CN105239555B

CN105239555B - 一种袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法

Info

Publication number: CN105239555B
Application number: CN201510627443.8A
Authority: CN
Inventors: 曹文昭; 郑俊杰; 张军; 鱼欢; 程钰诗
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2035-09-28
Also published as: CN105239555A

Abstract

本发明提供了一种袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法，包括：1）对软土地基进行浅层真空排水预处理，形成具有一定强度和承载力的施工机械作业平台；2）采用沉管法进行袋装碎石桩施工，桩内预埋注浆管；3）将袋装碎石桩作为竖向排水通道，采用直排式真空预压对深层软土地基进行处理；4）通过预埋的注浆管对袋装碎石桩进行注浆，提高桩身强度，形成刚性桩复合地基。本发明所提供的袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法经济环保、施工简便，取消了砂垫层的使用，适用于大面积含水率极高的超软黏土或新吹填淤泥土地基处理，加固效率高，加固效果显著，可大幅缩短地基处理工期，节省造价。

Description

一种袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法

技术领域

本发明属于地基处理技术领域，涉及一种大面积深层软土地基处理方法，尤其涉及一种袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法。

背景技术

真空排水预压技术具有加荷速度快、无需堆载填料、加荷中不会出现地基失稳等优点，在处理大面积高含水率、低强度的超软黏土和新吹填淤泥土地基中具有显著优势，目前在沿海地区的吹填造陆工程中得到了广泛应用。但由于这类地基强度过低，无法满足插板机等施工机械行走的需要，而人工插板深度有限，所以一般需要先进行浅层预处理。

袋装碎石桩是基于软弱地基中桩周土强度常常不足以使碎石桩桩体成型的问题提出的，通过采用土工织物将碎石桩包裹起来，不仅提供了碎石桩成桩所需的围压，还可以防止碎石被挤入周围土体，具有填料用量少且易于控制和桩身密实度高等优点，同时，土工织物本身具有良好的透水性及隔离、过滤作用，可以防止桩周土挤入碎石桩桩体堵塞排水通道，确保碎石桩的排水能力，加速桩周土的固结。

浆固碎石桩是碎石桩与注浆技术的结合，其桩身强度和单桩承载力远高于碎石桩，属于刚性桩，对软土地基具有较好的加固效果。浆固碎石桩技术的加固机理是浆液将碎石胶结成桩，同时对桩周土和桩端土产生渗透、压密和胶结等物理化学作用，从而消除桩周泥皮和桩端沉渣的不良影响，改善扩散区内土体的物理化学性质，提高桩侧阻力和桩端阻力。浆固碎石桩的桩径一般为0.3～0.7m，加固深度可达35m。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种适用于含水率极高的超软黏土或新吹填淤泥土地基处理，施工简便，加固效率高，加固效果显著的袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法，其特征在于：所述袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法包括以下步骤：

1)在软土地基上自下而上依次铺设编织布、土工格栅以及无纺布各一层，在软土地基上形成作业垫层，然后向软土地基中人工插设浅层竖向塑料排水板，在无纺布上布设纵横交错且相互连通的纵向滤管和横向滤管；所述纵向滤管与竖向塑料排水板相连；所述横向滤管以及纵向滤管共同形成滤管网；

2)在滤管网上自下而上依次铺设一层无纺布以及两层密封膜，在密封膜的四周挖设密封沟，密封沟内采用黏土或淤泥回填并压实；将滤管网与抽真空系统连通后进行抽真空，负压满载后连续运行30～50d后卸载；

3)采用沉管打桩机将底部尖端闭合的钢管压入持力层，用注浆管将土工袋置于底部尖端闭合的钢管内，然后采用送料管往土工袋中装填碎石并振捣，形成袋装碎石桩，在袋装碎石桩桩顶到达地基表面后，缓慢拔出钢管，完成土工袋装碎石桩的施工；所述袋装碎石桩内留置有注浆管；

4)在袋装碎石桩桩顶铺设相互连通的主管以及支管；所述支管与袋装碎石桩内的注浆管相连；所述主管以及支管形成管网；在管网上依次铺设一层无纺布以及两层密封膜，在密封膜的四周挖设密封沟，密封沟内采用黏土或淤泥回填并压实；将管网与抽真空系统联通后进行抽真空，负压满载后连续运行90～100d，经检测满足加固要求后卸载；

5)用注浆泵将浆液通过注浆管注入袋装碎石桩内，进行一次注浆，浆液返至地表后停止注浆，1～2h后再进行二次注浆。

作为优选，本发明所采用的编织布的单位容重不低于200g/m²；所述无纺布的单位容重不低于250g/m²；所述塑料排水板是防淤堵排水板；所述塑料排水板的插设深度是3～5m；相邻塑料排水板之间的间距0.7～0.8m；所述横向滤管之间的间距20～30m；所述纵向滤管以及横向滤管均是PVC管。

作为优选，本发明所采用的密封膜的厚度0.12～0.14mm，所述密封膜的纵向拉伸强度以及横向拉伸强度均不低于15MPa，所述密封膜的断裂延伸率不低于200％；所述密封膜的负压满载为80kPa。

作为优选，本发明所采用的底部尖端闭合的钢管的直径0.3～0.7m；所述土工袋的长度大于袋装碎石桩的长度0.5～1m；所述土工袋中碎石的粒径20～50mm；所述注浆管包括管壁以及设置在管壁端部的管头；所述管头离土工袋的底部15～30cm，所述管壁上每15～25cm设一组出浆孔，所述出浆孔在平面上呈放射状。

作为优选，本发明所采用的袋装碎石桩呈正三角形、方形或矩形布置，所述袋装碎石桩的桩间距是2～3m；所述袋装碎石桩的最大加固深度不大于35m。

作为优选，本发明所采用的一次注浆的工作压力为0.1～0.3MPa，二次注浆的工作压力为2～4MPa。

本发明首先对软土地基进行浅层真空排水预处理，形成具有一定强度和承载力的施工机械作业平台，然后采用沉管法进行袋装碎石桩施工，桩内预埋注浆管，再将袋装碎石桩作为竖向排水通道，采用直排式真空预压对深层软土地基进行处理，最后通过预埋的注浆管对袋装碎石桩进行注浆，提高桩身强度，形成刚性桩复合地基，达到加固软土地基的目的。

与现有技术相比，本发明具有以下突出优点：

本发明提供了一种袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法，该方法包括1)在软土地基上自下而上依次铺设编织布、土工格栅以及无纺布各一层，在软土地基上形成作业垫层，向软土地基中人工插设浅层竖向塑料排水板，在无纺布上布设纵横交错且相互连通的纵向滤管和横向滤管；纵向滤管与竖向塑料排水板相连；横向滤管以及纵向滤管共同形成滤管网；2)在滤管网上自下而上依次铺设一层无纺布以及两层密封膜，在密封膜周围挖设密封沟，密封沟内采用黏土或淤泥回填并压实；将滤管网与抽真空系统连通后进行抽真空，负压满载后连续运行30～50d后卸载；3)采用沉管打桩机将底部尖端闭合的钢管压入持力层，用注浆管将土工袋置于底部尖端闭合的钢管内，然后采用送料管往土工袋中装填碎石并振捣，形成袋装碎石桩，在袋装碎石桩桩顶到达地基表面后，缓慢拔出钢管，完成土工袋装碎石桩的施工；袋装碎石桩内留置有注浆管；4)在袋装碎石桩桩顶铺设相互连通的主管以及支管；支管与袋装碎石桩内的注浆管相连；主管以及支管形成管网；在管网上依次铺设一层无纺布以及两层密封膜，在密封膜周围挖设密封沟，密封沟内采用黏土或淤泥回填并压实；将管网与抽真空系统联通后进行抽真空，负压满载后连续运行90～100d，经检测满足加固要求后卸载；5)用注浆泵将浆液通过注浆管注入袋装碎石桩内，进行一次注浆，浆液返至地表后停止注浆，1～2h后再进行二次注浆。本发明通过对软土地基进行浅层真空排水预处理，可以形成具有一定强度和承载力的作业平台，满足施工机械行走的需要；通过采用袋装碎石桩，确保了碎石桩在软土地基中的顺利成桩，成桩质量易于控制，用料省、速度快，同时土工袋的隔离、过滤作用可以防止桩周软土受压后挤入碎石桩孔隙，确保碎石桩作为排水通道的畅通；采用直排式真空预压技术，注浆管通过连接管与密闭主管和支管直接连接，消除了砂垫层的使用，同时使真空负压基本无衰减地直达地基内部，减小真空能量在砂垫层中传递过程的消耗，从而加快软土地基排水固结，节省工期和成本；给袋装碎石桩注浆，极大提高了桩身强度，使袋装碎石桩可以发挥刚性桩的作用，形成刚性桩复合地基，大幅提升地基承载力，达到软土地基加固的目的。本发明提供了一种经济环保、施工简便的软土地基处理方法，适用于含水率极高的超软黏土或新吹填淤泥土地基处理，加固效率高，加固效果显著，可大幅缩短地基处理工期，节省造价。

附图说明

图1为本发明所采用的浅层真空排水预处理的示意图；

图2为本发明所采用的深层真空预压的示意图；

图3为本发明所采用的袋装碎石桩注浆过程示意图；

图中标记说明如下：

1-软土地基；2-持力层；3-编织布；4-土工格栅；5-无纺布；6-塑料排水板；7-纵向滤管；8-横向滤管；9-密封膜；10-密封沟；11-抽真空系统；12-支管；13-主管；14-土工袋；15-注浆管；16-碎石；17-出浆孔；18-浆液；19-注浆泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施案例对本发明做进一步说明。

本发明提供了一种袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法，如图1～图3所示，包括浅层真空排水预处理、袋装碎石桩施工、深层真空预压和袋装碎石桩注浆四个环节。

将袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法应用于某新吹填软土地基处理中，具体步骤为：

1)在软土地基1上依次人工铺设编织布3、土工格栅4和无纺布5各一层，形成作业垫层，然后人工插设浅层竖向塑料排水板6，依次布设纵向滤管7→将塑料排水板与纵向滤管绑扎连接→布设横向滤管8，采用四通管件与纵向滤管相连，形成纵、横向滤管网；

2)在滤管网上依次铺设一层无纺布5和两层密封膜9，在密封膜9的四周挖设密封沟10，密封沟10内采用黏土或淤泥回填并压实；通过出膜装置将滤管网与抽真空系统11连通后进行抽真空，负压满载后连续运行40d，卸载；

3)采用沉管打桩机将底部尖端闭合的钢管压入持力层2，用注浆管15将土工袋14置于钢管内，然后采用送料管往土工袋14中装填碎石16并振捣，桩顶到达地基表面后，缓慢拔出钢管，土工袋装碎石桩施工完成；

4)采用密闭的主管13、支管12和袋装碎石桩内的注浆管15直接相连，然后依次铺设一层无纺布5和两层密封膜9，在密封膜9的四周挖设密封沟10，密封沟10内采用黏土或淤泥回填并压实；抽真空系统11通过出膜装置与管网连通后进行抽真空，负压满载后连续运行90d，经检测满足加固要求后卸载；

5)用注浆泵19将一定配比的浆液18通过注浆管注入袋装碎石桩内，进行一次注浆，浆液18返至地表后停止注浆，1h后再进行二次注浆。

本发明首先对软土地基1进行浅层真空排水预处理，使之满足施工机械行走的需要，然后采用沉管法进行袋装碎石桩施工，桩内预埋注浆管15，再将袋装碎石桩作为竖向排水通道，采用直排式真空预压对深层软土地基1进行处理，最后通过预埋的注浆管15对袋装碎石桩进行注浆，提高桩身强度，形成刚性桩复合地基，达到加固软土地基1的目的。

编织布3的单位容重200g/m²，无纺布5的单位容重250g/m²；塑料排水板6为新型防淤堵排水板，人工插设深度4m，正方形布置，间距0.7m；纵向滤管7设置在每两排排水板之间，横向滤管8间距30m，均为PVC管。

密封膜9厚0.14mm，纵、横向拉伸强度为16MPa，断裂延伸率为250％(试样宽度5cm)；负压满载为80kPa。

钢管的内直径为0.6m，土工袋14的长度大于桩长0.5m，碎石16粒径20～50mm；注浆管15的管头离孔底15cm，出浆部位每20cm设一组出浆孔17，出浆孔17在平面上呈放射状。

袋装碎石桩呈正三角形布置，桩间距2.4m，最大加固深度25m。

注浆连续进行，浆液18中掺入适量的粉煤灰，制备好的浆液18在30min内注入袋装碎石桩内；一次注浆工作压力为0.2MPa，二次注浆工作压力为3MPa。

本发明的工作原理：本发明通过浅层真空排水预处理，在软土地基1上形成具有一定强度和承载力的作业平台，满足施工机械行走的需要；采用袋装碎石桩确保了碎石桩在软土地基1中的顺利成桩，成桩质量易于控制，用料省、速度快，同时土工袋14的隔离、过滤作用可以防止桩周软土受压后挤入碎石桩孔隙，确保碎石桩作为排水通道的畅通；注浆管15通过连接管与密闭主管和支管直接连接消除了砂垫层的使用，同时使真空负压基本无衰减地直达地基内部，减小真空能量在砂垫层中传递过程的消耗，加快软土地基1排水固结，节省工期和成本；通过给袋装碎石桩注浆，极大提高了桩身强度，使袋装碎石桩可以发挥刚性桩的作用，形成刚性桩复合地基，大幅提升地基承载力，达到软土地基加固的目的。

上述实施例仅用以说明本发明的具体实施方式，并非是对本发明保护范围的限制，所属领域的技术人员应当明白，凡在本发明技术方案的基础上，不需付出创造性劳动即可进行的修改或各种等效替换，均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法，其特征在于：所述袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法包括以下步骤：

1）在软土地基上自下而上依次铺设编织布、土工格栅以及无纺布各一层，在软土地基上形成作业垫层，然后向软土地基中人工插设浅层竖向塑料排水板，在无纺布上布设纵横交错且相互连通的纵向滤管和横向滤管；所述纵向滤管与竖向塑料排水板相连；所述横向滤管以及纵向滤管共同形成滤管网；

2）在滤管网上自下而上依次铺设一层无纺布以及两层密封膜，在密封膜的四周挖设密封沟，密封沟内采用黏土或淤泥回填并压实；将滤管网与抽真空系统连通后进行抽真空，负压满载后连续运行30~50 d后卸载；

3）采用沉管打桩机将底部尖端闭合的钢管压入持力层，用注浆管将土工袋置于底部尖端闭合的钢管内，然后采用送料管往土工袋中装填碎石并振捣，形成袋装碎石桩，在袋装碎石桩桩顶到达地基表面后，缓慢拔出钢管，完成土工袋装碎石桩的施工；所述袋装碎石桩内留置有注浆管；

4）在袋装碎石桩桩顶铺设相互连通的主管以及支管；所述支管与袋装碎石桩内的注浆管相连；所述主管以及支管形成管网；在管网上依次铺设一层无纺布以及两层密封膜，在密封膜的四周挖设密封沟，密封沟内采用黏土或淤泥回填并压实；将管网与抽真空系统联通后进行抽真空，负压满载后连续运行90~100 d，经检测满足加固要求后卸载；

5）用注浆泵将浆液通过注浆管注入袋装碎石桩内，进行一次注浆，浆液返至地表后停止注浆，1~2 h后再进行二次注浆。

2.根据权利要求1所述的袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法，其特征在于：所述编织布的单位容重不低于200 g/m²；所述无纺布的单位容重不低于250 g/m²；所述塑料排水板是防淤堵排水板；所述塑料排水板的插设深度是3~5 m；相邻塑料排水板之间的间距0.7~0.8 m；所述横向滤管之间的间距20~30 m；所述纵向滤管以及横向滤管均是PVC管。

3.根据权利要求2所述的袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法，其特征在于：所述密封膜的厚度0.12~0.14 mm，所述密封膜的纵向拉伸强度以及横向拉伸强度均不低于15 MPa，所述密封膜的断裂延伸率不低于200%；所述密封膜的负压满载为80 kPa。

4.根据权利要求3所述的袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法，其特征在于：所述底部尖端闭合的钢管的直径0.3~0.7 m；所述土工袋的长度大于袋装碎石桩的长度0.5~1 m；所述土工袋中碎石的粒径20~50 mm；所述注浆管包括管壁以及设置在管壁端部的管头；所述管头离土工袋的底部15~30 cm，所述管壁上每15~25 cm设一组出浆孔，所述出浆孔在平面上呈放射状。

5.根据权利要求4所述的袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法，其特征在于：袋装碎石桩呈正三角形或矩形布置，所述袋装碎石桩的桩间距是2~3 m；所述袋装碎石桩的最大加固深度不大于35 m。

6.根据权利要求5所述的袋装浆固碎石桩联合真空预压处理软土地基的方法，其特征在于：所述一次注浆的工作压力为0.1~0.3 MPa，二次注浆的工作压力为2~4 MPa。