CN104120710A - 一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其先在软基处理区域的土壤表层上铺设第一编织布和第一渗透层；然后向软基处理区域中插设第一长竖向排水板和第一短竖向排水板，并连接水平滤管，接真空泵；接着在第一渗透层上铺设第二渗透层，根据软基处理区域的设计标高在第二渗透层上吹填泥浆至设计标高形成吹填泥浆层；之后向吹填泥浆层中插设第二竖向排水板；再在吹填泥浆层上依次铺设第二编织布及密封膜；最后对真空预压处理区域进行抽真空，在抽真空结束后对排水后的吹填泥浆层进行分层淤泥固化；优点是固结周期短，且处理后的吹填泥浆层的承载能力高，便于施工设备在其上方施工作业，处理后的地基的承载能力高、处理深度高。

Description

一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法

技术领域

 本发明涉及一种软基加固处理方法，尤其是涉及一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法。

背景技术

目前，加固处理软基抬高场地标高的工艺方法有很多，工艺过程一般为：首先对场地进行吹填土回填至设计标高；然后采用真空预压法或真空联合堆载预压法等方法进行软基加固处理。然而，由于吹填土体的含水量高、抗剪强度低，且处于流塑状态，故需对其进行加固处理，传统方法是通过初步排水以及铺设竹筏等手段来实现，但是经过这种常规工艺处理后的吹填土体层的固结度低下、承载能力低、上硬下软、硬层深度有限，最终导致施工设备仍然难以在吹填土体层的上方进行施工作业；目前一般在软基加固处理过程中同时对吹填土体进行加固处理，真空联合堆载预压法是常用的方法，然而该方法存在明显的不足：1）如果利用水作为堆载压力，则加固处理后的吹填土体层的承载能力有限（小于或等于80kPa），以及处理深度有限，以致于在一定程度上制约了该方法的推广和应用；2）如果使用泥袋作为堆载压力，则加固处理后需搬离泥袋，使用不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其固结周期短，且处理后的吹填泥浆层的承载能力高，便于施工设备在其上方施工作业，处理后的地基的承载能力高、处理深度高。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其特征在于包括以下步骤：

①整平软基处理区域，然后在软基处理区域的土壤表层上铺设第一编织布，再在第一编织布上铺设第一渗透层；

②穿过第一渗透层和第一编织布向软基处理区域中插设第一长竖向排水板和第一短竖向排水板，并使第一长竖向排水板和第一短竖向排水板的顶部位于第一渗透层中，同时使一根第一短竖向排水板位于形成矩形的四根第一长竖向排水板的正中间；

③在第一渗透层中布置水平滤管支管，然后完成第一长竖向排水板与水平滤管支管的连接及第一短竖向排水板与水平滤管支管的连接，再完成水平滤管支管与水平滤管总管的连接，最后在水平滤管总管的出水端连接一个真空泵；

④在第一渗透层上铺设第二渗透层；

⑤根据软基处理区域的设计标高，在第二渗透层上吹填泥浆至设计标高形成吹填泥浆层；

⑥向吹填泥浆层中插设第二竖向排水板，并使第二竖向排水板的底端刚好伸至第二渗透层中；

⑦在吹填泥浆层上依次铺设第二编织布及密封膜，并使密封膜一次性完全覆盖由软基处理区域和吹填泥浆层构成的真空预压处理区域，再使真空预压处理区域完全封闭；

⑧利用真空泵，对真空预压处理区域进行抽真空，完成真空预压处理，实现软基处理区域的加固和吹填泥浆层的排水；

⑨在抽真空结束后，对排水后的吹填泥浆层进行分层淤泥固化，实现吹填泥浆层的固化。

所述的步骤①中先在第一编织布上铺设一层砂形成第一砂垫层，然后在第一砂垫层上覆盖第一无纺土工布，由第一砂垫层和第一无纺土工布构成第一渗透层；

所述的步骤②中第一长竖向排水板和第一短竖向排水板的顶部位于第一砂垫层中；所述的步骤③中水平滤管支管位于第一砂垫层中。

所述的第一砂垫层的厚度为20～25cm。

所述的步骤④中先在第一渗透层上铺设一层砂形成第二砂垫层，再在第二砂垫层上覆盖第二无纺土工布，由第二砂垫层和第二无纺土工布构成第二渗透层。

所述的第二砂垫层的厚度为20～25cm。

所述的步骤④中先根据软基处理区域的设计标高，在软基处理区域的土壤表层四周边缘采用分层淤泥固化技术修筑与设计标高等高度的围堰，再在围堰内向第一渗透层上铺设第二渗透层。

所述的围堰的固化深度为3～4m。

所述的步骤⑦中沿真空预压处理区域的四周边缘在软基处理区域上挖深度至少为2～3m的密封沟，再利用粘土将密封膜的边缘压入密封沟中，以使真空预压处理区域完全封闭。

所述的步骤②中第一长竖向排水板的插入深度为12～20m，第一短竖向排水板的插入深度为8～12m。

所述的步骤⑨中对排水后的吹填泥浆层进行分层淤泥固化时每层固化深度为2～3m。 

    与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）本发明通过在软基处理区域中插设两种长度不一样的竖向排水板、在软基处理区域上吹填泥浆形成吹填泥浆层进行堆载预压、在吹填泥浆层中插设竖向排水板，再在真空条件下进行排水，这种方式为真空预压联合堆载预压，利用真空渗流场与吹填泥浆层自重加固软基处理区域，不仅能加快软基固结速度，缩短固结周期，而且固结处理后的地基的承载能力大，能达到130～170kPa；此外因在真空条件下进行加固，可有效地提高处理后的地基的处理深度。

2）通过本发明处理后的地基在抬高场地标高的同时，其处理效果远超常规的真空联合堆载预压法，并能确保场地的整体稳定性。

3）本发明采用下位的真空预压处理技术，利用重力场及真空渗流场的双重作用，对吹填泥浆层进行固结排水，排水固结效果好；且由于排水固结效果好，因此可减少对吹填泥浆层进行固化时所采用的固结剂。

4）本发明吹填泥浆层在排水后采用分层淤泥固化技术进行固化，使得固化后的吹填泥浆层的承载能力高达140～200kPa，方便施工设备在其上方施工作业。

附图说明

图1为本发明方法的总体实现框图；

图2为在软基处理区域中插入第一长竖向排水板和第一短竖向排水板后，修筑围堰的结构断面示意图；

图3为铺设第二渗透层且吹填泥浆形成吹填泥浆层后的结构断面示意图；

图4为在吹填泥浆层中插入第二竖向排水板后的结构断面示意图；

图5为软基处理区域及吹填泥浆层真空预压的结构断面示意图；

图6为抽真空结束后，对吹填泥浆层进行分层淤泥固化的结构断面示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明提出了一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其总体实现框图如图1所示，其包括以下步骤：

①整平软基处理区域，然后先在软基处理区域的土壤表层上铺设一层第一编织布，然后在第一编织布上铺设一层砂形成第一砂垫层，再在第一砂垫层上覆盖一层第一无纺土工布，由第一砂垫层和第一无纺土工布构成第一渗透层。

在此，整平软基处理区域的目的是为了确保后续吹填泥浆的自重应力垂直软基处理区域的土壤表面。

在具体施工时，第一编织布应铺设平整，且松紧度要均匀，端部要锚着牢固，作用为隔绝泥砂混合，保证第一渗透层的排水能力；第一砂垫层由细砂铺设而成，第一砂垫层的厚度可设计成20～25cm；由于在插设第二竖向排水板时会穿过第二渗透层的第二无纺土工布，这样吹填泥浆层中的泥浆可能会顺着插孔的缝隙漏到第一渗透层中，从而会导致第一渗透层的含泥量增大，因此铺设第一无纺土工布，这样可以有效地防止吹填泥浆层中的泥浆漏到第一渗透层中。

②桩机定位和排水板桩位定位精确后，穿过第一渗透层和第一编织布向软基处理区域中插设第一长竖向排水板和第一短竖向排水板，并使第一长竖向排水板和第一短竖向排水板的顶部位于第一砂垫层中，同时使一根第一短竖向排水板位于形成矩形的四根第一长竖向排水板的正中间。图2给出了在软基处理区域中插入第一长竖向排水板和第一短竖向排水板后的结构断面示意图。

在具体施工时，第一长竖向排水板和第一短竖向排水板由自重作用自动插入，遇到插打困难地段时可辅以振动锤配合；第一长竖向排水板和第一短竖向排水板的宽度均可设计为8～12cm，如可设计为10cm；第一长竖向排水板的插入深度可设为12～20m，第一短竖向排水板的插入深度可设为8～12m，如第一长竖向排水板和第一短竖向排水板的插入深度分别为15m和10m；第一长竖向排水板与第一短竖向排水板之间的直线距离为0.7m～1.3m，如插设时使两者之间的直线间距为1m；第一长竖向排水板和第一短竖向排水板均露出第一渗透层20～30cm。

③在第一渗透层的第一砂垫层中布置水平滤管支管，然后完成第一长竖向排水板与水平滤管支管的连接及第一短竖向排水板与水平滤管支管的连接，再完成水平滤管支管与水平滤管总管的连接，最后在水平滤管总管的出水端连接一个真空泵。

在此，水平滤管支管可采用直径为4～6cm的波纹管，水平滤管总管可采用直径为6～8cm的波纹管，在使用时需在波纹管上沿管身按三角形排列打孔，制成花管，再包裹一层覆盖所有孔的滤膜作为滤水层，滤膜要求贴紧滤管，达到只透水不透砂；在具体施工布置水平滤管支管时，要求横向间距为6～7m，纵向间距为30～40m，可采用条状、梳状或羽毛状等形式，并形成回路，在水平滤管支管上可设置止回阀和截门等；真空泵选用7.5kW的射流真空泵，在具体施工时，可每900～1100m²配备一台真空泵。

④先根据软基处理区域的设计标高，在软基处理区域的土壤表层四周边缘采用分层淤泥固化技术修筑与设计标高等高度的围堰（如图2所示），然后在围堰内向第一渗透层上铺设一层砂形成第二砂垫层，再在第二砂垫层上覆盖一层第二无纺土工布，由第二砂垫层和第二无纺土工布构成第二渗透层。

在具体施工时，第二砂垫层的厚度可设为20～25cm，如设计为22cm厚，铺设第二砂垫层利用上部吹填的吹填泥浆层排水固结，在第二砂垫层上覆盖一层250g/m²的第二无纺土工布目的是为了隔离第二砂垫层和吹填泥浆层。

在此，围堰的固化深度可设计为3～4m，如具体施工时可设计为3.5m。图2给出了修筑围堰的结构断面示意图。

在此，采用分层淤泥固化技术修筑围堰，有利用提高围堰及吹填泥浆层的整体稳定性，这是因为抽真空时会因不均匀沉降造成软基处理区域倾斜，如果在软基处理区域的土壤表层四周边缘围筑土石围堰，则存在稳定性隐患。

⑤根据软基处理区域的设计标高，在围堰内向第二渗透层上吹填泥浆至设计标高形成吹填泥浆层。图3给出了铺设第二渗透层且吹填泥浆形成吹填泥浆层后的结构断面示意图

⑥向吹填泥浆层中插设第二竖向排水板，并使第二竖向排水板的底端刚好伸至第二渗透层中，即使得第二竖向排水板的底端穿过第二渗透层中的第二无纺土工布，位于第二砂垫层中，在具体施工时可使第二竖向排水板插入第二砂垫层20cm。在具体施工时请注意不要穿破第一无纺土工布。

图4给出了在吹填泥浆层中插入第二竖向排水板后的结构断面示意图。

⑦在吹填泥浆层上依次铺设第二编织布及密封膜，并使密封膜一次性完全覆盖由软基处理区域和吹填泥浆层构成的真空预压处理区域，然后沿真空预压处理区域的四周边缘在软基处理区域上挖深度至少为2～3m，如至少2.5m深的密封沟，再利用粘土将密封膜的边缘压入密封沟中，以使真空预压处理区域完全封闭。

在此，第二编织布的作用是防止密封膜与吹填泥浆层之间接触而受破坏，即第二编织布用于隔离尖利物体与密封膜接触，有效地防止了密封膜被穿透破坏；密封膜采用现有的16丝真空膜，可在吹填泥浆层上铺设1～3层；在具体施工时为防止密封沟内的粘土在自然晾晒下干裂漏气，在密封沟内覆水，以确保密封性良好。

⑧利用真空泵，对真空预压处理区域进行抽真空，完成真空预压处理，实现软基处理区域的加固和吹填泥浆层的排水。图5给出了软基处理区域及吹填泥浆层真空预压的结构断面示意图。

在具体施工时，开启真空泵，先进行试抽，检查机械运行状态、真空预压处理区域的密封情况；真空抽吸运行过程中，必须持续不断的观察密封膜下的真空度，要求密封膜下的真空度大于或等于80kPa，开泵率大于或等于80%，抽真空持续时间90～120天，如果密封膜下的真空度不够，应检查密封膜与管路系统的密封情况、密封膜破裂漏气情况以及真空泵的运行情况，查到原因，采取补救措施，根据实测沉降值拟合双曲线，预测最终沉降量，结合固结度达到80%来判定何时停止抽真空。

⑨在抽真空结束后，对排水后的吹填泥浆层进行分层淤泥固化，实现吹填泥浆层的固化。图6给出了抽真空结束后，对吹填泥浆层进行分层淤泥固化的结构断面示意图。

在此，每层固化深度为2～3m，如固化深度设计为2.5m，可以有效地保证固化后的吹填泥浆层均匀，且抗剪强度高，能满足承载力要求。

在本实施例中，步骤⑤中修筑围堰时采用的分层淤泥固化技术及步骤⑨中对排水后的吹填泥浆层进行分层淤泥固化采用相同的技术，要求快速固结施工机械设备采用不仅能够直接在泥浆面上行走，而且能在泥浆中添加固化剂的同时完成搅拌工作的设备，如直接采用专利号为201020546026.3的海涂泥快速固结施工机械设备；添加的固化剂可采用主要成分为水泥、粉煤灰、矿渣、石膏、石灰、木钙及氯化铝的固化剂，如直接采用专利号为201010268432.2的海涂泥快速固结剂。

Claims (10)

1.一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其特征在于包括以下步骤：

①整平软基处理区域，然后在软基处理区域的土壤表层上铺设第一编织布，再在第一编织布上铺设第一渗透层；

②穿过第一渗透层和第一编织布向软基处理区域中插设第一长竖向排水板和第一短竖向排水板，并使第一长竖向排水板和第一短竖向排水板的顶部位于第一渗透层中，同时使一根第一短竖向排水板位于形成矩形的四根第一长竖向排水板的正中间；

③在第一渗透层中布置水平滤管支管，然后完成第一长竖向排水板与水平滤管支管的连接及第一短竖向排水板与水平滤管支管的连接，再完成水平滤管支管与水平滤管总管的连接，最后在水平滤管总管的出水端连接一个真空泵；

④在第一渗透层上铺设第二渗透层；

⑤根据软基处理区域的设计标高，在第二渗透层上吹填泥浆至设计标高形成吹填泥浆层；

⑥向吹填泥浆层中插设第二竖向排水板，并使第二竖向排水板的底端刚好伸至第二渗透层中；

⑦在吹填泥浆层上依次铺设第二编织布及密封膜，并使密封膜一次性完全覆盖由软基处理区域和吹填泥浆层构成的真空预压处理区域，再使真空预压处理区域完全封闭；

⑧利用真空泵，对真空预压处理区域进行抽真空，完成真空预压处理，实现软基处理区域的加固和吹填泥浆层的排水；

⑨在抽真空结束后，对排水后的吹填泥浆层进行分层淤泥固化，实现吹填泥浆层的固化。

2.根据权利要求1所述的一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其特征在于所述的步骤①中先在第一编织布上铺设一层砂形成第一砂垫层，然后在第一砂垫层上覆盖第一无纺土工布，由第一砂垫层和第一无纺土工布构成第一渗透层；

所述的步骤②中第一长竖向排水板和第一短竖向排水板的顶部位于第一砂垫层中；所述的步骤③中水平滤管支管位于第一砂垫层中。

3.根据权利要求2所述的一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其特征在于所述的第一砂垫层的厚度为20～25cm。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其特征在于所述的步骤④中先在第一渗透层上铺设一层砂形成第二砂垫层，再在第二砂垫层上覆盖第二无纺土工布，由第二砂垫层和第二无纺土工布构成第二渗透层。

5.根据权利要求4所述的一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其特征在于所述的第二砂垫层的厚度为20～25cm。

6.根据权利要求5所述的一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其特征在于所述的步骤④中先根据软基处理区域的设计标高，在软基处理区域的土壤表层四周边缘采用分层淤泥固化技术修筑与设计标高等高度的围堰，再在围堰内向第一渗透层上铺设第二渗透层。

7.根据权利要求6所述的一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其特征在于所述的围堰的固化深度为3～4m。

8.根据权利要求7所述的一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其特征在于所述的步骤⑦中沿真空预压处理区域的四周边缘在软基处理区域上挖深度至少为2～3m的密封沟，再利用粘土将密封膜的边缘压入密封沟中，以使真空预压处理区域完全封闭。

9.根据权利要求8所述的一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其特征在于所述的步骤②中第一长竖向排水板的插入深度为12～20m，第一短竖向排水板的插入深度为8～12m。

10.根据权利要求9所述的一种真空预压联合吹填泥浆的软基加固处理方法，其特征在于所述的步骤⑨中对排水后的吹填泥浆层进行分层淤泥固化时每层固化深度为2～3m。