CN102767174A - 动静排水振击法 - Google Patents

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沈卫清
季明芳
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沈卫清
季明芳
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Abstract

本发明涉及一种动静排水振击法,通过土体深层管井降水预压、浅层真空排水、真空负压固结、振击及强夯的方式进行大面积地基处理,将管井深层降水固结、真空预压负压固结、振动增压和强夯击密结合在一起。本发明动静排水振击法通过几种技术优化,使管井降水固结、真空负压固结、振动和强夯击密有机结合起来,一方面直接作用于浅层软土,缩短渗透径途,使其在短时间内进行发生固结,同时扩大了软土的处理范围;另一方面浅层地基处理后,地基质量更高;此外浅层真空负压固结的密封性较好,节约能源有效地加固了大面积软土地基,本方法施工速度快,加固费用低,操作简单,施工效率高,地基加固效果好。

Description

动静排水振击法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种动静排水振击法,尤其涉及ー种大面积深层软土地基处理方法,属于地基处理技术领域。
背景技术
[0002] 在目前的大面积软土地基处理方 法中,常用的处理方式有强夯法、真空预压法和高真空击密法等。强夯法由来已久,主要适用于粗颗粒土。真空预压法可用于工程性质较差的软土,但处理工期长、地基承载カ不高。高真空击密法是上海港湾开发的ー种方法,它通常是采用竖向插入到地层中的钢管或P V C管作为井点管类似轻型井点排水,点间距ー般不小于3米,否则造价成倍増加失去实用性;此外,高真空击密法一般仅适用于粉性土或砂性土,对于粘粒含量较多的土体则处理效果不明显。
[0003] 专利号为ZLOl 127046. 2描述了ー种高真空击密法软地基处理方法,即采用真空井点降水加振动碾压或强夯方法来降低被处理土体的含水量,以提高土体的密实度。该方法的主要缺点是真空降水深度和降水时间有限,地基处理浅,一般只能处理6米以内的浅层范围的地基。而随着各项基本建设规模的扩大,尤其是在沿海、沿江及内地湖泊地区进行如港口、市政和高速公路等建设时,软土地基较深,不仅超过10m,甚至可达20m以上;另外该方法不能充分把土体浅层内部的水和空气不能排出,浅层真空负压固结的密封性不好,会给强夯増加一定的难度,并且土地強度差,加固效果不好,因些该方法无法对8m以上深的软土地基产生有效作用,其应用受到很大的限制。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服上述不足,提供一种浅层真空负压固结密封性较好、地基加固效果好的动静排水振击法。
[0005] 本发明的目的是这样实现的:
一种动静排水振击法,通过将管井深层降水固结、真空预压负压固结、振动增压和强夯击密结合在一起,进行大面积地基处理。
[0006] 本发明动静排水振击法,真空预压负压固结即通过设置真空排水体管线,利用真空排水通道在土体浅层内部形成真空负压,利用土体密闭性,在大气压力作用下,在土体内形成真空排水和真空预压,在真空排水的同时,形成负压固结。
[0007] 本发明动静排水振击法,管井疏干井纵向排列在被加固地基区域内,管井疏干井至少有两个,每个管井疏干井内设置有多级深井泵,多级深井泵与水管相连接并伸出管井疏干井的顶端,每个水管的出口处通过排水总管相连接,在被加固地基区域内,水平设置至少两个真空排水体管线,真空排水体管线的一端用引出管引出并连接真空泵进行真空抽气和排水,从而在该区域内形成负压区。
[0008] 本发明动静排水振击法,所述引出管为PVC管。
[0009] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明动静排水振击法通过几种技术优化,使管井降水固结、真空负压固结、振动和强夯击密有机结合起来,具有以下优点:
一、扩大了软土的处理范围;
ニ、直接作用于浅层软土,缩短渗透径途,使其在短时间内进行发生固结;
三、浅层地基处理后,地基质量更高;
四、浅层真空负压固结的密封性较好,较其它功法少耗动力,节约能源,事半功倍;
五、施工速度快,加固费用低,操作简单,施工效 率高,地基加固效果好。
附图说明
[0010] 图I为本发明动静排水振击法的结构示意图。
[0011]其中:
管井疏干井I 多级深井泵2 水管3 排水总管4 真空排水体管线5 引出管6 真空泵7。
具体实施方式
[0012] 參见图1,本发明动静排水振击法,包括管井疏干井1,管井疏干井I纵向排列在土壤中,管井疏干井I的底端位于软土层内,管井疏干井I的顶端露出土壌,管井疏干井I至少有两个,每个管井疏干井I内设置有多级深井泵2,多级深井泵2与水管3相连接并伸出管井疏干井I的顶端,每个水管3的出ロ处通过排水总管4相连接,地下的水通过多级深井泵2排入排水总管4,然后流出施工区域。
[0013] 在被加固地基区域内,水平设置至少两个真空排水体管线5,真空排水体管线5之间按一定的距离设置,真空排水体管线5的一端用引出管6引出并连接真空泵7进行真空抽气和排水,从而在该区域内形成负压区。
[0014] 所述引出管6为PVC管。
[0015] 本发明动静排水振击法,通过土体深层管井降水预压、浅层真空排水、真空负压固结、振击及强夯的方式进行大面积地基处理,将管井深层降水固结、真空预压负压固结、振动增压和强夯击密结合在一起。
[0016] 本发明的设计方法和原理如下:
一、管井疏干井深层降水利用降水后产生的土体重度对深层土体降水预压,提高深层土体的有效应カ;
ニ、通过设置真空排水体管线,利用真空排水通道在土体浅层内部形成真空负压,利用土体密闭性,在大气压力作用下,在土体内形成真空排水和真空预压,在真空排水的同吋,形成负压固结;
三、利用振击设备对土体进行低能量的振动击密,在振动及真空负压的作用下,在土体内形成较高的动力水头并快速消散,井能保证在较短的时间内,快速的降低土体含水量,一定程度密实土体;
四、进行较高能量的强夯等击密以进ー步提高超孔隙水压カ形成更高的动力水头进行排水和密实土体,最大限度的消除深层软土工后沉降、提高土体強度,加强浅层土基刚度、密实度,直到达到设计要求。
[0017] 本发明动静排水振击法,所述方法包括以下步骤:
步骤一、在被加固地基区域内布直管井疏干井,直径为220mm 500mm,管井深度可达20. OOm以上,间距为4. 00nT20. OOm ;管井疏干井内设多级深井泵,多级深井泵与水管相连接井伸出管井疏干井的顶端,水管的出ロ处通过排水总管相连接;
步骤ニ、在被加固地基区域内,水平设置真空排水体管线, 水平铺设埋入深度为0. 50nT4 . 00m,纵向层数为f 3层,水平间距为I. OOnTe. 00m,垂直间距为f 2m ;其中真空排水体管线的一端封闭,另一端用PVC管引出,并连接真空泵进行真空抽气和排水,使该区域形成负压区,每根真空排水体管线相当于ー个负压源,负压向周围辐射,形成负压源柱区,中心负压可达-90kpa,负压逐渐向周围递伸,负压柱区相互叠加,在埋设的水平真空排水体上、下土层内形成全截面真空负压区,快速降低土体含水量;
步骤三、在真空负压形成后,利用振击的方式对表层地基进行扰动和振击,以此来提高土体超孔隙动力水头,并在真空负压作用下快速消散,然后土体固结;
步骤四、根据设计要求,控制管井降水深度及降水持续时间,通过降低地下水位对深层软土进行降水预压;
步骤五、当地下水位达到设计要求后,可启动强夯击密,使被处理地基土体密实,达到设计要求;
步骤六、对管井进行回填加强处理形成桩体,在土体中形成加强体。
[0018] 实施例I :
山东东营某地基处理工程,吹填土为4. OOm厚,吹填土为淤泥夹粉土,并含较多的夹层淤泥,在吹填土中形成不透水层,滲透系数为1X10'下卧为淤泥质粉土,厚度为10. 00m;地基承载カ要求120Kpa,土基I. 00米内密实度要求达到93%以上。地基处理工法为动静排水振击法,具体施工參数如下:
I、根据以上体情况及设计要求计算后确定施工參数如下:管井疏干井间距为15mX 15m、管井深15m,降水深度不少于12. 00米;埋设真空水平排水体,分别埋深I. 20m和2. 50m,平面间距为4. OOm ;管井降水预压10天后开始真空排水固结,振击參数:振击カ大于160KN,振击频率1460r/min,振击3遍,姆遍振动间隙时间不少于I天;强穷參数:强穷机50T,强夯采用ニ遍点夯一遍低能量满夯,点夯间距为5. OOmX 5. OOm,能量2200K N . m,每点4飞击,低能量满夯能量为lOOOKN.m。
[0019] 2、管井疏干井施工,接入多级深井泵,排出水接入排水总管排出施工区域外,进行降水预压;
3、水平埋设真空排水体管线,通过P V C管与真空泵连接在一起,启动真空泵,水平向真空体管线在深层土体内形成负压源,向周围辐射、延伸;
4、对埋设真空管进行真空排气、管井降水的同时,安排振击机械对土体进行的振击,逐步加大振击能量,对土体进行扰动,促进动力水头梯度的产生及消散,浅层土体得到固结压实,吹填土土体静探P S值初始值不到I. OOMpa提高至2. 50Mpa以上,满足大型强夯机械的
行走及安全施工。
[0020] 5、经过埋设水平向真空体管线真空及浅层振动后,地基承载カ已经提高150%以上,エ前沉降达25cm;
6、浅层振击过程中,振击形成的动力水头梯度在真空负压的作用下不断消散,促进土体的快速固结,当浅层土体中的含水量达到真空最大吸附结合水临界界限时,按照强夯设计參数进行强夯,进一歩升高超孔隙水压力,在加速土体排水固结的同时密实土体;
7、强夯机对土体进行夯击,强夯机主要加固对象为较 深层土体;按照强夯设计參数(夯击能、夯击间距、夯击遍和夯击数)进行强夯,进一点提升超孔隙水压カ的产生及消散,加速土体固结的同时提高土体強度;
8、经过以上ニ遍强夯处理后,7. OOm内土体静カ触探值已达到5. OOMpa以上,エ前沉降达55cm以上,7. 00nTl4. OOm静カ触探值有初始的浅层2. 30Mpa提高到3. 60Mpa,地基承载カ大于120Kpa,地基I. 50m内密实度达到93%以上,满足道路工程对土基的要求;
9、拆除管井,对管井进行回填并加强处理后,进行最后一遍低能量满夯,平整碾压场地。

Claims (4)

1. 一种动静排水振击法,其特征是:通过将管井深层降水固结、真空预压负压固结、振动增压和强夯击密结合在一起,进行大面积地基处理。
2.根据权利要求I所述的一种动静排水振击法,其特征是:真空预压负压固结即通过设置真空排水体管线,利用真空排水通道在土体浅层内部形成真空负压,利用土体密闭性,在大气压力作用下,在土体内形成真空排水和真空预压,在真空排水的同时,形成负压固结。
3.根据权利要求I所述的一种动静排水振击法,其特征是:管井疏干井(I)纵向排列在被加固地基区域内,管井疏干井(I)至少有两个,每个管井疏干井(I)内设置有多级深井泵(2),多级深井泵(2)与水管(3)相连接并伸出管井疏干井(I)的顶端,每个水管(3)的出口处通过排水总管(4)相连接,在被加固地基区域内,水平设置至少两个真空排水体管线(5),真空排水体管线(5)的一端用引出管(6)引出并连接真空泵(7)进行真空抽气和排水,从而在该区域内形成负压区。
4.根据权利要求3所述的一种动静排水振击法,其特征是:所述引出管(6)为PVC管。
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