CN103966998A - 存在砂土夹层的深厚软土地基加固技术及其装置 - Google Patents

Abstract

一种存在砂土夹层的深厚软土地基加固技术及其装置，是在考虑常规真空预压排水板中真空压力的传递特性，利用改进的塑料排水板加固软土地基。在穿过砂土夹层段置换塑料通水管，同时保持塑料排水板竖向排水通道畅通。当真空压力由上而下传递至砂土夹层时，由于该区间内塑料排水板被密封(不透水、不透气)，真空压力得以顺利通过砂土夹层进而传递到砂土夹层以下地基，能够有效的减少真空度沿塑料排水板的损失，加快深厚软土地基的固结。本方法是在考虑真空压力传递特点的基础上，针对砂土夹层埋深较大的深厚软土地基或是含砂土夹层的水下软土地基，开发了一种存在砂土夹层的深厚软土地基加固技术及其装置。

Description

存在砂土夹层的深厚软土地基加固技术及其装置

技术领域：

本发明属于土木工程地基加固处理设计与施工技术，特别针对存在透水性较大砂土夹层的软土地基处理，开发了存在砂土夹层的深厚软土地基加固技术及其装置。

背景技术

真空预压排水固结法是一种常用的软土地基加固方法。真空预压法的基本原理是在铺设密封膜的地基上利用抽真空设备，将密封膜下水平排水垫层中的气体和水逐渐抽出，并在水平排水垫层中形成负压，水平排水垫层中的负压通过打设在地基中的竖向排水通道(塑料排水板)逐渐向下延伸，促使排水通道内孔隙水压力降低，并与土体中的孔隙水压力形成压差，在该压差作用下，土体孔隙中的水、气流向竖向排水通道，再经竖向排水通道流向水平排水垫层，最后经由真空滤管被排出。经真空固结后，土体中有效应力增加，土体各项强度指标增大，可以很大程度地减小工后沉降，满足各种构筑物的承载要求。真空预压固结排水法通常适用于淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘土地基。

由加固的基本原理可知，密封膜下以及塑料排水板内的真空度保持对加固效果有很大影响。实际工程中，为了保持密封膜下的真空度，通常采用两层密封膜并在加固场地周围开挖压膜沟，压膜沟深度至少应挖至不透水、不透气层顶面以下0.5m，然后将密封膜埋入压膜沟后用粘土回填。而当加固区边界透水透气层(砂土夹层)较深时，则采用粘土密封墙。粘土密封墙厚度一般不小于1.2m，拌合后墙体的粘粒含量应大于15％，渗透系数应小于10^-5cm/s。但如果砂土夹层埋深很大(大于20m)或是水下真空预压存在砂土夹层时，将无法设置粘土密封墙，造成塑料排水板内的真空度在砂土夹层中很快消散而无法传递到更深的地基。为了克服砂土夹层中真空消散问题，亟需一种针对存在砂土夹层深厚软土地基的加固技术和装置。

经分析，当地基中存在砂土夹层时，因砂土夹层透水性较大，大量地下水通过砂层进入塑料排水板，增大了水头损失进而妨碍真空压力向砂土夹层以下的地基传递。基于以上分析，在原有常规真空预压法的基础上，考虑对原有的塑料排水板进行改进，对穿透砂土夹层的排水板区间进行密封处理，使排水板径向与砂土夹层接触面为不透水、不透气，同时保持塑料排水板的竖向排水通道畅通。

发明内容

本发明的目的是提供一种存在砂土夹层的深厚软土地基加固技术及其装置，它考虑了排水板中的井阻效应，利用改进的塑料排水板加固存在砂土夹层软土地基，使得真空压力能够顺利穿过砂土夹层进而传递到砂土夹层下部地基，从而加速下层地基的固结。适用于含有砂土夹层，且埋深较大的软土地基，以及含有砂土夹层的水下软土地基。

本发明具体内容：

存在砂土夹层的深厚软土地基加固技术，其特征在于：考虑真空固结中真空压力传递特性，利用改进的塑料排水板抑制真空压力在砂土夹层中的消散，相对于常规真空排水固结法而言真空压力能够穿透砂土夹层，使得砂土夹层以下地基与排水板间保持较大的压力差，从而加快软土地基的固结排水。

存在砂土夹层的深厚软土地基加固装置，其特征在于：对传统的塑料排水板进行改进，在穿过砂土夹层段设置塑料通水管，同时保持塑料排水板竖向排水通道畅通。当真空压力由上而下传递至砂土夹层时，由于该区间内塑料排水板被密封(不透水、不透气)，真空压力得以顺利通过砂土夹层进而传递到砂土夹层以下地基，能够有效地减少真空度沿塑料排水板的损失，加快地基的固结。

砂土夹层区间内塑料排水板的密封采用置换不透水不透气的塑料通水管的方法。该方法需要定制塑料通水管及联接接头，并按砂土夹层预定深度拼接塑料排水板。它的优点在于操作简单、工艺成熟，相对于传统真空排水固结法仅需增加排水板与通水管联接一道工序。根据地质勘察资料，确定砂土夹层的位置及埋深，合理截取塑料排水板和通水管，通过联接接头连接并保证两者之间的气密性，通过插板机将改进的排水板打入指定深度，后续施工与一般真空预压加固方法相同。

塑料排水板类型：宜采用C型或D型塑料排水板；

塑料排水板尺寸：宽10±0.2cm，厚0.45～0.60cm；

塑料通水管类型：PVC钢丝软管，抗压能力-100～1000kPa，耐负压能力好，在真空及高压状态下能保持原形；

塑料通水管尺寸：内径1.9～2.5cm，壁厚0.35～0.4cm；

联接接头类型：塑料波纹管扁圆接头；

联接接头尺寸：扁圆接头圆形端内径1.8～2.1cm，插入塑料通水管内，用环氧树脂密封胶和双钢丝卡箍双重密封；扁形端长10.5cm，宽0.6cm，厚0.4cm，塑料排水板插入扁形端，用环氧树脂密封胶密封；

本发明特点

采用真空排水固结加固深厚软土地基时，对砂土夹层段的塑料排水板采用置换塑料通水管的方法，减小真空压力沿塑料排水板的损失，使得真空压力可以顺利通过砂土夹层并传递至砂土夹层以下的地基，从而加速地基的固结；

本方法是在考虑真空压力传递特点的基础上，针对砂土夹层埋深较大的深厚软土地基或是含砂土夹层的水下软土地基，开发了一种存在砂土夹层的深厚软土地基加固技术及其装置。

附图说明

图1存在砂土夹层的深厚地基及其真空固加装置。

图中：1软土地基，2砂土夹层，3软弱粘土层，4塑料排水板，5地表水位，6真空泵

图2.1、2.2、2.3为改进的塑料排水板示意图及联接接头。

图中：7联接接头，8塑料通水管，9塑料排水板，10环氧树脂胶，11联接接头尺寸(单位：cm)

具体实施方式

一种存在砂土夹层的深厚软土地基加固技术及其装置，是在原有塑料排水板的基础上进行改进，将穿过砂土夹层的塑料排水板置换为塑料通水管，减小真空压力在砂土夹层内的损失，降低因水头损失过大而造成的井阻效应，使得真空压力可以在短时间内传递至砂土夹层以下地基，提高塑料排水板内的真空度，从而加速饱和软弱粘土层的排水固结。为保证真空排水过程中砂土夹层段的气密性，在确保联接接头密封性的同时，应适当延长塑料通水管的长度，使其两端各超出砂土夹层不小于20cm。

软土地基技术参数：

存在砂土夹层的深厚(大于20m)软土地基；

存在砂土夹层的水下地基。

新型塑料排水板技术参数：

塑料排水板类型：宜采用C型或D型塑料排水板；

塑料排水板尺寸：宽10±0.2cm，厚0.45～0.60cm；

塑料通水管类型：PVC钢丝软管，抗压能力-100～1000kPa，耐负压能力好，在真空及高压状态下能保持原形；

塑料通水管尺寸：内径1.9～2.5cm，壁厚0.35～0.4cm；

联接接头类型：塑料波纹管扁圆接头；

联接接头尺寸：扁圆接头圆形端内径1.8～2.1cm，插入塑料通水管内，用环氧树脂密封胶和双钢丝卡箍双重密封；扁形端长10.5cm，宽0.6cm，厚0.4cm，塑料排水板插入扁形端，用环氧树脂密封胶密封；

塑料通水管两端各超出砂土夹层不小于20cm。

软土地基如图1所示，若砂土夹层埋深较大或砂土夹层位于水下，通常无法开挖粘土密封墙，为了保持塑料排水板内的真空度，需要对穿过砂土夹层段的排水板进行密封处理。

改进的塑料排水板如图2所示，穿过砂土夹层段的排水板置换为不透水的塑料通水管，密封段两端应各超出砂土夹层至少20cm。塑料排水板与通水管之间采用联接接头连接，并用双钢丝卡箍和环氧树脂密封胶密封。

1、工作原理

真空固结排水是通过在地基内插入竖直排水板，真空压力通过排水板向地基底部传递，进而在排水板与周围土体之间形成水头差，加快饱和粘土的排水固结。显然真空压力在向地基底部传递的过程中损失越小，排水板与周围土体间的水头差就越大，地基固结就越快。当地基中存在透水性较大的砂土夹层时，大量地下水经由砂土夹层进入到塑料排水板中，造成水头损失(井阻效应)变大，妨碍了真空压力进一步向砂土夹层以下的地基传递。因此，将穿过砂土夹层段的塑料排水板置换为不透水的塑料通水管，改进的塑料排水板能阻止砂土夹层内的地下水进入塑料排水板中，极大地降低水头损失，有效地减小砂土夹层内真空压力损失，使真空压力顺利通过砂土夹层到达砂土夹层以下地基，同时保持竖向排水通道的畅通，保证地基中地下水及时排出。

2、技术参数

存在砂土夹层的深厚(大于20m)软土地基；

存在砂土夹层的水下地基；

塑料排水板类型：宜采用C型或D型塑料排水板；

塑料排水板尺寸：宽10±0.2cm，厚0.45～0.60cm；

塑料通水管类型：PVC钢丝软管，抗压能力-100～1000kPa，耐负压能力好，在真空及高压状态下能保持原形；

塑料通水管尺寸：内径1.9～2.5cm，壁厚0.35～0.4cm；

联接接头类型：塑料波纹管扁圆接头；

联接接头尺寸：扁圆接头圆形端内径1.8～2.1cm，插入塑料通水管内，用环氧树脂密封胶和双钢丝卡箍双重密封；扁形端长10.5cm，宽0.6cm，厚0.4cm，塑料排水板插入扁形端，用环氧树脂密封胶密封；

3、技术特征

采用真空排水固结加固含砂土夹层的软土地基时，将砂土夹层段的塑料排水板置换为塑料通水管，减小真空压力沿塑料排水板的损失，使得真空压力可以顺利通过砂土夹层并传递至砂土夹层以下的地基，从而加速深厚软土地基的固结；

本方法是在考虑真空压力传递特点的基础上，针对砂土夹层埋深较大的深厚软土地基或是含砂土夹层的水下软土地基，开发了一种存在砂土夹层的深厚软土地基加固技术及其装置。

Claims (4)

1.一种存在砂土夹层的深厚软土地基加固技术，其特征在于：考虑真空固结中真空压力传递特性，利用改进的塑料排水板抑制真空压力在砂土夹层中的消散，相对于常规真空排水固结法而言真空压力能够穿透砂土夹层，使得砂土夹层以下地基与塑料排水板间保持较大的压力差，从而加快软土地基的固结排水。

2.根据权利要求1所述的一种存在砂土夹层的深厚软土地基加固技术，其特征在于：为减小砂土夹层对排水板的井阻影响，对传统的塑料排水板进行改进，在穿过砂土夹层段置换塑料通水管，同时保持塑料排水板竖向排水通道畅通。当真空压力由上而下传递至砂土夹层时，由于该区间内塑料排水板被密封不透水、不透气，真空压力得以顺利通过砂土夹层进而传递到砂土夹层以下地基，能够有效的减少真空度沿塑料排水板的损失。

3.一种存在砂土夹层的深厚软土地基加固装置，其特征在于：砂土夹层区间内塑料排水板的密封可以采用置换不透水、不透气塑料通水管的方法。根据地质勘察资料，确定砂土夹层的位置及埋深，合理截取塑料排水板和通水管，通过联接接头连接并保证两者之间的气密性，通过插板机将改进的排水板打入指定深度，后续施工与一般真空预压加固方法相同。

4.根据权利要求3所述的一种存在砂土夹层的深厚软土地基加固装置，其特征在于：塑料排水板采用C型或D型塑料排水板；塑料通水管采用PVC钢丝软管，耐负压能力好，在真空及高压状态下能保持原形；联接接头采用塑料波纹管扁圆接头；

塑料排水板：宽10±0.2cm，厚0.45～0.60cm；

塑料通水管：内径1.9～2.5cm，壁厚0.35～0.4cm；

联接接头：扁圆接头圆形端内径1.8～2.1cm；扁形端长10.5cm，宽0.6cm，厚0.4cm。