CN101886384A - 真空强夯同步法 - Google Patents

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梁永根
梁恒丰
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Abstract

本发明公开了一种真空强夯同步法。真空强夯同步法，包括下述步骤：a、对处理场地表层的透水透气土层的厚度进行测定；b、在处理场地上按正方形或梅花桩型打插竖向排水板，打插前根据打插深度和透水透气土层的厚度，预先用密封漆对处于透水透气土层中以及外露的排水板进行密封；c、将排水板的外端连接至抽真空装置，进行抽真空施工，抽真空过程中同步对软土地基进行强夯，同时辅以信息化施工；d、满足卸载要求后卸除真空荷载。本发明的真空预压和强夯施工同步进行，可以极大地缩短工期，降低成本，并创造更好的质量。

Description

真空强夯同步法
技术领域
本发明属于软地基处理的技术领域，具体涉及一种大面积软土地基处理方法。
背景技术：
现有软土地基处理技术常用的有排水固结法、强夯法、复合地基法等。
其中，排水固结法因提供的压力有限，达不到理想的超载水平，处理后的地基往往都达不到建、构筑物的承载力和变形要求，而且工期长。
强夯法则不宜加固软土地基，特别是饱和软土地基，在强大的冲击力作用下，不仅容易造成埋锤或周围隆起现象，其形成的高压孔隙水在短时间内更是无法排出，从而造成“橡皮土”，导致工程失败。此外，强夯法无法对深层土体进行加固，当地基下卧有软土层时，工后会在上部荷载或自身固结作用下产生沉降和沉降差，造成建、构筑物破坏。而且强夯法形成的超孔隙水压力很长时间才可以消散，工期也长；
复合地基法由于其承载力和变形计算理论还未成熟，而且其造价高，工期长。
现有的软土地基处理技术均存在不完善的地方，因此提供一种可以更低的成本、更短的工期，创造更好的质量的软土地基处理方法成为了业界需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种真空预压和强夯施工同步进行，以极大地缩短工期，降低成本，并创造更好的质量的真空强夯同步法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：真空强夯同步法，包括下述步骤：
a、对处理场地表层的透水透气土层的厚度进行测定；
b、在处理场地上按正方形或梅花桩型打插竖向排水板，打插前根据打插深度和透水透气土层的厚度，预先用密封漆对处于透水透气土层中以及外露的排水板进行密封；
c、将排水板的外端连接至抽真空装置，进行抽真空施工，抽真空过程中同步对软土地基进行强夯，同时辅以信息化施工；
d、满足卸载要求后卸除真空荷载。
步骤c中，强夯先以小的能量加固浅层土并形成施压层，土体排水固结后抵抗能力提高再逐级加大能量提高加固深度。
步骤a中的透水透气土层厚度通过现场钻机探摸确定，探摸以正方形网格为一个单元，单元宽度视场地地质条件复杂性而定，以正方形网格的四个角点透水透气土层厚度的平均值作为该单元的透水透气土层的厚度。
步骤d中的信息化施工是指对场地真空度、地下水位、孔隙水压力、沉降等数据进行监测以指导施工过程。
所述的排水板依次通过管板连接器、密封支管、主管连接至抽真空装置。
每排排水板铺设一条密封支管，每条密封支管与同排的排水板相连接。
所述的强夯夯点布置在相邻的水平支管之间的场地上。
本发明通过在土体中设置竖向排水板，在土层表面设置水平排水管道，改善地基土的排水条件，并通过采用密封漆对透水透气土层段的排水板体和外露排水板体进行密封这一新技术使得真空预压和强夯得以同步进行。土体在真空负压及强夯的冲击力和其持续的后效力的超载作用下，形成了高孔隙水压力梯度和网络排水通道，使不同深度的地基土多次发生孔隙压力的升降，并通过网络排水通道将不同深度的孔隙水排出，有效应力不断增加，使软土地基在较短的时间内包括深部土体在内均能完成固结沉降，成为超固结土及均匀地基并在上部土体中形成硬壳层，基本消除工后沉降和沉降差，并将承载力提高到120kPa以上，可满足包括道路在内的建、构筑物的承载力和变形要求，并可实现对地基预震作用，有效地消除液化性。同时，由于土体在强夯的冲击波作用下形成的定向裂缝与排水板一起构成网络排水通道，大大增加了土体的渗透性，高压孔隙水在真空负压和强夯的冲击力及其持续的后效力形成的高孔隙水压力梯度下快速流向排水板排出，土体得以快速固结密实，工期大大缩短，成本大大降低。该法较排水固结法和强夯法工期可缩短1/4～1/2，同时，由于该法不需要排水砂垫层、土工布、密封膜等工程材料以及工期缩短减少的大量的工程管理费用，所以工程造价也更低，并实现了节能环保。
综上述，真空强夯同步法工期短，造价低，处理质量好，既弥补了排水固结法处理地基承载力不足和工期长的缺点，又消除了强夯法不能对深层土体和软土进行处理及形成的高压孔隙水不易排出的不足，同时避免了复合地基的高造价。采用真空强夯同步法不仅加固了下覆软弱土层，还可处理表层松散填土，充分结合两种方法的优点，达到快速和高质量加固地表松散填土和下覆软土层的目的。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
图1是使用真空强夯同步法施工现场平面图。
图2是排水板密封的剖面示意图。
图3是使用真空强夯同步法施工现场剖面图。
图中：1排水板，2密封段排水板，3透水透气土层，4软土层，5密封支管，6管板连接器，7主管，8抽真空装置，9强夯机，10强夯点。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明所述的真空强夯同步法的详细施工步骤：
(1)布置排水板桩位，可按正方型和梅花型布置，间距0.8～1.4m，根据工程情况确定；
(2)通过探摸确定排水板打设深度及排水板的密封长度。探摸以正方形网格为一个单元，单元宽度视场地地质条件复杂性而定，以正方形网格的四个角点透水透气土层3厚度的平均值作为该单元的透水透气土层的厚度。排水板1打设深度一般至软土层4底部，当软土层下部有透水层时，板底须与透水层顶面有1m的距离；密封长度为外露端至进入不透水层1～2m，探摸一般采用50m×50m的方格网进行，具体施工时可据地层起伏情况适当调整探摸间距。
(3)根据步骤2确定的排水板密封长度，利用密封漆涂抹于排水板的滤膜外对排水板进行密封，以阻断抽真空时排水板与外部大气源相通；图2中排水板1的黑色部分为密封段排水板2。
(4)埋设真空表，沉降标，水位管和孔隙水压力计。
(5)施插排水板至设计深度，并保持外露长度大于排水板间距。
(6)每排排水板布置一排通径为50mm的水平密封支管5，并将支管所在排的排水板的外露端头通过管板连接器6与水平密封支管相连，再用密封胶进行密封。
(7)将密封支管5通过三通或四通连接于通径为90mm的PVC主管7。
(8)主管通过胶管与抽真空装置8即真空泵相连，并于真空泵上和加固区内安装真空表。
(9)开启真空泵抽真空并用强夯机9同步强夯，强夯点10布置于相邻密封支管之间的场地上，根据场地情况确定强夯开始时间，并先以小的能量加固浅层土并形成施压层，土体排水固结后抵抗能力提高再逐级加大能量提高加固深度。当上部土体为淤泥或淤泥质软土，强夯易造成埋锤时可先抽真空10～30天，在上部土体固结承载力提高后再按小能量到大能量的顺序进行强夯。强夯可采用2～3遍点夯和真空预压结束后一遍满夯。
(10)做荷载板试验，评定加固效果。
(11)符合技术要求，清整场地，竣工。
根据地基处理设计承载力要求可设计不同的排水板打设深度、间距，调整真空泵数量和采用不同的夯击能量，夯击遍数以达到要求。
本发明的原理为：
真空强夯同步法是通过在土体中设置竖向排水板，在土层表面设置水平排水管道，改善地基土的排水条件，并通过采用密封漆对透水透气土层段的排水板体和外露排水板体进行密封这一新技术使得真空和强夯得以同步进行。土体在真空负压及强夯的冲击力和其持续的后效力的超载作用下，形成了高孔隙水压力梯度和网络排水通道，使不同深度的地基土多次发生孔隙压力的升降，并通过网络排水通道将不同深度的孔隙水排出，有效应力不断增加，地基土成为超固结土并在上部土体中形成硬壳层，承载力大大提高，工后沉降和沉降差大大减少。
同时，由于土体在冲击波作用下形成的定向裂缝与排水板一起构成网络排水通道，大大增加了土体的渗透性，高压孔隙水在真空负压和强夯的冲击力及其持续的后效力形成的高孔隙水压力梯度下快速流向排水板排出，土体得以快速固结密实，工期大大缩短，成本大大降低。
真空强夯同步法适用于大面积软土地基加固，可用于如机场跑道、公路、港口、码头以及厂房，民用建筑场地等的地基处理施工，特别是对于松散填土层和深厚软土层同时加固有很好的效果，处理场地在真空预压与强夯的动、静力共同作用下，可短时间内实现快速固结，土体强度得到显著提高。
总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种真空强夯同步法，其特征在于，包括下述步骤：
a、对处理场地表层的透水透气土层的厚度进行测定；
b、在处理场地上按正方形或梅花桩型打插竖向排水板，打插前根据打插深度和透水透气土层的厚度，预先用密封漆对处于透水透气土层中以及外露的排水板进行密封；
c、将排水板的外端连接至抽真空装置，进行抽真空施工，抽真空过程中同步对软土地基进行强夯，同时辅以信息化施工；
d、满足卸载要求后卸除真空荷载。
2.按照权利要求1所述的真空强夯同步法，其特征在于：步骤c中，强夯先以小的能量加固浅层土并形成施压层，土体排水固结后抵抗能力提高再逐级加大能量提高加固深度。
3.按照权利要求1所述的真空强夯同步法，其特征在于：步骤a中的透水透气土层厚度通过现场钻机探摸确定，探摸以正方形网格为一个单元，单元宽度视场地地质条件复杂性而定，以正方形网格的四个角点透水透气土层厚度的平均值作为该单元的透水透气土层的厚度。
4.按照权利要求1所述的真空强夯同步法，其特征在于：步骤d中的信息化施工是指对场地真空度、地下水位、孔隙水压力、沉降等数据进行监测以指导施工过程。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的真空强夯同步法，其特征在于：所述的排水板依次通过管板连接器、密封支管、主管连接至抽真空装置。
6.按照权利要求5所述的真空强夯同步法，其特征在于：每排排水板铺设一条密封支管，每条密封支管与同排的排水板相连接。
7.按照权利要求6所述的真空强夯同步法，其特征在于：所述的强夯夯点布置在相邻的水平支管之间的场地上。
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