CN106958239A - 降水联合轻夯软土地基加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及降水联合轻夯软土地基加固方法，在地基表面铺设31～50cm透水层，然后在需要加固的软土地层中插入轻型井点管持续进行真空降水，通过预先设定夯击能量和夯击次数进行夯击使地基土产生动力排水固结，完成对软土地基的加固处理。与现有技术相比，本发明为工业建筑地坪的软土地基处理提供了新的实用方法，实际造作简单易行，在经济技术指标上具有明显的优势。

Description

降水联合轻夯软土地基加固方法

技术领域

本发明涉及地基处理领域，尤其是涉及一种降水联合轻夯软土地基加固方法。

背景技术

作为现代工业的重要组成部分，我国工业建筑面临旺盛的市场需求，尤其在沿江沿海的软土地区，更是在快速发展中。例如物流仓储对于建筑地坪有着特殊的要求，需要满足多层存储货架在满负荷状态下地面具有良好的平整度，否则可能会引起存储货架的倾斜或者配送货物叉车的运行不稳定。因此，工业建筑地坪的软土地基处理非常重要。

目前对于工业建筑地坪的软土地基处理方法主要有：换填法、超载预压法、搅拌桩复合地基法、夯击密实法等。就目前情况看，每种方法各有优缺点，换填法方便可行，但是只能适用于浅层的软土地基处理，处理厚度不宜超过2m；超载预压法可以有效的处理软土地基沉降问题，但是需要的工期很长，对于有工期要求的工程来说是不适合的；水泥搅拌桩复合地基加固软土效果明显，施工工期短，但费用高且施工质量很难控制。因此，对于在长三角、珠三角地区、环渤海地区和我国其他沿海一带广泛发育深厚的软土地层，需求经济合理，施工快捷的软土地基处理方法是制约物流仓储建筑地坪建设的一个技术难题。基于工业建筑地坪对地基强度和变形要求的特点，这种建筑地坪所承受的荷载并不大，通常在50kPa以内，主要是对变形，特别是不均匀变形有着比较高的要求。

中国专利CN102644264A公开了一种采用软基轻夯加固软土地基的方法，首先在天然地基表面铺设20～30cm透水层，通过预先设定的夯击能量和夯击次数，使得一定深度处的地基土产生固结，在纵横两个方向上每隔10～20m设置一条排水沟，同时在排水沟的交点处还可设置集水井，以便及时排除积水。在天然地基处理达到要求后，再填筑土方至预定设计标高，然后在填土表面铺设20～30cm透水层，通过预先设定的夯击能量和夯击次数，使得填土层压实，并可以使其下卧的软弱地基土进一步固结。该方法虽然达到了预期加固效果，缩短了一定的工期，但还是有一些不足之处：

1、由于该方法采用夯实、回填和再夯实的分层作业，导致工序繁多和产生交叉施工，造成施工工期较长，一般需50～60天。

2、该方法采用明沟排水，是一种被动排水方法，需根据土层的超孔隙水压力消散情况确定每两遍之间的施工间歇期，从而造成施工工期较长。

3、在夯击过程中易产生挤土变形，特别是填筑土方后的第二次夯击，夯击变形易使排水通道堵塞，同时由于长距离明沟排水，都造成排水不畅，使上部土层含水量增加，在多次夯击过程中形成难以处理的“橡皮土”。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够再次缩短工期、控制夯击效果和提高夯击质量的降水联合轻夯软土地基加固方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

降水联合轻夯软土地基加固方法，采用以下步骤：

(1)地基土回填一次性回填至设计所需标高，再在地基回填土表面铺设31～50cm透水层，透水层由碎石、粗砂或者建筑颗粒废料构成。本方法减少了施工工序，减免了交叉施工作业，使工期较之前专利缩短约一半的施工时间；

(2)在需要加固的软土地层中采用主动的降排水工作，即插入轻型井点管持续进行真空降水，通过预先设定夯击能量和夯击次数进行夯击使地基土产生动力排水固结，夯击产生的超孔隙水压力在其产生范围处即进行消散排除，缩短排水路径，减少地基土固结所需的时间，从而完成对软土地基的加固处理，具体采用以下方法：

(2-1)按一定的间距在需要加固的软土地层中插入轻型井点管进行抽真空降排水，采用低能量强夯的方法进行地基夯实；

(2-2)经过超孔隙水压力消散期后，采用更高一级的夯击能再进行地基夯实，消散期期间真空降水持续进行；

(2-3)在经过超孔隙水压力消散期后，采用更高一级的夯击能再进行地基夯实，逐步提高加固深度，消散期期间真空降水持续进行；

(2-4)真空降水持续进行，经过超孔隙水压力消散期后拔除全部真空管，然后对整个场地进行夯实，完成对软土地基的加固处理。

步骤(2-1)中插入轻型井点管的间距为4.0m～7.0m，轻型井点管在整个场地均匀布置，在地基处理过程中不间断的持续进行真空降水。

对地基进行夯实时采用的夯击能量根据加固深度和土质条件通过强夯设备进行软基轻夯、变量多遍的试夯来确定，夯击加固影响深度参照梅纳德(Ménard)公式计算，夯击次数由夯击贯入度控制。具体来说，步骤(2-1)中对地基进行夯实时采用的夯击能量1000kN·m～1500kN·m。步骤(2-2)中对地基进行夯实时采用的夯击能量1500kN·m～2000kN·m。步骤(2-3)中对地基进行夯实时采用的夯击能量1800kN·m～2400kN·m。步骤(2-4)中对地基进行夯实时采用的夯击能量800kN·m～1200kN·m。

与现有技术相比，本发明结合多种地基处理手段的特点，根据地坪荷载和地基条件采用真空降水联合低能量夯实的地基处理方式来控制软土地基沉降。在天然地基或填土层表面铺设一层透水层，其次再在需要加固的软土地层中插入轻型井点管持续进行真空降水，有效地保证了浅部土层动力排水固结的加固效果，真正可以形成具有工程价值的硬壳层，起到应力扩散的效果。对于各土层的加固效果也有定量的检测指标控制，天然地基主要通过静载荷试验或加固前后的静力触探曲线对比分析；要求夯击后地基土层的强度应满足设计施工要求。从而达到缩短施工工期，减小工后沉降或差异沉降的目的，并可以显著降低地基处理的费用。因此，不仅经济技术指标上具有明显的优势，而且社会效益也非常明显。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

某物流仓储建筑地坪平面尺寸为长200m，宽100m，地面标高4.50m左右，第一层素填土厚度为1.0m，第二层粉质粘土厚度为2.0m，第三层淤泥质粉质粘土厚度为7～8m，建筑地坪承受的设计荷载为30kPa。设计要求5m内地基承载不小于100kPa，压缩模量不小于4MPa。通过本发明所提出的地基处理方法进行处理，以满足该物流仓储建筑地坪的承载力和变形要求。

对于该物流仓储建筑地坪的地基处理方式具体如下：

第一步：在场地表面铺设一层31～50cm透水层，透水层以碎石、粗砂或建筑颗粒废料为主，铺设完成后平整压实。

第二步：在场地表面插入真空井点管，井点管深度为5m，井点管管距为4m×7m，井点管管壁下部2.5m布置抽气孔，抽气孔外面包置相应的滤布。井点管下部2.5m外回填粗砂，上部2.5m采用粘土封孔。

第三步：在真空井点管连接全部全成后，对所有井点管抽真空排水，持续进行5-7天后进行第一遍夯击，夯击过程中真空井点降水持续进行。第一遍夯击能为1500kN·m。

第四步：第一遍夯击完成后进行场地平整，在5-7天间歇期后进行第二遍夯击，整个施工过程中真空井点降水持续进行。第二遍夯击能为1800kN·m。

第五步：第二遍夯击完成后进行场地平整，在5-7天间歇期后进行第三遍夯击，整个施工过程中真空井点降水持续进行。第三遍夯击能为2000kN·m。

第六步：第三遍夯击完成后，真空井点降水持续进行，在5-7天间歇期后开始井点管拆除。

第七步：井点管拆除后进行场地平整，然后进行第四遍夯击，第四遍夯击能为1000kN·m。

第八步：四遍夯击全部完成后，对整个场地进行整平压实。

经检测工后承载力特征值达到120kPa，5m内当量压缩模量达到4MPa。场地不均匀沉降基本消除，工后沉降也符合设计要求。

采用真空井点降水联合低能量夯击的软土地基处理方法，同时根据工程的实际情况及地质条件确定好夯击能量和夯击终止条件，夯击能量根据加固深度和土质条件通过试夯来确定，夯击加固影响深度可参照梅纳德(Ménard)公式估算，夯击次数由夯击贯入度控制即可达到满意的效果。本发明为工业建筑地坪的软土地基处理提供了新的实用方法，有着很好的经济效益和应用前景。

实施例2

降水联合轻夯软土地基加固方法，采用以下步骤：

(1)地基土回填一次性回填至设计所需标高，再在地基回填土表面铺设31cm透水层，透水层由碎石、粗砂或者建筑颗粒废料构成。本方法减少了施工工序，减免了交叉施工作业，使工期较之前专利缩短约一半的施工时间；

(2)在需要加固的软土地层中采用主动的降排水工作，即插入轻型井点管持续进行真空降水，通过预先设定夯击能量和夯击次数进行夯击使地基土产生动力排水固结，夯击产生的超孔隙水压力在其产生范围处即进行消散排除，缩短排水路径，减少地基土固结所需的时间，从而完成对软土地基的加固处理，对地基进行夯实时采用的夯击能量根据加固深度和土质条件通过强夯设备进行软基轻夯、变量多遍的试夯来确定，夯击加固影响深度参照梅纳德(Ménard)公式计算，夯击次数由夯击贯入度控制，具体采用以下方法：

(2-1)在需要加固的软土地层中插入轻型井点管进行抽真空降排水，相邻轻型井点管的间距为4.0m，轻型井点管在整个场地均匀布置，在地基处理过程中不间断的持续进行真空降水，控制夯击能量1000kN·m进行地基夯实；

(2-2)经过超孔隙水压力消散期后，采用更高一级的夯击能再进行地基夯实，夯击能量1500kN，消散期期间真空降水持续进行；

(2-3)在经过超孔隙水压力消散期后，采用更高一级的夯击能再进行地基夯实，夯击能量1800kN·m，逐步提高加固深度，消散期期间真空降水持续进行；

(2-4)真空降水持续进行，经过超孔隙水压力消散期后拔除全部真空管，然后对整个场地进行夯实，夯击能量800kN·m，完成对软土地基的加固处理。

。具体来说，步骤(2-1)中对地基进行夯实时采用的～1500kN·m。步骤(2-2)中对地基进行夯实时采用的·m～2000kN·m。步骤(2-3)中对地基进行夯实时采用的～2400kN·m。步骤(2-4)中对地基进行夯实时采用的～1200kN·m。

实施例3

降水联合轻夯软土地基加固方法，采用以下步骤：

(1)地基土回填一次性回填至设计所需标高，再在地基回填土表面铺设50cm透水层，透水层由碎石、粗砂或者建筑颗粒废料构成。本方法减少了施工工序，减免了交叉施工作业，使工期较之前专利缩短约一半的施工时间；

(2)在需要加固的软土地层中采用主动的降排水工作，即插入轻型井点管持续进行真空降水，通过预先设定夯击能量和夯击次数进行夯击使地基土产生动力排水固结，夯击产生的超孔隙水压力在其产生范围处即进行消散排除，缩短排水路径，减少地基土固结所需的时间，从而完成对软土地基的加固处理，对地基进行夯实时采用的夯击能量根据加固深度和土质条件通过强夯设备进行软基轻夯、变量多遍的试夯来确定，夯击加固影响深度参照梅纳德(Ménard)公式计算，夯击次数由夯击贯入度控制，具体采用以下方法：

(2-1)在需要加固的软土地层中插入轻型井点管进行抽真空降排水，相邻轻型井点管的间距为7.0m，轻型井点管在整个场地均匀布置，在地基处理过程中不间断的持续进行真空降水，控制夯击能量1500kN·m进行地基夯实；

(2-2)经过超孔隙水压力消散期后，采用更高一级的夯击能再进行地基夯实，夯击能量2000kN，消散期期间真空降水持续进行；

(2-3)在经过超孔隙水压力消散期后，采用更高一级的夯击能再进行地基夯实，夯击能量2400kN·m，逐步提高加固深度，消散期期间真空降水持续进行；

(2-4)真空降水持续进行，经过超孔隙水压力消散期后拔除全部真空管，然后对整个场地进行夯实，夯击能量120kN·m，完成对软土地基的加固处理。

Claims (9)

1.降水联合轻夯软土地基加固方法，其特征在于，采用以下步骤：

(1)在地基表面铺设31～50cm的透水层，

(2)在需要加固的软土地层中插入轻型井点管持续进行真空降水，通过预先设定夯击能量和夯击次数进行夯击使地基土产生动力排水固结，完成对软土地基的加固处理。

2.根据权利要求1所述的降水联合轻夯软土地基加固方法，其特征在于，步骤(2)具体采用以下方法：

(2-1)按一定的间距在需要加固的软土地层中插入轻型井点管进行抽真空降排水，采用低能量强夯的方法进行地基夯实；

(2-2)经过超孔隙水压力消散期后，采用更高一级的夯击能再进行地基夯实，消散期期间真空降水持续进行；

(2-3)在经过超孔隙水压力消散期后，采用更高一级的夯击能再进行地基夯实，逐步提高加固深度，消散期期间真空降水持续进行；

(2-4)真空降水持续进行，经过超孔隙水压力消散期后拔除全部真空管，然后对整个场地进行夯实，完成对软土地基的加固处理。

3.根据权利要求2所述的降水联合轻夯软土地基加固方法，其特征在于，步骤(2-1)中插入轻型井点管的间距为4.0m～7.0m，轻型井点管在整个场地均匀布置，在地基处理过程中不间断的持续进行真空降水。

4.根据权利要求2所述的降水联合轻夯软土地基加固方法，其特征在于，对地基进行夯实时采用的夯击能量根据加固深度和土质条件通过强夯设备进行软基轻夯、变量多遍的试夯来确定，夯击加固影响深度参照梅纳德(Ménard)公式计算，夯击次数由夯击贯入度控制。

5.根据权利要求2或4所述的降水联合轻夯软土地基加固方法，其特征在于，步骤(2-1)中对地基进行夯实时采用的夯击能量1000kN·m～1500kN·m。

6.根据权利要求2或4所述的降水联合轻夯软土地基加固方法，其特征在于，步骤(2-2)中对地基进行夯实时采用的夯击能量1500kN·m～2000kN·m。

7.根据权利要求2或4所述的降水联合轻夯软土地基加固方法，其特征在于，步骤(2-3)中对地基进行夯实时采用的夯击能量1800kN·m～2400kN·m。

8.根据权利要求2或4所述的降水联合轻夯软土地基加固方法，其特征在于，步骤(2-4)中对地基进行夯实时采用的夯击能量800kN·m～1200kN·m。

9.根据权利要求1所述的降水联合轻夯软土地基加固方法，其特征在于，所述的透水层由碎石、粗砂或者建筑颗粒废料构成。