CN102061694A - 一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，属于含水软土地基排水、固结施工技术领域。现有的含水软土地基的排水一次施工不能满足对地基所需的承载力要求较高的工程项目。本发明采用管壁带孔并包覆滤膜结构的排水管桩，根据情况再管桩内设置透水材料颗粒或抽水排水管，然后在管桩上铺设土工材料层、分级堆载土石方，排水后管桩可形成支撑和二次加固地基作用的套管桩，还可结合真空抽吸排水原理和施工方法，其优点在于使原本排水后废弃的排水构件能在排水后直接作为二次加固地基作用的套管桩，增强了地基的承载力和稳定性，一物二用，省却了二次打桩的施工成本，缩短工期，简化施工工艺，尤为适合应用在对地基承载力要求高的工程项目中。

Description

一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法

【技术领域】

本发明涉及一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，属于含水软土地基排水、固结施工技术领域。

【背景技术】

高速公路、铁路、机场、电厂、堆场、港口、围垦、污水处理厂等工程中的常常遇到软土地基，其工程基础土质具有松软、含水量高、渗透率小、流量低、流泥土质、土颗粒小、粘性大、承载力低等特点，因而需要排出地基中的水分令地基固结，才能进行后续施工。现有的含水软土地基的排水一般采用真空排水板。实际施工过程中，将复数根带有排水槽并包覆有滤膜层的片状排水板竖向插入软土地基，再在排水板上方设置横向的真空管路，并铺放30-50公分厚沙土层完全覆盖需要排水的软土地基、排水板和横向真空管；然后在沙土层上铺放密封膜使下方的含水软土形成密封的空间；最后启动连接在真空管上的抽吸装置，令排水板外的压力大于排水板内的压力，利用沙土层的压力和真空抽吸装置使软土地基中的水分进入排水板并通过沙土颗粒间的缝隙以及真空管路形成的通道随被抽吸的空气排出软土地基。由于排水板只能使地基土层达到一定强度的排水固结的作用(固结强度一般能达到6-8吨/m2)，当工程项目对地基所需的承载力要求较高时(固结强度要求达到8-10吨/m2以上)，必须在软土地基排水后形成的初步固结地基土层上进行第二次施工，打设各种管桩进一步进行固结，或采用其它施工工艺进行再次加固处理，材料浪费，施工期长，施工工艺复杂，两次施工成本高。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有技术的缺陷，提供一种利用一次性埋入的排水桩管、堆载土石方进行软土地基排水，在地基初步固结后进行填充进一步加固地基的采用排水桩管抽水排水加固软土地基的施工方法。本发明的进一步目的在于可结合真空排水法排水固结地基。为此，本发明采用如下技术方案：

一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，其特征在于至少包括如下步骤：

第一步：地基表层清理；为后续铺设排水桩管提供施工方便。

第二步：给排水桩管安装带尖端底塞，也可以与清理地基同时进行，根据施工要求的深度和间距插入埋设排水桩管；可采用管壁带孔并包覆滤膜结构的排水桩管，这样地基含水在地下自然侧压力的作用下渗透过滤膜层，积蓄在排水桩管内，便于排水，带尖端底塞便于管桩插入地基。

第三步：在排水桩管中放置积水引导材料；主要是用于将排水桩管内的积水提升到排水桩管上端，然后排出。可以采用塑料抽水排水管，一般是将其下端伸入到排水桩管底部位置，便于抽出管桩内积蓄的地基含水，降低排水桩管内的水位，使土层中的水分自然渗透和蓄积到排水桩管内，并连续排出地面，逐步减少土层中的水分，达到地基排水固结的作用。也可以填充砂子、砂砾、碎石透水性好的颗粒，一方面可以便于积水排出，另一方面当排水结束后，排水桩管由于填充了固体，能形成二次加固地基的套管桩，一物二用，节省打桩工序和成本，加速工期。

第四步：在所述的地基上铺设土工材料层；通常为土工布、土工格栅等，隔离含水软土地基，起到一定密封作用。

第五步：土工材料层上分级堆载土石方；进行堆载预压对地基产生向下加压，地基土层受到上部压力的作用下加快土层中水分的渗透率，透过滤膜层并积蓄在排水桩管内。

第六步：用抽水水泵对每根排水桩管内的积水进行连续抽水并排出地面，排水桩管内的积水经垂直方向的排水桩管将水分逐步排出地面，从而起到地基排水固结的作用。

对于上述技术方案的完善和补充，可以增加如下技术特征或其组合：

所述的排水桩管的管壁带孔并包覆滤膜。这样的结构便于蓄水排水。

所述的第一步、第二步之间有铺设横向排水垫层步骤，所述的排水垫层中设置横向排水体。铺设砂砾、碎石、砂子等透水性较好的建材，可以增加地基负载，使地基含水在压力作用下渗透到表层的排水垫层，便于抽水排出，以进一步达到固结地基的作用。横向排水体可通过排水体集中排水垫层中的水，进行抽水排水，排水体可为滤管、排水板、排水桩管等。

所述的积水引导材料为透水材料颗粒。可选用砂子、砂砾、碎石的一种或多种，便于排水桩管内的积水沿着透水材料颗粒上升到顶部，排出地基。

所述的积水引导材料为抽水排水管，连接每根抽水排水管至驳接管并形成相互连通的管网，并将驳接管连接到地面上的抽水水泵。一般是将抽水排水管下端伸入到排水桩管底部位置，便于抽出管桩内积蓄的地基含水，降低排水桩管内的水位，使土层中的水分自然渗透和蓄积到排水桩管内并连续排出地面，逐步减少土层中的水分，达到地基排水固结的作用。

所述的第三步之后给排水桩管安装带真空管接头的封闭顶塞，然后将真空管接头与真空管连接形成真空管网，真空管网与真空泵连接。为了进一步提高抽水排水效率，还可结合真空抽吸原理进行高效排水，将排水桩管上端通过封闭顶塞进行局部封闭，便于后续抽吸管桩内形成真空。

所述的形成真空管网后，在地基上铺设复数层密封膜，将密封膜周缘埋入地基，并开启真空泵。通常设置三层密封膜，保障整块地基形成与大气隔离的真空空间，促进地基含水进入排水桩管并被抽吸排出。也可以在所述的第四步之后进行铺设密封层步骤：在封闭顶塞上铺放复数层1-2平方米面积的密封膜，屏蔽每根排水桩管与外部大气的连通，然后开启真空泵。这样单独密封每根排水桩管，使埋设管桩的局部地基形成与大气隔离的真空空间，促进地基含水进入排水桩管并被抽吸排出。

所述的第六步同时进行对土石方施压步骤。为了进一步对地基施压，加快土层中水分向排水桩管中的渗透效率，可采用震动碾压、强夯等方法对地基施加向下加压，从而使地基快速排水固结。

所述的第三步、第四步之间进行在每根排水桩管顶部铺放预制的水泥桩帽步骤。在排水完成后，地基已经达到固结强度要求，设置具有一定重量且直径远大于排水桩管的水泥桩帽，能令排水桩管均匀的承受后续堆载的土石方的压力。

本发明利用管壁带孔并包覆滤膜结构的排水桩管作为排水构件，既有利于排水，又使原本排水后无用的排水构件能在排水后直接作为二次加固地基作用的套管桩，一物二用，省却了二次打桩的施工成本，缩短工期，简化施工工艺，尤为适合应用在对地基承载力要求高的工程项目中。

【附图说明】

图1为采用本发明实施例的施工现场结构示意图之一；

图2为本发明采用的排水桩管的一种实施例结构示意图。

图中：1、丝条，2、网孔，3、滤膜，4、底塞，5、封闭顶盖，51、抽水排水管接头，52、真空管接头，6、硬土地基，7、软土地基，8、横向排水垫层，9、堆载土石方，10、抽水排水管，11、排水桩管，12、密封膜，13、排气阀，14、驳接管，15、抽水水泵。

【具体实施方式】

下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明的实质性特点作进一步的说明。

如图1、2所示，对于硬土地基6上的软土地基7的排水固结，本发明结合如下实施例进行具体说明：

实施例一，采用排水桩管抽水排水加固软土地基的施工方法，包括如下步骤：

第一步，地基表层清理，铺设横向排水垫层8(砂砾、碎石、砂子等透水性较好的排水材料)，并在横向排水垫层中铺设排水桩管；

第二步，采用管壁带孔并包覆滤膜的排水桩管，安装排水桩管的底塞4，根据工程要求的深度和间距插入埋设排水桩管11；

第三步，在每根排水桩管内灌注砂砾、砂子、碎石等透水性较好的材料作为积水引导材料；

第四步，在所述的地基上铺设土工布、土工格栅等土工材料；

第五步，在土工材料层上分级堆载土石方9，进行堆载预压、震动碾压、强夯等方法对地基产生向下加压，地基土层受到上部压力的作用下加快土层中水分的渗透率，透过滤膜层并积蓄在排水桩管内，经垂直方向的排水桩管和横向排水垫层将水分逐步排出地面，使地基得到排水固结的作用。

第六步，用抽水水泵对每根排水桩管内的积水进行连续抽水并排出地面。使土层中的水位逐步得到降低和减少水量，出现一定程度的压缩和沉降，从而达到固结强度要求。

实施例二，采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，包括如下步骤：

第一步，地基表层清理；

第二步，采用管壁带孔并包覆滤膜的排水桩管，安装排水桩管的底塞4，根据工程要求的深度和间距插入埋设排水桩管11；

第三步，在每根排水桩管中插入放置空心的塑料抽水排水管10(最好插到排水桩管的底部位置)作为积水引导材料；连接每根塑料抽水排水管至驳接管14形成相互连通的管网，并将驳接管连接到地面上的抽水水泵15；

第四步，铺设土工布、土工格栅等土工材料；

第五步，在土工材料层上分级堆载土石方9，进行堆载预压、震动碾压、强夯等方法对地基产生向下加压，地基土层受到上部压力的作用下加快土层中水分的渗透率，透过滤膜层并积蓄在排水桩管内，经垂直方向的排水桩管和横向排水垫层将水分逐步排出地面，使地基得到排水固结的作用。

第六步，用抽水水泵对每根排水桩管内的积水进行连续抽水并排出地面。用抽水水泵进行连续抽水和排水，将每根排水桩管内的积水排出地面，使土层中的水位逐步得到降低和减少水量，出现一定程度的压缩和沉降，经排水固结后使地基土层达到工程要求的固结强度和承载力。

实施例三，采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，包括如下步骤：

第一步，地基表层清理，铺设横向排水垫层8(砂砾、碎石、砂子等透水性较好的排水材料)，并在横向排水垫层中铺设排水桩管；

第二步，采用管壁带孔并包覆滤膜的排水桩管，安装排水桩管底塞4，根据工程要求的深度和间距插入埋设排水桩管11；

第三步，在每根排水桩管内灌注砂砾、砂子、碎石等透水性较好的材料作为积水引导材料；安装排水桩管专用封闭顶塞5，抽水排水管口接头51和真空管口接头52组合成整体的专用封闭顶塞，顶塞的安装方式采用套装式连接，真空管接头连接横向排水垫层中铺设的排水桩管并形成真空管网，与地面上的真空泵相连接，还可设置排气阀13，适时与大气连通，保证真空抽吸能够继续进行；

第四步，在整块施工区域的地基上覆盖三层密封膜12和土工布进行覆盖，整块密封膜的四边在整块施工区域的周边埋设到2米以下的土层中，用于屏蔽整块施工区域的地基土层与外部大气的连通；

第五步，分级堆载土石方，对地基土层进行真空抽吸排水固结工艺的基础上，同时采用堆载预压、震动碾压、强夯等施工方法联合进行排水和降水，使地基得到快速固结，缩短工期；

第六步，同时开启真空泵和抽水水泵，抽水水泵抽水和排水每根塑料滤管内的蓄积水，并将水排出地面，真空泵抽吸真空管路对铺设的横向排水垫层(砂砾、碎石、砂子等透水性较好的排水材料)，或在横向排水垫层中铺设的排水桩管产生真空和吸力，铺设的横向排水垫层和横向排水桩管传递到每根塑料滤管内并产生真空和吸力，增强土层的排水和渗透速率，快速降低土层中的水位和水量，经排水和降低水位后使地基土层得到一定的固结强度和承载力。

根据实际情况还可在第四步、第五步之间进行在每根排水桩管顶部铺放预制的水泥桩帽步骤。在排水完成后，地基已经达到固结强度要求，设置具有一定重量且直径远大于排水桩管的水泥桩帽，能令排水桩管均匀的承受后续堆载的土石方的压力。

如图2所示，本发明可采用这样结构的排水桩管，包括丝条1交叉编织形成带有网孔2的网状管。丝条可利用塑料、钢丝喷塑、喷漆等材料制成，横截面可呈方形、矩形、圆形等形状。丝条交叉处通过化学胶粘接或热熔粘接固定，网状管外包覆有无纺布制成的滤膜3，网状管两端分别设有带有尖端并与网状管密封连接的尖端底盖4和带有抽水排水管接头51、真空管接头52的封闭顶盖5。端盖可根据实际需要进行两端相同或不同等多种方式组合设置，以防止泥土进入桩管内。无纺布与网状管之间也可以局部或整体胶粘连接固定，防止无纺布滤膜移位或滤膜搭界处脱开。

以上附图1-2及实施例已经体现出本发明的突出的实质性特点和显著的进步，根据实际的使用需要，对排水桩管进行材质、规格以及形状等方面的修改以及对施工方法的步骤进行增删、重新排序，均在本发明的范畴内，不限于本说明书的列举的内容，在此不多赘述。

Claims (9)

1.一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，其特征在于至少包括如下步骤：

第一步：地基表层清理；

第二步：给排水桩管安装带尖端底塞(4)，根据施工要求的深度和间距插入埋设排水桩管(11)；

第三步：在排水桩管中放置积水引导材料；

第四步：在所述的地基上铺设土工材料层；

第五步：在土工材料层上分级堆载土石方(9)；

第六步：用抽水水泵对每根排水桩管内的积水进行连续抽水并排出地面。

2.根据权利要求1所述的一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，其特征在于所述的排水桩管的管壁带孔并包覆滤膜。

3.根据权利要求1所述的一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，其特征在于所述的第一步、第二步之间有铺设横向排水垫层(8)步骤，所述的排水垫层中设置横向排水体。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，其特征在于所述的积水引导材料为透水材料颗粒。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，其特征在于所述的积水引导材料为抽水排水管(10)，连接每根抽水排水管至驳接管(14)并形成相互连通的管网，并将驳接管连接到地面上的抽水水泵(15)。

6.根据权利要求4所述的一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，其特征在于所述的第三步之后给排水桩管安装带真空管接头(52)的封闭顶塞(5)，然后将真空管接头与真空管连接形成真空管网，真空管网与真空泵连接。

7.根据权利要求6所述的一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，其特征在于所述的形成真空管网后，在地基上铺设复数层密封膜(12)，将密封膜周缘埋入地基，并开启真空泵。

8.根据权利要求7所述的一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，其特征在于所述的第六步同时进行对土石方施压步骤。

9.根据权利要求1所述的一种采用排水桩管填充式处理地基的施工方法，其特征在于所述的第六步同时进行对土石方施压步骤。

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