CN103031837B - 井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法，其包括如下步骤：（1）场地整平，水下软土地基回填至水面以上；（2）在步骤（1）形成的场地表层铺设水平排水砂垫层；（3）插设竖向排水体，自排水砂垫层向下插设贯穿软土层至设计标高；（4）在待加固地基区域周边设置止水帷幕；（5）在步骤（2）形成的水平排水砂垫层上按一定间距布设井点；（6）开始井点降水，同时在待加固地基区域内进行堆载施工，堆载施工过程中采取措施保护井点降水设备，堆载施工完成后，井点降水联合堆载预压；（7）预压完成后，卸载并拆除井点。应用本发明进行深厚软土层加固处理，可降低成本、缩短工期。
Description
技术领域
本发明涉及港口工程、建筑工程、公路工程、铁路工程等技术领域，具体涉及海岸围海造陆区、人工岛、公路及铁路填方路基的软土地基处理技术。
背景技术
随着我国经济的快速发展，近年来水运、公路、铁路等交通基础设施建设规模空前扩大，如天津港、连云港、南沙港、厦门海沧港等，以及香港机场、澳门机场、港珠澳大桥等大规模人工岛建设的兴起。人工岛和港区陆域是在原有水下深厚软土地基上填筑惰性物料或砂石形成的，公路、铁路往往也要修建在深厚软土地基上。这类地基具有含水量高、压缩性大、强度及承载力低等特点，因此，上部结构施工之前需对下部深厚软土层进行加固处理。对于深厚、高压缩性的软土层，传统加固方法主要有排水固结法和复合地基法，排水固结法包括真空预压、堆载预压或真空联合堆载预压等。真空预压和真空联合堆载预压密封性要求高，水下铺膜施工难度大；堆载预压所需堆载量大，稳定性要求高，加载速度慢，工期长；复合地基造价高。
因此，提出一种施工效率高、工期短、造价低、易于保证施工安全和质量的深厚软土地基处理技术就显得十分必要。
发明内容
本发明的目的旨在解决深厚软土地基加固的难题，提供一种有效地缓解堆载料紧缺、施工效率高、工期短、施工安全易于保证、工程造价低的深厚软土地基处理技术。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法，包括以下步骤：
（1）场地整平，水下软土地基回填至水面以上；
（2）在步骤（1）形成的场地表层铺设水平排水砂垫层；
（3）插设竖向排水体，自排水砂垫层向下插设贯穿软土层至设计标高；
（4）在待加固地基区域周边设置止水帷幕；
（5）在步骤（2）形成的水平排水砂垫层上按一定间距布设井点；
（6）开始井点降水，同时在待加固地基区域内进行堆载施工，堆载施工过程中采取措施保护井点降水设备，堆载施工完成后，井点降水联合堆载预压；
（7）预压完成后，卸载并拆除井点。
插设竖向排水体可以增大地基渗透性能，加快排水速度，软土在堆载作用下排水固结；而井点降水使地下水位下降，使得地基附加应力增加，促使软土地基强度进一步提高。在堆载和水位下降引起的有效应力增量的共同作用下，软土逐渐发生固结沉降，软土层得以快速加固。
井点降水联合堆载预压软土地基，可看作是在堆载预压基础上增加了一个降水预压荷载，使土体在较短时间内完成较大的固结沉降，同时，地下水位以上的非饱和土体在堆载作用下，可快速形成硬壳层，并减少工后沉降。
其中，所述铺设水平砂垫层方法包括抛填法、吹填法、陆上推进回填法。
所述竖向排水体包括塑料排水板、或普通砂井、或袋装砂井、或砂桩、或碎石桩。
所述止水帷幕包括高压喷射注浆防渗帷幕、灌浆帷幕防渗帷幕、混凝土连续墙、粘土芯墙等帷幕形式中的一种或几种。
所述堆载，堆载料可采用砂、土、开山石、惰性物料等，施工方法包括抛填法、吹填法、陆上推进回填法。
所述方法还包括在堆井点降水联合堆载预压步骤后对井点的维护，通过水位监测确保井点管内水位的有效降深，其中水位监测方法采用井点管内水位监测法或埋设水位管监测法
所述井点包括轻型井点、喷射井点、深井井点、电渗井点和管井井点。
所述井点拆除指利用吊车、钢丝绳扣等器械，将井管抜出。
进行步骤（3）的同时，进行步骤（4）、（5）和（6）。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、与堆载预压法比较，具有加载速度较快，不需严格控制堆载速度；堆载料需求量小，倒载量小，施工速度快，工期短。
2、与真空联合堆载预压法比较，本发明无密封性要求；大大降低施工成本、节省费用（每平方米处理费用降低30%～60%），施工程序及装备简单，对设备要求不高，适于推广应用。
本发明技术可应用于港口工程、建筑工程、公路工程、铁路工程等技术领域，具体涉及海岸围海造陆区、人工岛、公路及铁路填方路基的软土地基处理技术。应用本技术进行深厚软土层加固处理，与常规堆载预压法相比，按降低水位5m为计，本技术每平方米可减少堆载料约3m3、工期可缩短50%以上、节约造价30%以上。
附图说明
图1是井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法加固深厚软土地基剖面示意图。
图2是井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法加固软土地基平面图。
图3是本发明的施工步骤流程图。
其中，2-抽排水设备，10-待加固区，11-堆载层，12-水面以下补填层，13-软土层，14-硬土层，21-竖向排水体，22-水平排水砂垫层，23-井点管，31-止水帷幕，41-水位监测管
具体实施方法
如图1～图3所示，为井点降水联合堆载预压处理软土地基方法的施工流程及剖面示意图，本发明按照以下步骤实施：
（1）对原场地表面进行整平，对水面以下软土层需先进行补填再整平，补填料如砂、开山土石、惰性拆建物料。
（2）在整平的场地表面铺设0.5～1.0m厚的水平排水砂垫层22。
（3）插设竖向排水体21，如塑料排水板、袋装砂井、软式透水管、砂桩或碎石桩等，自排水砂垫层贯穿软土层至设计标高。
（4）在待加固区10边界处设置止水帷幕31，如高压喷射注浆防渗帷幕、灌浆防渗帷幕、混凝土连续墙、粘土芯墙，防止加固区外的水进入，以保证井点降水的有效降深。
（5）在待加固区10内按一定间距布设井点管23。根据井点管布设方案进行井点测量放位，利用钻机成孔后，将加工好的井管吊放入孔内，按要求填充滤料，洗井使含水层出水、水清砂净，完成井点管埋设。井点间距根据软土性质（如渗透系数等）和井点降水影响半径进行控制；井点的深度根据加固深度及软土层埋深、厚度控制。
在待加固区10内降水管井间布设水位监测管41，采用钻机成孔，埋设水位管。
在井点管23内安装抽水系统，包括抽水设备、排水管道、电缆，抽水与排水系统安装完毕后进行试抽水，通过试抽水可继续清洗过滤管，检查单井涌水量，并以此检验抽水系统的工作状态。
（6）对井点进行抽水，并排放至加固区10外，同时对水位及沉降进行观测。抽水系统维护和水位动态观测是保证降水效果的重点工作，主要包括抽水设备出水是否正常、供电线路是否正常、自动水位控制系统是否正常工作、出水的含砂情况和排水管道的畅通情况。当水位降深达到设计水位时，可停止抽水。
在降水预压的同时，在水平排水砂垫层表面进行堆载，堆载料可采用砂、土、开山石、惰性物料等，可采用抛填法、吹填法、陆上推进回填法等施工方法。堆载高度根据加载要求和稳定性计算确定，以沉降速率不大于20mm/d、水位位移速率不大于5mm/d控制堆载速率。
（7）根据加固设计要求进行软土加固效果检测，当加固效果满足设计要求后，进行卸载，包括停止抽水和表面堆载料卸除。
拆除井点系统，将井管口套紧拔出，过滤管拔出洗净后可以循环利用。降水井拆除后所留孔洞用砂砾填充捣实。
根据设计标高要求进行补填或挖填，平整场地，交付使用。
Claims (7)
1.井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)场地整平，水下软土地基回填至水面以上；
(2)在步骤(1)形成的场地表层铺设水平排水砂垫层；
(3)插设竖向排水体，自排水砂垫层向下插设贯穿软土层至设计标高；
(4)在待加固地基区域周边设置止水帷幕；
(5)在步骤(2)形成的水平排水砂垫层上按一定间距布设井点；
(6)开始井点降水，同时在待加固地基区域内进行堆载施工，堆载施工过程中采取措施保护井点降水设备，堆载施工完成后，井点降水联合堆载预压,然后对井点进行维护，通过水位监测确保井点管内水位的有效降深，其中水位监测方法采用井点管内水位监测法或埋设水位管监测法；
(7)预压完成后，卸载并拆除井点，所述井点拆除指利用吊车将井管拔出。
2.根据权利要求书1所述的井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法，其特征在于：所述步骤(2)的铺设方法选用抛填法或吹填法或陆上推进回填法中的一种或若干种的联用。
3.根据权利要求书1所述的井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法，其特征在于：对所述步骤(3)的竖向排水体选自塑料排水板、袋装砂井、软式透水管、砂桩或碎石桩中的一种或若干种。
4.根据权利要求书1所述的井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法，其特征在于：所述步骤(4)的止水帷幕选自高压喷射注浆防渗帷幕、灌浆防渗帷幕、混凝土连续墙或粘土芯墙中的一种或若干种。
5.根据权利要求书1所述的井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法，其特征在于：所述步骤(5)的井点选用轻型井点、喷射井点、深井井点、电渗井点或管井井点中的一种或若干种。
6.根据权利要求书1所述的井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法，其特征在于：所述步骤(6)的堆载施工所采用的堆载料选用砂、土、开山石或惰性物料中的一种或若干种，堆载施工方法选用抛填法、吹填法或陆上推进回填法中的一种或若干种。
7.根据权利要求书1所述的井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法，其特征在于：进行步骤(3)的同时进行步骤(4)、(5)和(6)的施工操作。
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