CN106567379A - 人工排降水、垫层、低能量置换强夯浅层地基加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人工排降水垫层低能量置换强夯浅层地基加固方法，其主要施工步骤包括：1)清表、场地平整；2)测量定位；3)人工排降水，可采用人工真空井点降水；4)铺设500mm～1000mm厚山皮石或砂砾等垫层；5)低能量强夯置换施工，采用“先强夯置换，两遍点夯，一遍满夯”的形式，先采用柱锤冲击成孔，分层填料分层冲扩挤密成置换墩体。强夯置换点完成后，再采用“两遍点夯，一遍满夯”的形式进行强夯直至完成；6)强夯的监测和检测。该发明对浅层地基土加固效果显著，造价低廉，实用性强。尤其适用于地下水埋深较浅、浅层地基土承载力较低、施工机械无法安全行走的大面积处理区域的浅层加固且地基承载力要求不大于80KPa的工程。

Description

人工排降水、垫层、低能量置换强夯浅层地基加固方法

技术领域

本发明是一种人工排降水、垫层、低能量置换强夯浅层地基加固方法，属于固定建筑技术领域。

背景技术

地基处理作为建设领域重要的环节，直接影响工程的效果、经济造价及工期。由于土地资源的匮乏，填海造地的工程日愈增多，滨海相、养殖水塘、水稻地等用地被征用后也用作建设场地。这类场地具有土质软弱，压缩性大、欠固结、地下水位埋深较浅、施工时机械行走困难等特点。对这种软弱地基土，通常有换填法、真空堆载预压法、抛石挤淤法、水泥土搅拌桩、强夯法等。这些方法都有其优缺点，如换填法其优点是施工工艺简单、处理效果好、变形较小等特点，缺点是对大面积软土其工程量大、经济造价高、弃土消纳不环保等；如抛石挤淤法其优点施工简单方便、快捷，缺点是适用条件要求较高、采石、运输困难等；而水泥土搅拌桩优点是适用范围广、施工速度较快、处理深度较深，缺点是造价相对较高、成桩质量较难控制等。目前处理软土工程较常用的地基处理方法是真空堆载预压法，该方法具有处理效果好、可操作性强、相对环保等特点，但施工周期较长，一般要半年以上的堆载时间。强夯法处理此类场地具有工期较短、工艺简单、造价较低等优点，但对于地下水位较浅的地基土孔隙水消散时间较长，地基土强度增长速度较慢等。

以上所述的软弱土地基，其地基承载力和沉降不能满足使用地坪、上部结构设计等要求，亦无法满足施工机械设备和现场运行车辆安全行走的要求，对后期工程建设的开展施工带来很大的影响。为能更高效、经济、缩短施工工期，本发明提出的人工排降水垫层小能量置换强夯方法，对以上所述地层的处理具有明显优势，主要体现在：采用人工排降水，降低地下水位，减少强夯时所产生的超静孔隙水压力影响，加速排水固结；表层铺设垫层，保护施工机械的安全施工、增加排水通道、加强表层地基强度；置换墩及强夯施工，置换墩体形成排水通道，与井点降水、垫层、排水沟形成联合排水系统，置换软弱土体，挤密墩间土，减小土体孔隙率，大大提高了浅层地基土的压缩模量及地基承载力。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种人工排降水、垫层、低能量置换强夯浅层地基加固方法，其目的是针对浅表层地基土承载力低、地下水位埋较浅、欠固结的软弱地基土，将工程场地处理成满足地基承载力和机械设备安全行驶的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提出了一种种人工排降水、垫层、低能量置换强夯浅层地基加固方法，所述浅层地基(1)是指地下水埋深0～2米、表层存在约3.0米厚且承载力不大于80KP a地基土的工程场地，其特征在于：该方法的施工步骤如下：

步骤一、清表、场地平整

清除工程场地表层有机质等其他杂物，场地局部高差较大的土包、低洼小坑应平整至同一标高；

步骤二、测量定位

在工程场地中定位、放线、设立相对高程点、坐标点；

步骤三、人工排降水

采用真空轻型井点降水法和开挖排水沟明排降水法进行联合降水；

步骤四、铺设垫层(4)

在工程场地上铺设500mm～1000mm厚的垫层(4)，垫层(4)的材料为硬质骨料，所述硬质骨料为山皮石、中粗砂砾、级配砂石或建筑砖块，其粒径不大于50cm且不应影响桩基施工为宜；

步骤五、低能量置换强夯施工

采用“先强夯置换，两遍点夯，一遍满夯”的形式进行强夯施工，其中：

强夯置换是用柱锤冲击成孔，柱锤直径0.8～1.5m，孔的深度应大于浅层地基的深度约30cm，孔的布置采用梅花型布点，所述梅花型布点包括横向成行排列的孔Ⅰ(7)，横向和纵向相邻的孔Ⅰ(7)之间相互垂直(间距随现场处理面积、形状作调整)，该间距ⅠL1为4～8m×4～8m，所述梅花型布点还包括在相邻两行孔Ⅰ(7)中间的横向成行排列的孔Ⅱ(8)，横向和纵向相邻的孔Ⅱ(8)之间同孔Ⅰ(7)，该间距ⅡL2为4～8m×4～8m，纵向排列的孔Ⅱ(8)位于相邻纵向排列的孔Ⅰ(7)中间；

在孔中分层填料、分层冲扩挤密形成夯扩墩体(5)，夯扩墩体(5)直径1.2～2m，填料为山皮石、中粗砂砾、级配砂石、建筑砖块、块石中的一种或几种的混合料；

在强夯置换完成后进行场地推平施工，两遍点夯是指第一遍夯点在每一行的孔Ⅰ形成的夯扩墩体中间，第二遍夯点在每一行的孔Ⅱ形成的夯扩墩体(4)中间，以上点夯形成的夯击坑内需回填硬质骨料至设计夯后标高，且当前后两击的夯沉量满足规范要求时点夯完成，移至下一夯点施工，如此循环直至两遍点夯完成；

一遍满夯是两遍点夯完成后，对工程场地进行满夯施工，该施工按搭印不小于1/3夯锤(6)直径完成满夯。

填料所采用山皮石和建筑砖块最大粒径<30cm，山皮石石头含量≥50％，含泥量小于5％，中粗砂砾的含泥量小于3％，粒径0.25～5.0mm。

真空轻型井点降水法采用“围降+点降”布置；

两遍点夯中的点夯能量为800～1500KN.m，夯击数2-6击。

第一遍点夯、第二遍点夯、满夯施工的间隔时间按土中超静孔隙水压力和孔隙水的消散程度达到85％以上为计。

上述施工过程中，通过监测地下水位变化、强夯施工引起的超孔隙水压力、孔隙水消散时间信息，优化低能量强夯施工参数，确保施工质量，施工完成后进行对工程场地的地基进行检测。

本发明基于浅层地基土，其无法满足地基承载力要求及机械设备正常行走的条件下，在场地处理区内摊铺垫层，采用低能量强夯置换，在软弱土体内形成夯扩置换墩体，使浅层地基土得以挤压密实和浅层置换，对地下水埋深较浅场地，先采用真空轻型井点降水法和开挖排水沟明排降水法进行联合降水，再进行摊铺垫层及后续方法施工。本发明可有效地加固浅层地基土，提高地基承载力，满足后期机械设备行走和场地的使用要求，具工艺简单，工期短，造价经济等特点。本发明主要有以下几个特点：

(1)在表层铺设垫层，先采用强夯置换工艺，对土体冲扩挤密，并形成夯扩置换墩体，后进行低能量强夯施工，形成浅部硬壳层，有效提高了浅层地基承载力。

(2)适用于浅层软弱土的处理，浅层地基承载力较低，土质软弱，不能满足施工机械设备安全行走的场地，通过此施工工艺，可有效提高浅层地基承载力，满足现场施工场地的要求，具造价较低、施工工艺简单、工期短等优点。

(3)对地下水埋深较浅场地，采用真空轻型井点降水法和开挖排水沟明排降水法进行联合降水，并充分考虑了地下水类型、埋藏深度、富水条件、土性、密实状态、地下水补给条件等综合因素，提高排降水效率，地基处理加固更有效；

(4)“先强夯置换，后低能量强夯”的夯击加固方式，使得地基能够达到足够的密实程度，加固过程中采用了山皮石、中粗砂砾、级配砂石或建筑砖块等硬质骨料进行置换，更使得地基稳定、稳固。

清表、场地平整施工时，应清除工程场地表层有机质等其他杂物，清表厚度依据场地杂物堆积厚度确定，一般为20～40cm，根据场区表层地基土承载力，选择适宜的机械设备清理或人工进行清理，确保机械的行驶安全。

铺设垫层材料为硬质骨料，其透水性好，选料可因地制宜，含泥量小于5％，级配良好；其粒径5cm粗骨料含量不小于40％；

地下水埋深较浅场地，采用真空轻型井点降水法、开挖排水沟明排降水进行联合降水，视处理区域范围内地下水类型、埋藏深度、富水条件、土性、密实状态、地下水补给条件综合确定人工排、降水工艺，对地下水水位埋深大于2.0m以上的场地，可不采用人工排降水措施。对地下水埋深较浅场地，先进行人工排降水措施降低地下水位，所述真空轻型井点降水法井点采用“围降+点降”布置，处理区域范围较大时，分块、分区域降水，围降阻截外渗水源，点降抽吸处理区域内地下水；所述开挖排水沟明排降水为处理区域内及外围开挖排水明沟使水体顺利排出处理区外。

低能量置换强夯施工前，需进行现场小区试夯试验，通过试验最终确定夯击能量、锤击数、填料量、置换深度等参数。

置换范围为处理场地区域，强夯范围按建筑物外边线外扩不小于5.0m。为保证强夯置换施工，场地四周回填范围须满足要求，具体要求如示意图图1所示。

强夯施工期间，通过监测地下水位变化、强夯施工引起的超孔隙水孔压力、孔隙水消散时间信息，优化低能量强夯施工参数，确保施工质量；强夯检测按照国家相关规范及设计要求，进行强夯地基检测。

附图说明

图1为本发明所述方法的流程图

图2为本发明所述方法处理工程场地的剖面图

图3为本发明所述方法中柱锤冲击成孔的布置示意图

图中：1-浅层地基，2-轻型井点降水井，3-排水沟，4-垫层，5-夯扩墩体，6-夯锤，7-孔Ⅰ，8-孔Ⅱ。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明方法作进一步地详述：

参见附图1～3所示，该种人工排降水、垫层、低能量置换强夯浅层地基加固方法中，所述浅层地基1是指地下水埋深0～2米、表层存在约3.0米厚且承载力不大于80KP a地基土的工程场地，其特征在于：该方法的施工步骤如下：

步骤一、清表、场地平整

清除工程场地表层有机质等其他杂物，清表厚度依据场地杂物堆积厚度确定，一般为20～40cm，根据场区表层地基土承载力，选择适宜的机械设备清理或人工进行清理，场地局部高差较大的土包、低尘小坑应平整至同一标高；

步骤二、测量定位

在工程场地中定位、放线、设立相对高程点、坐标点；

步骤三、人工排降水

对工程场地先进行人工排降水施工，人工排降水采用轻型井点降水井2、开挖排水沟3的明排降水法进行联合降水，轻型井点降水井2采用“围降+点降”布置；

步骤四、铺设垫层4

在工程场地上铺设500mm～1000mm厚的垫层4，垫层4的材料为硬质骨料，所述硬质骨料为山皮石、中粗砂砾、级配砂石或建筑砖块，填料所采用山皮石和建筑砖块最大粒径<30cm，山皮石石头含量≥50％，含泥量小于5％，中粗砂砾的含泥量小于3％，粒径0.25～5mm；

步骤五、低能量置换强夯施工

采用“先强夯置换，两遍点夯，一遍满夯”的形式进行强夯施工，其中：

强夯置换是用柱锤冲击成孔，柱锤直径0.8～1.5m，孔的深度应大于浅层地基的深度约30cm，孔的布置采用梅花型布点，所述梅花型布点包括横向成行排列的孔Ⅰ7，横向和纵向相邻的孔Ⅰ7之间相互垂直(间距随现场处理面积、形状作调整)，该间距ⅠL1为4～8m×4～8m，所述梅花型布点还包括在相邻两行孔Ⅰ7中间的横向成行排列的孔Ⅱ8，横向和纵向相邻的孔Ⅱ8之间的间距同孔Ⅰ7，该间距ⅡL2为4～8m×4～8m，纵向排列的孔Ⅱ8位于相邻纵向排列的孔Ⅰ7中间；

在孔中分层填料、分层冲扩挤密形成夯扩墩体5，夯扩墩体5直径1.2～2m，填料为山皮石、中粗砂砾、级配砂石、建筑砖块、块石中的一种或几种的混合料；

在强夯置换完成后进行场地推平施工，两遍点夯是指第一遍夯点在每一行的孔Ⅰ形成的夯扩墩体中间，第二遍夯点在每一行的孔Ⅱ形成的夯扩墩体4中间，以上点夯形成的夯击坑内需回填硬质骨料至设计夯后标高，且当前后两击的夯沉量差满足规范要求时点夯完成，移至下一夯点施工，如此循环直至两遍点夯完成，两遍点夯中的点夯能量为800～1500KN.m，夯击数2-6击；

一遍满夯是两遍点夯完成后，对工程场地进行满夯施工，该施工按搭印不小于1/3夯锤6直径完成满夯。

第一遍点夯、第二遍点夯、满夯施工的间隔时间按土中超静孔隙水压力和孔隙水的消散程度达到85％以上为计。

上述施工过程中，通过监测地下水位变化、强夯施工引起的超孔隙水压力、孔隙水消散时间信息，优化低能量强夯施工参数，确保施工质量，施工完成后进行对工程场地的地基进行检测。

与现有技术相比，本发明方法工艺简单、工期短、造价经济，地基得到很好的密实加固，能有效达到设计要求，施工方便高效。

Claims (5)

1.一种人工排降水、垫层、低能量置换强夯浅层地基加固方法，所述浅层地基(1)是指地下水埋深0～2米、表层存在约3.0米厚且承载力不大于80KP a地基土的工程场地，其特征在于：该方法的施工步骤如下：

步骤一、清表、场地平整

清除工程场地表层有机质等其他杂物，场地局部高差较大的土包、低洼小坑应平整至同一标高；

步骤二、测量定位

在工程场地中定位、放线、设立相对高程点、坐标点；

步骤三、人工排降水

采用真空轻型井点降水法和开挖排水沟明排降水法进行联合降水；

步骤四、铺设垫层(4)

在工程场地上铺设500～1000mm厚的垫层(4)，垫层(4)的材料为硬质骨料，所述硬质骨料为山皮石、中粗砂砾、级配砂石或建筑砖块，其粒径不大于50cm且应不影响桩基施工为宜；

步骤五、低能量置换强夯施工

采用“先强夯置换，两遍点夯，一遍满夯”的形式进行强夯施工，其中：

强夯置换是用柱锤冲击成孔，柱锤直径0.8～1.5m，成孔的深度大于浅层地基的深度约30cm，孔的布置采用梅花型布点，所述梅花型布点包括横向成行排列的孔Ⅰ(7)，横向和纵向相邻的孔Ⅰ(7)之间相互垂直(间距随现场处理面积、形状作调整)，该间距ⅠL1为4～8m×4～8m，所述梅花型布点还包括在相邻两行孔Ⅰ(7)中间的横向成行排列的孔Ⅱ(8)，横向和纵向相邻的孔Ⅱ(8)之间的间距同孔Ⅰ(7)，该间距ⅡL2为4～8m×4～8m，纵向排列的孔Ⅱ(8)位于相邻纵向排列的孔Ⅰ(7)中间；

在孔中分层填料、分层冲扩挤密形成夯扩墩体(5)，夯扩墩体(5)直径1.2～2m，填料为山皮石、中粗砂砾、级配砂石、建筑砖块、块石中的一种或几种的混合料；

在强夯置换完成后进行场地推平施工，两遍点夯是指第一遍夯点在每一行的孔Ⅰ形成的夯扩墩体中间，第二遍夯点在每一行的孔Ⅱ形成的夯扩墩体(4)中间，以上点夯形成的夯击坑内需回填硬质骨料至设计夯后标高，且当前后两击的夯沉量满足规范要求时点夯完成，移至下一夯点施工，如此循环直至两遍点夯完成；

一遍满夯是两遍点夯完成后，对工程场地进行满夯施工，该施工按搭印不小于1/3夯锤(6)直径完成满夯。

2.根据权利要求1所述的人工排降水、垫层、低能量置换强夯浅层地基加固方法，其特征在于：填料所采用山皮石和建筑砖块最大粒径<30cm，山皮石石头含量≥50％，含泥量小于5％，中粗砂砾的含泥量小于3％，粒径0.25～5.0mm。

3.根据权利要求1所述的人工排降水、垫层、低能量置换强夯浅层地基加固方法，其特征在于：真空轻型井点降水法采用“围降+点降”布置。

4.根据权利要求1所述的人工排降水、垫层、低能量置换强夯浅层地基加固方法，其特征在于：两遍点夯中的点夯能量为800～2000KN.m，夯击数2-6击。

5.根据权利要求1所述的人工排降水、垫层、低能量置换强夯浅层地基加固方法，其特征在于：第一遍点夯、第二遍点夯、满夯施工的间隔时间按土中超静孔隙水压力和孔隙水的消散程度达到85％以上为计。