CN105239556B - 一次插板密封、二次抽吸真空排水处理超软土地基的方法 - Google Patents
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Abstract
一次插板密封、二次抽吸真空排水处理超软土地基的方法：⑴.在超软地基内插设成排的排水板；⑵.排水板分为奇数排与偶数排2部分：第一部分与滤管连接；第二部分与气管连接；⑶.各条滤管通过主管连接真空泵，构成第一部分抽吸系统；各条气管也通过主管连接真空泵，构成第二部分抽吸系统；两部分抽吸系统相互独立；⑷.在待处理的超软地基上覆盖密封膜；⑸.抽吸第一部分的滤管及排水板中的孔隙水；⑹.根据处理监测效果，1‑2个月后停止第一部分的抽吸，开启第二部分的真空抽气排水；达到降低土体孔隙，增强土体强度的目的。和常规的二次插板处理方法相比，本发明省去了第二次插板和覆膜工序，节省了第二次覆膜费用，大大缩短了工期。
Description
技术领域
本发明涉及一种软土地基处理施工方法，具体涉及一种一次插板密封二次抽吸真空排水超软土地基的处理方法。
背景技术
超软土的界定可依据其形成背景即由水力吹填淤泥经自然泌水而得，其特征表现为高含水率（含水率至少为1.5倍液限）、高孔隙比、强度极低的淤泥或流泥。自2010年以来我国年疏浚量已超10亿m3，成为世界第一疏浚大国；同时，我国围海造地的规模也不断扩大，截止2008年仅江苏、浙江、福建、广东等10省市的围海造地面积近800万亩。在这些工程量巨大的疏浚及围海造地工程的背后都有对超软土（新近疏浚土及吹填土等）快速处理的工程需求：对于疏浚淤泥的堆放而言，采用传统的堆场堆置自然晾晒的方法工期长，且会因长时间租赁耕地作淤泥堆场而致使工程造价大幅提高。对于围海造陆的吹填工程，吹填土在自然堆积及自重固结作用下形成含水率高的超软土，具有孔隙比大、强度低等特点，常规施工机械甚至作业人员不能进场，因此一般多需进行吹填超软土的排水预压预处理，使其满足施工机械承载力等指标要求。由此可知，进行超软土的快速排水具有较强的工程背景及现实需求。通过在泥浆中插设排水通道（主要为塑料排水板PVD），铺设密封膜接入真空泵在土中产生负压，抽吸土中的水分，利用大气压外荷产生挤压作用，形成排水、密实同步叠加效能，最大限度降低超软土含水率，形成一定的结构强度。
对于吹填疏浚淤泥、建筑泥浆等超软土，由于土体没有原始结构强度，经这样处理后其承载力只能达到40-50kPa，一般可作为普通施工场地使用。
从现场取已插设用过的排水板送试验室进行渗透试验，排水板滤膜透水率为8.58×10-4 cm/s，而未用过的新板滤膜透水率为9.73×10-3 cm/s，已用过的排水板透水效果仅为未用过排水板的1/12，说明真空作用下排水板淤堵现象十分严重，排水板排水能力大为下降，后期滤管、排水板形成的排水系统基本上不起作用。
对于承载力要求超过50kPa的工程如市政道路承载力要求为80kPa，工程上一般采用二次插板重新进行真空预压方法来进行处理。
发明内容
基于现有技术的上述不足，为节省常规二次真空预压需进行第二次插板、第二次覆膜工序，达到降低处理费用费用，缩短了工期的目的，本发明提供一种一次插板密封、二次抽吸真空排水处理超软土地基的方法，和常规的二次插板处理方法相比，本发明插板和覆膜一次进行，能够省去第二次插板和覆膜工序，不仅直接节省了第二次覆膜费用，而且大大缩短了工期。
完成上述发明任务的技术方案是：一种一次插板密封、二次抽吸真空排水处理超软土地基的
方法，其特征在于，步骤如下，
.在待处理的超软地基内，人工插设排水板；所插设的排水板按设定的行间距排列成排；
⑵. 按照所述排水板的排列位置，将插入土中的排水板分为2部分：其中，奇数排的排水板为第一部分；偶数排的排水板为第二部分；所述第一部分的各排水板分别与各自的滤管连接；所述第二部分的各排水板分别经排水板帽与各自的气管连接；
⑶. 各条滤管通过主管连接在真空发生装置（真空泵）上，构成第一部分的抽吸系统；各条气管也通过相应主管连接在真空发生装置（真空泵），构成第二部分的抽吸系统；两部分抽吸系统的主管相互独立且不相通；
⑷. 在待处理的超软地基上覆盖密封膜；
⑸. 开启真空抽吸第一部分的滤管及与其相连的排水板，抽取所述待处理超软地基土中的孔隙水；
⑹. 根据处理监测效果，1-2个月后停止第一部分滤管抽吸，开启第二部分气管部分真空抽气系统排水，抽取所述待处理超软地基土中的剩余孔隙水，达到降低土体孔隙，增强土体强度的目的。
优化方案中，步骤中所述“所插设的排水板排列成排”，是按照以下方式排列：其中奇数排与偶数排的排水板错位排列（即，偶数排各排水板对准奇数排各排水板的空档处）；
本申请人推荐，所述奇数排排水板与偶数排排水板的行距为400-500mm；所述奇数排与偶数排内，各排水板的孔距为800-10000mm。这两个间距可根据所处理土体工程性质调整。
换言之，本发明的方法是：
在直接抽吸真空排水地基处理方法的基础上提出一次插板密封二次真空抽吸方法进行超软土处理方法。具体方法为：将插入土中的排水板分为2部分：第一部分接1、3、5、......排排水板采用滤管连接；第二部分接2、4、6、......排排水板采用气管直吸方法。两部分抽吸系统相互独立，统一覆膜。覆膜后气管部分先真空抽气，先进行滤管部分真空抽气，经过一段时间后（1-2个月）这时泥浆含水率大幅下降，已经有了初步强度。这时第1部分排水板受到淤堵，而第2部分排水板基本未受真空影响。根据处理监测效果，1-2个月后开启气管部分真空抽气系统排水，土体强度进一步增长。
工程实例：选取一处吹填建筑泥浆池，约2000m2，深度2.0-3.5m。其基本性质见表1。
表1 处理前泥浆土物理力学性质指标
| 含水率 | 湿密度 | 干密度 | 液限 | 塑限 | 塑性指数 | 颗粒分析试验/% | ||
| w | ρ | ρ d | w L | w p | I p | 粒径大小/mm | ||
| /% | /(g·s-1) | /(g·s-1) | /% | /% | /% | ＞0.075mm | 0.075～0.005mm | ＜0.005mm |
| 65.5 | 1.59 | 0.96 | 54.9 | 24.4 | 30.5 | 12.2 | 61.3 | 26.5 |
将泥浆池分为2个区块，每个区块1000 m2，采用3种不同排水系统的真空抽吸方法进行处理。具体试验分区实施方案如下：
分区A：滤管+排水板+覆膜，简称滤管区。B型排水板间距0.8m，正方形布置。该区的滤管布设方法与常规真空预压施工方法一致。
分区B：气管+排水板+覆膜，简称气管区。B型排水板横向间距0.8m，2排排水板间距0.4m。在排水板顶部插入带有出水口的塑料板帽。板帽通过PE专用快速气动接头和PU专用气管相连，气管内径8mm。每排气管用主管串联后连接到真空泵，开启真空泵可以直接抽吸泥浆中孔隙水。该连接方法我们称为气管直吸法。
分区C：滤管+气管+排水板+铺膜，二次抽吸模式，即本发明所述一次插板密封、二次抽吸真空排水处理方法处理，简称气滤区。采用B型塑料排水板，横向间距0.8m，2排排水板间距0.4m，与分区B相同。其中第1部分排水板采用滤管连接；第2部分排水板用气管连接，采用气管直吸方法。2部分抽吸系统相互独立。覆膜后滤管部分先真空抽气，根据场地监测数据，1-2个月后开启气管部分真空抽气；二次抽吸系统布置图见图1、图2。
每个区块布置一台7.5Kw的射流泵，做好维护工作，并对各区块进行了膜下真空度、地表沉降、土体中孔隙水压力等监测。抽真空历时90天，抽真空过程中3个区块膜下真空度基本一致，均稳定在80kPa以上。
地表沉降能够直观的反应真空预压的处理效果。沉降速率初期可达10-20mm/d，70天后平均沉降速率已低于2mm/d，趋于稳定。90天抽真空后三个区块真空预压过程中的总沉降：滤管区280mm、气管区364mm、气滤区402mm。各分区的沉降历时曲线见图3。
从沉降时程曲线看，气管区沉降量明显大于滤管区沉降量，这是由于气管直吸系统排水板芯通过板帽、气管与真空泵直接相连，泵与排水板之间是密封直通的，真空传递几乎没有损失。而滤管系统排水板芯要透过板芯外面包裹的滤布、滤管外面包裹的滤布、滤管与真空泵相连，泵与排水板之间多了2层滤布，真空传递有一定损失，影响了处理效果。
将气滤区和气管区相比较，在抽真空的前45天，两区的沉降曲线基本一致。但45天后，气滤区停止气管抽吸，开启滤管抽吸，之后其沉降量明显超过气管区沉降量，说明二次抽吸系统即第二部分气管及其下的排水板发挥作用且超过了单一气管抽吸系统。
土中负向孔隙水压力增长是评价软土加固处理强度增长的主要指标。在真空抽吸作用下，泥浆土中负向孔隙水压力增长明显，气管区比滤管区的负向孔隙水压力增长更大。气滤区与气管区在抽真空期间的前45天孔隙水压力曲线基本重合，但在45天后，气滤区停止气管抽吸开启滤管抽吸，负向孔隙水压力增长明显超过单一气管区（参照图4）。
由监测数据分析可知气滤区即本发明所述一次插板密封、二次抽吸真空排水方法的处理效果最好，其原因是：由于泥浆土呈流动状，在经过一段时间的真空抽吸之后，泥浆中部分细小土颗粒也会向排水板处集聚导致排水板淤堵。经试验发现，淤堵使排水板滤膜的渗透系数降低到原来1/12，这直接导致排水板的排水功能严重下降。这时开启第二部分未受淤堵的滤管排水板可以起到新打设排水板的排水效果，气滤区的二次抽吸系统可以使排水板的淤堵影响降到最低。
和常规的二次插板处理方法相比，本方法插板和覆膜一次进行，省去了第二次插板和覆膜工序，不仅直接节省了第二次覆膜费用，而且大大缩短了工期，所带来的经济效益是非常明显的。
附图说明
图1为分区C二次抽吸系统布置示意图（两部分排水板、真空抽吸管布置系统）；
图2为二次抽吸系统中，滤管、气管发布示意图；
图3为 各分区表面沉降时程曲线图；
图4 为各分区超静孔隙水压力消散时程曲线图。
具体实施方式
实施例1，一次插板密封、二次抽吸真空排水处理超软土地基的方法，参照图1-图4，具体实施步骤如下：
.在待处理的超软地基内，人工插设排水板；所插设的排水板排列成排；⑵. 按照所述排水板的排列位置，将插入土中的排水板分为2部分：其中，奇数排的排水板1为第一部分；偶数排的排水板2为第二部分；所述第一部分的各排水板分别与各自的滤管连接；所述第二部分的各排水板分别经排水板帽与各自的气管连接；⑶. 各条滤管通过主管连接在真空发生装置（真空泵）上，各条气管也通过相应主管连接在真空发生装置（真空泵），这两部分抽吸系统主管相互独立；⑷. 在待处理的超软地基上覆盖密封膜；⑸. 开启真空抽吸1部分滤管及与其相连的排水板，抽取所述待处理超软地基土中的孔隙水；⑹. 根据处理监测效果，1-2个月后停止第1部分滤管抽吸，开启第2部分气管部分真空抽气系统排水。图中的3为第一部分中的气管；4为第二部分中的滤管。
Claims (3)
1.一种一次插板密封、二次抽吸真空排水处理超软土地基的方法，其特征在于，步骤如下，
(1)在待处理的超软地基内，人工插设排水板；所插设的排水板排列成排；
(2)按照所述排水板的排列位置，将插入土中的排水板分为两部分：其中，奇数排的排水板为第一部分；偶数排的排水板为第二部分；所述第一部分的各排水板分别与各自的滤管连接；所述第二部分的各排水板分别经排水板帽与各自的气管连接；
(3)各条滤管通过主管连接在真空发生装置上，构成第一部分的抽吸系统；各条气管也通过相应主管连接在真空发生装置，构成第二部分的抽吸系统；第一部分与第二部的抽吸系统的主管相互独立；
(4)在待处理的超软地基上覆盖密封膜；
(5)开启真空抽吸第一部分的滤管及与其相连的排水板，抽取所述待处理超软地基土中的孔隙水；
(6)根据处理监测效果，1-2个月后停止第一部分滤管抽吸，开启第二部分气管部分真空抽气系统排水；其操作是：开启真空，抽取所述待处理超软地基土中的剩余孔隙水，达到降低土体孔隙，增强土体强度的目的。
2.根据权利要求1所述的一次插板密封、二次抽吸真空排水处理超软土地基的方法，其特征在于，步骤(1)中所述“所插设的排水板排列成排”，是按照以下方式排列：其中奇数排与偶数排的排水板错位排列。
3.根据权利要求1或2所述的一次插板密封、二次抽吸真空排水处理超软土地基的方法，其特征在于，所述奇数排排水板与偶数排排水板的行距为400-500mm；所述奇数排与偶数排内，各排水板的孔距为800-1000mm，这两个间距根据所处理土体工程性质调整。
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