CN108277794A - 一种吹填软土地基真空动力固结复合排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吹填软土地基真空动力固结复合排水系统，解决了现有技术不能有效降低夯前水位和显著提高软土地基深层软土强度的问题。在200毫米厚的级配碎石初始结合层（3）上间隔地设置有复合竖向排水管体（2），复合竖向排水管体（2）内设置有竖向排水芯管（9），在竖向排水芯管（9）的外侧壁与复合竖向排水管体（2）的内侧壁之间设置有管状滤膜（10），竖向排水芯管（9）的顶端连接有水平真空抽水管（8）和真空抽水泵（7），在200毫米厚的级配碎石初始结合层（3）的顶面上的两相邻的复合竖向排水管体（2）之间设置有钉型夯锤（12）。经处理后的软基土体工后沉降可控、地基承载力提高明显。

Description

一种吹填软土地基真空动力固结复合排水系统

技术领域

本发明涉及一种软土地基处理系统，特别涉及一种大面积深厚吹填软土地基的真空动力固结复合排水系统。

背景技术

目前，我国沿海地区经济建设发展迅速，在滩涂上吹填造地以解决工业用地不足，是目前普遍采用的方法。滩涂上吹填造地区域的土体主要有以下特点：原状土体主要体现为淤泥或淤泥质软土，呈现出抗剪强度低、压缩性大、孔隙比大、含水量高、流变性强和渗透性差的结构特点；吹填土的物质成分比较复杂，多数为疏浚淤泥、粘土或粉土，具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低和渗透系数小的软塑到流塑结构状态。因此，地基的大变形和稳定问题是该土体处理时急需要解决的中心问题。常规的软土地基处理方法有堆载预压法、真空预压法、动力固结法、动力排水固结法等方法，这些软土地基的处理方法存在提高软基土体地基承载能力有限、地基有效加固深度较小、沉降差异过大、设别要求严格、施工成本昂贵、施工耗时较长等问题。目前，急需开发一种能够充分满足高含水率上覆吹填土的软地基处理强度及变形要求的固结处理系统及方法，该方法能有效降低夯前水位，显著提高软土地基深层软土强度，并且施工应当方便快捷。

发明内容

本发明提供了一种吹填软土地基真空动力固结复合排水系统，解决了现有技术不能有效降低夯前水位和显著提高软土地基深层软土强度的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种吹填软土地基真空动力固结复合排水系统，包括原状软土层，在原状软土层上设置有200毫米厚的级配碎石初始结合层，在200毫米厚的级配碎石初始结合层上间隔地设置有复合竖向排水管体，复合竖向排水管体内设置有竖向排水芯管，在复合竖向排水管体的管体侧壁上设置有进水口，在竖向排水芯管的管体侧壁上设置有吸水口，在竖向排水芯管的外侧壁与复合竖向排水管体的内侧壁之间设置有管状滤膜，竖向排水芯管的顶端连接有水平真空抽水管，水平真空抽水管的另一端是与真空抽水泵连接在一起的；复合竖向排水管体是呈矩阵形式布设的，相邻的两复合竖向排水管体之间的间距为8-12米；在200毫米厚的级配碎石初始结合层的顶面上的两相邻的复合竖向排水管体之间设置有钉型夯锤，钉型夯锤是呈圆钉形状，钉型夯锤的上部圆柱体的直径为2-3米，钉型夯锤的下部圆柱体的直径为1-1.5米。

在200毫米厚的级配碎石初始结合层上，按从下到上的顺序，依次设置有双向增强水平格栅和150毫米厚的级配碎石二次结合层；在150毫米厚的级配碎石二次结合层上设置有吹填土层。

复合竖向排水管体的顶端与吹填土层的顶面之间的距离为100-200毫米；

一种吹填软土地基真空动力固结复合排水系统及施工工艺，包括以下步骤：

第一步、制作复合竖向排水管体，根据地基处理深度，取长度比地基处理深度长200毫米的管作为复合竖向排水管体的外管，在该外管的管壁上间隔地加工出进水口，根据地基处理深度，取长度比地基处理深度长200毫米的管作为竖向排水芯管，在竖向排水芯管的管壁上间隔地加工出吸水口，将竖向排水芯管插入到复合竖向排水管体的外管中，并在竖向排水芯管的外侧壁与复合竖向排水管体的内侧壁之间设置有管状滤膜；

第二步、在原状软土层上铺设200毫米厚的级配碎石初始结合层；

第三步、采用人工或机械方式，在级配碎石初始结合层上插设制作好的复合竖向排水管体，复合竖向排水管体的下端插入到地基处理的设计深度，复合竖向排水管体的顶端要高于级配碎石初始结合层的顶面150毫米；复合竖向排水管体呈矩阵形式设置，相邻两水平真空抽水管之间的间距为8-12米；

第四步、将各竖向排水芯管的顶端通过水平真空抽水管连通在一起，然后再与真空抽水泵连接在一起；；

第五步、进行初次真空降排水作业，当原状软土层的土体固结度达到40%，并且超孔隙水压力消除达到85%时，通过钉型夯锤对土体进行夯击能动力固结，夯击力为6000千牛/每平方米，直至原状软土层的土体固结度达到80%为止；

第六步、回填平整夯坑，拆除水平真空抽水管和真空抽水泵，完成初次真空动力排水固结，形成下卧硬壳层，实现了软基土体的大变形动力排水固结；

第七步、在级配碎石初始结合层上的土体面层铺设双向增强水平格栅和150毫米厚的级配碎石二次结合层；

第八步、向上提升复合竖向排水管体，使复合竖向排水管体的顶端高于级配碎石二次结合层的顶面150毫米，将各复合竖向排水管体的顶端通过水平真空抽水管连通在一起后与真空抽水泵连接在一起，进行二次真空降排水作业；

第九步、当吹填土层固结度达到60%，并且超孔隙水压力消除达到85%时，通过钉型夯锤对土体进行低能动力固结，夯击力为2000千牛/每平方米，直至吹填土层的土体固结度达到90%，将夯坑回填平整，拆除水平真空抽水管和真空抽水泵，拔出复合竖向排水管体，封闭地基排水管孔，完成二次真空动力排水固结，实现软土的小变形动力排水固结；

第十步、用推土机对处理后的软土地基区域进行场地平整，平整后进行动力碾压和静力碾压。

复合竖向排水管体的口径为70毫米。

本发明能够有效实现具有深厚软土层的吹填土地基的排水固结，工期缩短、造价合理，且经处理后的软基土体工后沉降可控、地基承载力提高明显。

附图说明

图1是本发明在主视方向上的结构示意图；

图2是本发明在俯视方向上的结构示意图；

图3是图2中的A-A向剖视图；

图4是本发明的竖向抽水套管2的结构示意图；

图5是本发明的钉型夯锤12的结构示意图；

图6是本发明的钉型夯锤12在附视方向上的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种吹填软土地基真空动力固结复合排水系统，包括原状软土层1，在原状软土层1上设置有200毫米厚的级配碎石初始结合层3，在200毫米厚的级配碎石初始结合层3上间隔地设置有复合竖向排水管体2，复合竖向排水管体2内设置有竖向排水芯管9，在复合竖向排水管体2的管体侧壁上设置有进水口11，在竖向排水芯管9的管体侧壁上设置有吸水口，在竖向排水芯管9的外侧壁与复合竖向排水管体2的内侧壁之间设置有管状滤膜10，竖向排水芯管9的顶端连接有水平真空抽水管8，水平真空抽水管8的另一端是与真空抽水泵7连接在一起的；复合竖向排水管体2是呈矩阵形式布设的，相邻的两复合竖向排水管体2之间的间距为8-12米；在200毫米厚的级配碎石初始结合层3的顶面上的两相邻的复合竖向排水管体2之间设置有钉型夯锤12，钉型夯锤12是呈圆钉形状，钉型夯锤12的上部圆柱体的直径为2-3米，钉型夯锤12的下部圆柱体13的直径为1-1.5米，在钉型夯锤12上设置有出水通孔14。复合竖向排水管体2的横距为9米，纵距为9米，复合竖向排水管体2的外径为0.07米。

在200毫米厚的级配碎石初始结合层3上，按从下到上的顺序，依次设置有双向增强水平格栅4和150毫米厚的级配碎石二次结合层5；在150毫米厚的级配碎石二次结合层5上设置有吹填土层6。

复合竖向排水管体2的顶端与吹填土层6的顶面之间的距离为100-200毫米；

一种吹填软土地基真空动力固结复合排水系统及施工工艺，包括以下步骤：

第一步、制作复合竖向排水管体2，根据地基处理深度，取长度比地基处理深度长200毫米的管作为复合竖向排水管体2的外管，在该外管的管壁上间隔地加工出进水口11，根据地基处理深度，取长度比地基处理深度长200毫米的管作为竖向排水芯管9，在竖向排水芯管9的管壁上间隔地加工出吸水口，将竖向排水芯管9插入到复合竖向排水管体2的外管中，并在竖向排水芯管9的外侧壁与复合竖向排水管体2的内侧壁之间设置有管状滤膜10；

第二步、在原状软土层1上铺设200毫米厚的级配碎石初始结合层3；

第三步、采用人工或机械方式，在级配碎石初始结合层3上插设制作好的复合竖向排水管体2，复合竖向排水管体2的下端插入到地基处理的设计深度复合竖向排水管体2的顶端要高于级配碎石初始结合层3的顶面150毫米；复合竖向排水管体2呈矩阵形式设置，相邻两水平真空抽水管8之间的间距为8-12米；

第四步、将各竖向排水芯管9的顶端通过水平真空抽水管8连通在一起，然后再与真空抽水泵7连接在一起；；

第五步、进行初次真空降排水作业，每个复合竖向排水管体2的真空降排水径向影响范围为一圆形区域15，当原状软土层1的土体固结度达到40%，并且超孔隙水压力消除达到85%时，通过钉型夯锤12对土体进行夯击能动力固结，高能夯击力为6000千牛/每平方米，直至原状软土层1的土体固结度达到80%为止，本步骤采用“一次插拔、持续降水、一降一夯、多次夯击”的工艺特征；每个钉型夯锤12的动力固结径向影响范围为另一圆形区域16。

第六步、回填平整夯坑，拆除水平真空抽水管8和真空抽水泵7，完成初次真空动力排水固结，形成下卧硬壳层，实现了软基土体的大变形动力排水固结；

第七步、在级配碎石初始结合层3上的土体面层铺设双向增强水平格栅4和150毫米厚的级配碎石二次结合层5；

第八步、向上提升复合竖向排水管体2，使复合竖向排水管体2的顶端高于级配碎石二次结合层5的顶面150毫米，将各复合竖向排水管体2的顶端通过水平真空抽水管8连通在一起后与真空抽水泵7连接在一起，进行二次真空降排水作业；

第九步、当吹填土层6固结度达到60%，并且超孔隙水压力消除达到85%时，通过钉型夯锤12对土体进行低能动力固结，夯击力为2000千牛/每平方米，直至吹填土层6的土体固结度达到90%，将夯坑回填平整，拆除水平真空抽水管8和真空抽水泵7，拔出复合竖向排水管体2，封闭地基排水管孔，完成二次真空动力排水固结，实现软土的小变形动力排水固结；

第十步、用推土机对处理后的软土地基区域进行场地平整，平整后进行动力碾压和静力碾压。

复合竖向排水管体2的口径为70毫米。

Claims (3)

1.一种吹填软土地基真空动力固结复合排水系统，包括原状软土层（1），在原状软土层（1）上设置有200毫米厚的级配碎石初始结合层（3），其特征在于，在200毫米厚的级配碎石初始结合层（3）上间隔地设置有复合竖向排水管体（2），复合竖向排水管体（2）内设置有竖向排水芯管（9），在复合竖向排水管体（2）的管体侧壁上设置有进水口（11），在竖向排水芯管（9）的管体侧壁上设置有吸水口，在竖向排水芯管（9）的外侧壁与复合竖向排水管体（2）的内侧壁之间设置有管状滤膜（10），竖向排水芯管（9）的顶端连接有水平真空抽水管（8），水平真空抽水管（8）的另一端是与真空抽水泵（7）连接在一起的；复合竖向排水管体（2）是呈方形布设的，相邻的两复合竖向排水管体（2）之间的间距为8-12米；在200毫米厚的级配碎石初始结合层（3）的顶面上的两相邻的复合竖向排水管体（2）之间有钉型夯锤（12），钉型夯锤（12）是呈圆钉形状，钉型夯锤（12）的上部圆柱体的直径为2-3米，钉型夯锤（12）的下部圆柱体（13）的直径为1-1.5米。

2.根据权利要求1所述的一种吹填软土地基真空动力固结复合排水系统，其特征在于，在200毫米厚的级配碎石初始结合层（3）上，按从下到上的顺序，依次设置有双向增强水平格栅（4）和150毫米厚的级配碎石二次结合层（5）；在150毫米厚的级配碎石二次结合层（5）上设置有吹填土层（6）。

3.根据权利要求2所述的一种吹填软土地基真空动力固结复合排水系统，其特征在于，复合竖向排水管体（2）的顶端与吹填土层（6）的顶面之间的距离为100-200毫米。