体超孔隙水压力的消散情况，根据真空井点管在超孔隙水压力消散达85％以上的影响半径，确定表层的真空管间距为4米，第二层的真空管间距为3米，第三层的真空管间距为2.5米。
确定井点管间距后，分层插入不同间距的真空井点管，进行第一遍抽真空，同时在施工区域的周边插入井点管，以防止施工过程中周边区域的地下水进入施工区域；抽真空5～10天后，拔除部分真空管进行适能量强夯，夯能取2000KN·M，击数6击。
然后再次分层插入真空井点管，进行“抽真空+适能量强夯”的交叉击密施工，抽真空时间5～10天，待超空隙水压力消散85％以上，夯能4000KN·M，击数5击。
第二遍交叉击密后，经现场测试，技术指标达到设计要求，于是全部拔除真空井点管，进行低能量满夯。
经工后检测，经加固处理后的地基承载力及工后沉降均达到设计要求。
与现有方法相比，本发明的改进的“高真空击密”软地基处理方法，由于在“高真空井点+适能量强夯”的高真空击密的同时，结合塑料排水板排水，因此能够进一步加快土体含水的排水，加速超孔隙水压力的消散，从而有利于进一步缩短工期，改进“井点+强夯”在低渗透软土中质量的离散性。
综上所述，使用本发明提供的改进的“高真空击密法”处理含水量高、渗透性差的软土，能够加快超空隙水的排出，同时还能更好地保证工程施工质量，缩减工期。

Claims (10)

1.一种改进的“高真空击密”软地基处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)根据被处理软土地基的土层分布情况，分层插入不同间距的真空井点管，与此同时，在软土地基上插设塑料排水板，以加快土体含水的排出，加速超孔隙水压力的消散；
B)对井点管抽真空数天、超空隙水压力消除达85％以上后，然后全部或部分拔除井点管，进行适能量强夯；
C)回插井点管，重复“抽真空+适能量强夯”的“高真空击密”施工，直至达到设计要求。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述抽真空时间控制在5～10天。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述抽真空的真空度控制在85KPa以上。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述真空井点管的设置间距取决于各土层的渗透系数，渗透系数较低的，井点管的间距较小；反之则较大。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述真空井点管的设置间距满足：在抽真空5～10天后，强夯产生的超孔隙水压力消散达85％以上。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述塑料排水板的间距满足：配合真空井点管抽真空5～10天后，强夯产生的超孔隙水压力消散达85％以上。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：对于渗透系数为10-8～10-6cm/s的土层，塑料排水板的间距为0.8～2米。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述塑料排水板的插入深度与高真空作用下强夯的影响深度相当。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述强夯的夯能满足：每遍夯击时，各土层都不形成“弹簧土”。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述“抽真空+适能量强夯”的“高真空击密”施工的总的遍数为2～5遍。
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