CN105970907A - 一种快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法 - Google Patents

Abstract

本发明针对沿海地区围海造地工程、码头与堆场工程、物流园工程等软土深、填土厚、工期紧的特点，提出了一种快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法，联合了真空荷载，填土堆载以及强夯动荷载三者共同作用，整个预压固结过程中真空系统一直有效。该方法即加固了软土下卧层，又大大增加了松散填土的密实度，同时还将地基处理整个工期缩短到三个月内，节约了宝贵时间，对于深厚软土上大面积填土的“二元结构地层”具有十分重要的意义，具有较好的推广价值。

Description

一种快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法

技术领域

本发明涉及一种软基加固处理方法，特别是涉及到一种快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法。

背景技术

随着我国经济建设的高速发展，围海造地工程、码头与堆场工程、物流园工程日益增加。沿海省份用地紧张，围垦造地在我国有着重大战略意义。在这些围垦的土地中，除了少部分用于耕地、养殖场、旅游业外，其余大部分将作为港口、工业和城市建设用地。设于沿海、沿江、沿湖岸边的这类围海造地工程就具备新的“二元地基”特点，其一是原始地基中大都存在深厚饱和软土，其二是深厚软土上尚有大面积场平的人工填土。如何对下伏软土进行快速固结和对围海造地的回填土进行改良(又细分为吹填的砂类土、淤泥、淤泥质土，和开山山皮土、碎石土等不同种类)，使得处理后的地基满足建筑场地对沉降和承载力要求，这无疑给岩土工程界提出了巨大的挑战。

在深厚软土上大面积填土“二元结构地层”将地基处理与场平整理工程一并考虑，采用“超高堆载联合真空预压+强夯排水固结法”目前应用的并不多见，尚存在很多技术上的问题。传统的排水固结法(包括真空预压、真空联合堆载预压及静动联合排水固结法等)均无法有效地加固深厚软土上大面积填土的“二元结构”地基，因为这些方法无法同时满足堆载快速、固结度高、强度增长大、工后沉降小的技术要求。

因此，探索一种既超高荷载条件下快速排水固结，同时经济适用的排水固结方法具有十分重要的价值。真空联合堆载预压+强夯排水固结法为深厚软土上大面积填土“二元结构”地基综合处理技术的设计施工提供科学依据、确保工程质量、降低工程造价，必将具有重大的经济效益和社会效益，有着巨大的市场需求，其成果应用及产业化前景十分广阔。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种能使饱和软土快速完成固结，并使深厚软土上大面积超高填土的“二元结构”地基具有较高承载力和较小工后沉降的一种快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法，其特征在于，包括如下步骤：

A.清理软土表面杂物，整平处理区域；

B.在软土表面铺一层土工格栅、一层土工布、一层土工格栅；再在其上铺水平排水垫层，打塑料排水板，期间埋设监测仪器，预留检测试验孔；

C.铺设真空系统包括真空滤管、连接管、密封膜、真空表及射流真空泵，抽真空达到80kPa并稳定；

D.摊铺不小于0.5m厚细颗粒保护层；

E.堆载第一级碎石土，厚度3.5m；

F.待孔压消散，固结度达到70％后进行第一次强夯，强夯完成后静置时间不小于7天；

G.堆载第二级开山石，厚度2.0～4.0m；

H.待孔压消散至80％后进行第二次强夯，强夯完成后静置时间不小于7天；

I.待超孔压消散后，停真空泵并整平场地交工。

优选的，所述水平排水垫层要求是中粗砂，厚度不小于0.8，泥质含量不超过5％，渗透系数≥10^-3。

优选的，所述密封膜不小于0.12mm，设三层，并在其上下各布设一层无纺土工布进行保护。

优选的，所述步骤F中强夯使用直径不小于2.5m的扁平垂，夯击能宜为2500kN·m～4000kN·m；步骤H中强夯夯击能大于步骤F中强夯夯击能。

所述快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法全程使用地表沉降监测、软土内孔隙水压力监测及软土内水平与竖向位移监测对施工过程提供数据支持。

本发明考虑到了沿海地区围海造地工程、码头与堆场工程、物流园工程等软土深、填土厚、工期紧的特点，其相对于现有常规技术方法具有以下优点：

1.本发明针对深厚软土上大面积填土的“二元结构地基”，该种地基软土较深，最深可达30m，堆载厚度最大可达8m，使用荷载较大，最大可达80～200kPa；使用本发明所述的方法进行超高堆载联合真空预压及强夯排水固结，该荷载作用下的工后沉降不超过20cm。

2.本发明为超高堆载联合真空预压及强夯排水固结法，联合了真空荷载，填土堆载以及强夯动荷载三者共同作用，整个预压固结过程中真空系统一直有效。该方法即加固了软土下卧层，又大大增加了松散填土的密实度，同时还将地基处理整个工期缩短到三个月内，节约了宝贵时间，对于深厚软土上大面积填土的“二元结构地层”具有十分重要的意义，具有较好的推广价值。

3.本发明联合使用了真空、堆载及强夯三种手段，使得深厚饱和软土强度有较大提高，因此，该场地内施工被动桩，其变形值很小，可充分确保上部结构的变形稳定。

4.本发明解决了施工过程中真空系统的有效性问题，可保证整个预压、强夯过程真空系统正常运行，其真空度保持在80kPa以上，实现预定目标。

附图

图1是本发明实施例的横断面结构示意图；

图2是本发明实施例塑料排水板平面布置图；

图3是本发明实施例强夯夯点的平面布置图；

图4是本发明实施例真空系统排水管路平面布置图；

图5是本发明实施例施工过程示意图；

图6是本发明实施例完工后的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例详细描述本发明提供的技术方案。

本发明一种快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法，其特征在于，包括如下步骤：

A.清理软土表面杂物，整平处理区域；

B.在软土表面铺一层土工格栅、一层土工布、一层土工格栅；再在其上铺水平排水垫层，打塑料排水板，期间埋设监测仪器，预留检测试验孔；

C.铺设真空系统包括真空滤管(包括主管和支管)、连接管、密封膜、真空表及射流真空泵，抽真空达到80kPa并稳定；

D.摊铺不小于0.5m厚细颗粒保护层；

E.堆载第一级碎石土，厚度3.5m；

F.待孔压消散，固结度达到70％后进行第一次强夯，强夯完成后静置时间不小于7天；

G.堆载第二级开山石，厚度2.0～4.0m；

H.待孔压消散至80％后进行第二次强夯，强夯完成后静置时间不小于7天；

I.待超孔压消散后，停真空泵并整平场地交工。

优选的，所述水平排水垫层要求是中粗砂，厚度不小于0.8，泥质含量不超过5％，渗透系数≥10^-3。

优选的，所述密封膜不小于0.12mm，设三层，并在其上下各布设一层无纺土工布进行保护。

优选的，所述步骤F中强夯使用直径不小于2.5m的扁平垂，夯击能宜为2500kN·m～4000kN·m；步骤H中强夯夯击能大于步骤F中强夯夯击能。

所述快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法全程使用地表沉降监测、软土内孔隙水压力监测及软土内水平与竖向位移监测对施工过程提供数据支持。

实施例

如图1是本发明实施例的横断面结构示意图；按照如下述步骤进行施工：

A.清理软土表面杂物，整平处理区域。

B.在软土表面铺一层土工格栅、一层土工布、一层土工格栅；再在其上铺水平排水垫层，打塑料排水板，期间埋设监测仪器，预留检测试验孔。如图2所示，是本发明实施例塑料排水板平面布置图；排水板之间的横向间距为900mm，每一排排水板距离下一排排水板之间的纵向间距为779mm，相邻两排排水板横向平行，纵向交错排布，任意相邻两排间的三个排水板形成一个正三角形排布。无纺土工布要求透水性好，并满足摊铺水平排水垫层稳定性要求；水平排水垫层要求是中粗砂，厚度不小于0.8，泥质含量不超过5％，渗透系数≥10^-3。

C.铺设真空系统包括主管和支管、连接管、真空滤管、密封膜及射流真空泵，抽真空达到80kPa并稳定；图4是本发明实施例真空系统排水管路平面布置图。真空滤管要求采用有足够强度和韧性的材料，以抵抗强夯带来的冲力而不发生破坏；单层密封膜要求不小于0.12mm，并且宜设三层，并在其上下各布设一层无纺土工布进行保护；射流真空泵不宜架设过高，尽量与真空膜高度保持一致。

D.摊铺不小于0.5m厚细颗粒保护层，以保护真空膜不被碎石土刺破。

E.堆载第一级碎石土，厚度3.5m；分级堆载要验算堆载前锋线填土边坡的稳定性，第一级堆载开山土石厚度宜为3.5m。整个施工期间保持真空度不低于80kPa。

F.待孔压消散，固结度达到70％后进行第一次强夯，第一次强夯要求使用直径不小于2.5m的扁平垂，夯击能宜为2500kN·m～4000kN·m；强夯完成后静置时间不小于7天；图3是本发明实施例强夯夯点的平面布置图。

G.堆载第二级开山石，第二级堆载开山土石厚度根据实际需要进行；厚度宜为2.0～4.0m；

H.待孔压消散至80％后进行第二次强夯，强夯完成后静置时间不小于7天；第二次强夯夯击能可根据填土性质进行适当提高；强夯完成后需至静置一段时间，一般为7天左右，可根据监测孔隙水压力消散情况适当调整。整个施工期间保持真空度不低于80kPa。强夯点的平面布置见图3。

I.待超孔压消散后，停真空泵并整平场地交工。图5是本发明实施例施工过程示意图；图6是本发明实施例完工后的结构示意图。

地表沉降监测、软土内孔隙水压力监测及软土内水平与竖向位移监测贯穿整个施工期，对监测仪器做好保护措施，为堆载及强夯提供数据支持。

本发明考虑到了沿海地区围海造地工程、码头与堆场工程、物流园工程等软土深、填土厚、工期紧的特点，其相对于现有常规技术方法具有以下优点：

1.本发明针对深厚软土上大面积填土的“二元结构地层”，该种地层软土较深，最深可达30m，堆载厚度最大可达8m，使用荷载较大，最大可达80～200kPa；使用本发明所述的方法进行超高堆载联合真空预压及强夯排水固结，该荷载作用下的工后沉降不超过20cm。

2.本发明为超高堆载联合真空预压及强夯排水固结法，联合了真空荷载，填土堆载以及强夯动荷载三者共同作用，整个预压固结过程中真空系统一直有效。该方法即加固了软土下卧层，又大大增加了松散填土的密实度，同时还将地基处理整个工期缩短到三个月内，节约了宝贵时间，对于深厚软土上大面积填土的“二元结构地层”具有十分重要的意义，具有较好的推广价值。

3.本发明联合使用了真空、堆载及强夯三种手段，使得深厚饱和软土强度有较大提高，因此，该场地内施工被动桩，其变形值很小，可充分确保上部结构的变形稳定。

4.本发明解决了施工过程中真空系统的有效性问题，可保证整个预压、强夯过程真空系统正常运行，其真空度保持在80kPa以上，实现预定目标。

以上所述仅为本发明的具体实施方案的详细描述，并不以此限制本发明，凡在本发明的设计思路上所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法，其特征在于，包括如下步骤：

A.清理软土表面杂物，整平处理区域；

B.在软土表面铺一层土工格栅、一层土工布、一层土工格栅；再在其上铺水平排水垫层，打塑料排水板，期间埋设监测仪器，预留检测试验孔；

C.铺设真空系统包括真空滤管、连接管、密封膜、真空表及射流真空泵，抽真空达到80kPa并稳定；

D.摊铺不小于0.5m厚细颗粒保护层；

E.堆载第一级碎石土，厚度3.5m；

F.待孔压消散，固结度达到70％后进行第一次强夯，强夯完成后静置时间不小于7天；

G.堆载第二级开山石，厚度2.0～4.0m；

H.待孔压消散至80％后进行第二次强夯，强夯完成后静置时间不小于7天；

I.待超孔压消散后，停真空泵并整平场地交工。

2.根据权利要求1所述的一种快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法，其特征在于：优选的，所述水平排水垫层要求是中粗砂，厚度不小于0.8，泥质含量不超过5％，渗透系数≥10^-3。

3.根据权利要求1所述的一种快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法，其特征在于：优选的，所述密封膜不小于0.12mm，设三层，并在其上下各布设一层无纺土工布进行保护。

4.根据权利要求1所述的一种快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法，其特征在于：优选的，所述步骤F中强夯使用直径不小于2.5m的扁平垂，夯击能宜为2500kN·m～4000kN·m；步骤H中强夯夯击能大于步骤F中强夯夯击能。

5.根据权利要求1所述的一种快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法，其特征在于：所述快速加固软土的真空联合堆载预压及强夯排水固结法全程使用地表沉降监测、软土内孔隙水压力监测及软土内水平与竖向位移监测对施工过程提供数据支持。