CN106337409A - 一种利用堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法 - Google Patents

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章定文
许凯
黄晓明
罗志刚
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Abstract

本发明披露了一种堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法，其特征在于，在泥炭土地基中打入若干以粗制海盐为芯材的盐桩；在泥炭土地基表面铺设水平排水砂垫层；在水平砂垫层上方构筑预压荷载层。通过盐桩中氯化钠的电离作用引起泥炭土中的孔隙水向着它们运动，并且晶体在溶解过程中表面形成高离子浓度的水膜，水膜周围产生的静电势与浓差电势可以吸引微孔隙水中的反离子，从而加快微孔隙水向大孔隙中渗流的速率，进而就加快了泥炭土整个排水固结过程中的变形速率；此外泥炭土地基中打设的盐桩类似于排水砂桩，可以为预压过程中泥炭土层大量孔隙水渗流而出提供排水通道，提高堆载预压处理泥炭土地基的效率。

Description

一种利用堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法
技术领域
本发明涉及地基处理技术领域，具体来说，披露了一种利用堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法。
背景技术
泥炭土(泥炭和泥炭质土的统称)是一种特殊的腐殖质土，它是由地表沼泽环境中的植物遗体，经氧化和部分分解作用而堆积的高孔隙比、高含水量、高透水性、高有机质的、形成年代在1万年以内的特殊土。据统计，泥炭土在全世界59个国家和地区有所分布，总面积高达415.3万km2以上；在我国的分布面积约4.2万km2，主要分布于的长白山脉，大、小兴安岭，三江平原，新疆大部分山区，川西若尔盖高原，青藏高原，云南高原以及长江中、下游地区。泥炭土最显著的特性是其天然含水率非常高(对于纤维泥炭，其含水率能超过1000％)，并且泥炭土具有孔隙比大、压缩性高、抗剪切强度低和次固结显著的特点，是工程性质极差的特殊软土。
现有技术中针对软土地基的处理方法主要是通过换填、夯实、挤密、排水、加筋等方法对地基进行加固，改良地基土的工程特性，例如，提高抗剪强度、降低压缩性、改善透水性等，目的是提高地基稳定性和承载能力。目前主要的处理方法有强夯法、表层处理法、换填垫层处理、抛石挤淤处理、碎石桩处理、砂桩处理、石灰桩处理、排水固结法处理、灌入固化物处理、预应力管桩、真空预压堆载法、生物处理法等。例如，申请号为201410040463.0的发明专利披露了一种一种堆载预压系统及施工方法；申请号为200710100238.1的发明专利披露了一种爆炸、堆载预压联合排水固结淤泥质软基的方法；申请号为201410307537.2的发明专利披露了一种真空联合堆载预压加固地基的施工方法。
由于泥炭土具有多孔结构，其内部的孔隙水可以分为微孔隙水与大孔隙水，大孔隙水一般为自由水，荷载作用下易于排出，而微孔隙水一般以结合水膜的形式存在，物理作用下较难快速排出。已有的工程实践表明，泥炭土地基在荷载作用下会发生显著的沉降变形，尤其是长期荷载作用下次固结变形引起的工后沉降问题严重。工程上常用的几种地基处理方法都不能较好的解决泥炭土地基主次固结沉降大的问题：
(1)由于泥炭土的初始渗透系数较高且次固结现象明显，最常用的(超载)预压结合竖向排水板的方法效果不明显；
(2)化学处理方法中水泥、石灰等添加剂掺量较大，导致工程造价较高、经济性较差；
(3)真空预压排水固结法存在真空管容易堵塞、抽真空装置运输和安装比较困难等问题。
本发明的目的在于提供一种堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法，以解决传统堆载预压结合排水板处理泥炭土地基时存在的如下两个技术问题：
(1)泥炭土初始渗透系数较大，排水板加速孔隙水渗流的效果不明显；
(2)泥炭土微孔隙中存在大量不易排出的结合水，荷载作用下次固结变形量显著，堆载预压加速次固结变形速率的效果不明显。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法，其特征在于在泥炭土地基中打入若干盐桩，所述盐桩以粗制海盐为芯材；在泥炭土地基表面铺设水平排水砂垫层；在水平砂垫层上方构筑预压荷载层。
优选的，所述堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法，具体步骤如下：
(1)根据泥炭土层的位置和深度，确定盐桩打入深度；
(2)场地平整：对待处理的泥炭土地基进行平整，并同时在场地周边开挖出排水沟，用于预压过程中孔隙水的排出；
(3)钻孔定位：盐桩钻孔采用正三角形布置；
(4)打设盐桩：根据设计的钻孔点位将桩管打到设计深度，灌入粗制海盐直至灌满桩管，振动拔管的同时补灌海盐，保证盐桩顶部超出地基表面一定高度；
(5)铺设砂垫层：在场地内均匀铺设砂垫层；
(6)采用堆载预压法对待处理泥炭土层加压，施工结束。
优选的，上述钻孔定位步骤中，所述的盐桩钻孔间距范围为3至4m。
优选的，上述打设盐桩步骤中，所述盐桩的桩管内壁直径为7-12cm。
优选的，上述打设盐桩步骤中，所述粗制海盐的粒径小于1cm。
优选的，上述铺设砂垫层步骤中，所述砂垫层厚度为50-80cm。
该方法是在传统的堆载预压处理泥炭土地基的方法基础上提出的一种新型地基处理方法，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)泥炭土地基中的盐桩主要成分为氯化钠晶体，由于氯化钠晶体的电离作用可以引起孔隙水向着它们运动，并且晶体在溶解过程中表面形成高离子浓度的水膜，水膜周围产生的静电势与浓差电势可以吸引微孔隙水中的反离子，从而加快了微孔隙水向大孔隙中渗流的速率，进而就加快了泥炭土整个排水固结过程中的变形速率；
(2)泥炭土地基中打设的盐桩类似于排水砂桩，可以为预压过程中泥炭土层大量孔隙水渗流而出提供排水通道，提高堆载预压处理泥炭土地基的效率。
附图说明
图1为本发明实施例中的钻孔平面布置图；
图2为本发明实施例中的盐桩施工过程示意图；
图3为本发明实施例中的堆载加压示意图。
附图中的标记为：待处理泥炭土地基-1，钻孔-2，振动锤-3，桩管-4，排盐合页-5，盐桩-6，排水沟-7，砂垫层-8，堆载-9。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述的堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
一种堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法，在泥炭土地基中打入若干盐桩，所述盐桩以粗制海盐为芯材；在泥炭土地基表面铺设水平排水砂垫层；在水平砂垫层上方构筑预压荷载层，具体步骤如下：
(1)根据地质勘测资料给出的待处理泥炭土层1的位置和深度，确定盐桩6打入深度；
(2)场地平整：对待处理的泥炭土地基1进行平整，并同时在场地周边开挖出排水沟7，用于预压过程中孔隙水的排出；
(3)钻孔定位：如图1所示，盐桩钻孔2采用正三角形(梅花形)布置，钻孔间距为3～4m；
施工前用全站仪测定盐桩6施工的控制点，埋石标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于50mm；
(4)打设盐桩：根据设计的钻孔2点位将桩管(内壁直径为10cm)打到设计深度；
第一次把桩管4提升80～100cm，提升时桩端合叶5自动打开，桩管内粗制海盐流入孔内；启动管前留振1min后(观察料斗中粗制海盐变化，如材料不减少，说明合叶没有打开，要继续提升桩管，直到合叶打开为止)，边开桩机振动锤3边缓慢提升桩管4，提升速度控制在1～1.5m/min；每升0.5m振动挤压10～20s，挤压时间为桩管难以下沉为宜，如此反复升降压拨桩管，直至所灌海盐将钻孔填满；
(5)铺设砂垫层：在场地内均匀铺设砂垫层8，砂垫层厚度8控制在50cm；
(6)采用堆载9对待处理区1进行加压，施工结束。
本发明通过预先在泥炭土地基中打设盐桩，为泥炭土大孔隙中的自由水提供了良好的渗流通道，从而提高了泥炭土主固结变形速率；又由于氯化钠晶体的电离作用可以引起孔隙水向着其运动，并且晶体在溶解过程中表面形成高离子浓度的水膜，水膜周围产生的静电势与浓差电势可以吸引微孔隙水中的反离子，从而加快了微孔隙水向大孔隙中渗流的速率，进而就加快了泥炭土整个排水固结过程中的变形速率。本发明有效解决了传统的堆载预压法技术在处理泥炭土地基方面的不足。同时，该技术采用已有的砂桩施工工艺，操作简单；并且成桩材料为粗制海盐，成本低廉，应用空间广阔。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法，其特征在于，在泥炭土地基中打入若干盐桩，所述盐桩以粗制海盐为芯材；在泥炭土地基表面铺设水平排水砂垫层；在水平砂垫层上方构筑预压荷载层。
2.根据权利要求1所述的堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
(1)根据泥炭土层的位置和深度，确定盐桩打入深度；
(2)场地平整：对待处理的泥炭土地基进行平整，并同时在场地周边开挖出排水沟，用于预压过程中孔隙水的排出；
(3)钻孔定位：盐桩钻孔采用正三角形布置；
(4)打设盐桩：根据设计的钻孔点位将桩管打到设计深度，灌入粗制海盐直至灌满桩管，振动拔管的同时补灌海盐，保证盐桩顶部超出地基表面一定高度；
(5)铺设砂垫层：在场地内均匀铺设砂垫层；
(6)采用堆载预压法对待处理泥炭土层加压，施工结束。
3.根据权利要求2所述的堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法，其特征在于，在所述钻孔定位步骤中，所述的盐桩钻孔间距范围为3至4m。
4.根据权利要求2所述的堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法，其特征在于，在所述打设盐桩步骤中，所述盐桩的桩管内壁直径为7-12cm。
5.根据权利要求2所述的堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法，其特征在于，在所述打设盐桩步骤中，所述粗制海盐的粒径小于1cm。
6.根据权利要求2所述的堆载预压结合盐桩处理泥炭土地基的方法，其特征在于，在所述铺设砂垫层步骤中，所述砂垫层厚度为50-80cm。
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