CN111809603A - 一种高真空击密软地基处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高真空击密软地基处理方法，包括：步骤一、在施工区域的土体中插入真空管，真空管的上端用软管连接至抽真空设备，启动抽真空设备抽真空，对土体产生负压；步骤二、使用夯击设备在施工区域内对土体进行适能量夯击，以对土体的孔隙水产生正压，从而加速土体中水的排出；其中，所述真空管在需处理软土的整个厚度范围内都开设有排水孔，并在开设排水孔的长度范围内包覆滤布。由于所使用的真空管是在被处理土体的全部深度区域内开设排水孔，使得压力差排水的有效距离最短，在抽真空及夯击的同步作用下，排水效果更好，克服了原工法易形成“弹簧土”的质量通病，施工成本和施工周期都显著降低，并且施工质量可靠。

Description

一种高真空击密软地基处理方法
技术领域
本发明属于软地基处理技术领域，具体地说，是关于一种高真空击密软地基处理方法。
背景技术
随着经济的不断发展，世界各国的工业化区域多集中在沿海、沿江地带；而这些地带的土体结构多为软弱地基(软地基)，这种地基具有含水量高、渗透性差、承载力低的特点。在这种区域建设道路、厂房等，会因为沉降等因素带来风险，因此必须对软地基进行密实处理，以提高承载力，降低安全隐患。
高真空击密软地基处理方法(高真空击密法)是本案发明人原创的工法，该工法的施工要点包括：1、在施工区域的软土地基中插入真空管，真空管的上端连至抽真空设备，通过抽真空对土体中的孔隙水形成负压；2、利用夯击设备对施工区域进行适能量夯击，从而对土体中的孔隙水形成正压；3、在真空管抽真空形成的负压以及夯击形成的正压的叠加影响下，孔隙水可以较快排出。这一工法对于缩短施工周期、降低施工成本意义重大，近年来已被普遍采用。
目前业内使用的真空管，如图1所示，其在结构上是中空的钢管1，靠近前端的一段钢管的外壁上开设有若干个排水孔11，自真空管的前端往后，开孔段的长度通常30～50cm。抽真空排水时，真空管前端的开孔段套设滤布12，放入待处理软土中预先钻好的孔道中，真空管的外围填入粗砂形成砂井，真空管的上端用软管连接至抽真空设备，然后启动抽真空设备排水。
在长期的工程施工中，发明人发现，由于真空管仅在前端30～50cm的管段开设排水孔，导致其抽真空的影响范围较小，以真空管为中心，仅影响半径范围内有效，且集中于前端30～50cm的开孔区域周边，而抽出的水也主要是地下流动的自由水(即通常所说的地下水)，对于以分子作用力与土体颗粒结合的水则很难奏效；并且，真空管的影响半径范围小也容易引起“弹簧土”的情形，影响施工质量；此外，由于施工过程中需要填砂，也导致了施工成本较高，因此有必要加以改进。
发明内容
本发明的目的就在于改进现有高真空击密软地基处理方法所存在的上述缺点和不足，从而提供一种改进的软地基处理方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种改进的高真空击密软地基处理方法，包括以下步骤：
步骤一、在施工区域的土体中插入真空管，真空管的上端用软管连接至抽真空设备，启动抽真空设备抽真空，对土体产生负压；
步骤二、使用夯击设备在施工区域内对土体进行适能量夯击，以对土体的孔隙水产生正压，从而加速土体中水的排出；
其中，所述真空管在需处理软土的整个厚度范围内都开设有排水孔，并在开设排水孔的长度范围内包覆滤布。
为避免排水孔离被处理土体表面距离过近造成漏气而影响对土体的负压损失，优选的，所述真空管开设排水孔的区域为自真空管前端至距离被处理土体表面0.5～1米的区域。
根据本发明，在步骤二的夯击过程中，抽真空设备持续对真空管抽真空排水。
根据本发明优选实施例，所述步骤二的夯击施工重复2～5遍。
根据本发明的优选实施例，所述重复夯击的时间是在前一次夯击产生的孔隙水压力消散达到85％以上后。
根据本发明，所述在土体中插入真空管之前还包括对土体分层情况进行测试的步骤。
进一步的，根据土体分层情况的测试结果，在各层土体中插入不同长度的真空管，每层所插的真空管的开孔区域长度与相应土层的深度相匹配。
根据本发明，对于具有不同分层的软土地基，最上层真空管的开设排水孔的区域为自真空管前端至距离被处理土体表面0.5～1米的区域。
本发明的高真空击密软地基处理方法具有以下有益效果：
1、由于所使用的真空管是在被处理土体的全部深度区域内开设排水孔，使得压力差排水的有效距离最短，在抽真空以及夯击的同步作用下，压力差排水效果更好。
2、克服了原高真空击密法由于仅在真空管前端30～50cm的部位开孔所存在的排水效果差、无开孔区的软土易形成“弹簧土”的质量通病。
3、相比原高真空击密法，施工成本和施工周期都显著降低，并且施工质量更加稳定可靠。
附图说明
图1为原高真空击密法中所使用的真空管的示意图。
图2为本发明的高真空击密法所使用的真空管的示意图。
图3为实施例1的真空管分布示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的高真空击密软地基处理方法作进一步详细描述。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
实施例1
某沿湖工程，需处理土体的表层0～3米范围为吹填粉土；第二层2～7米为粉质粘土，渗透系数10-5cm/s；第三层为粉砂，地下水位埋深0.3～0.8米。
具体施工步骤如下：
首先，如图2所示，所选取的真空管20分3米管(短管)和7米管(长管)两种，短管采用Φ48钢管，并在短管下端2～2.5米的区域内钻Φ5的对穿孔(排水孔)21，对穿孔21的上下间距100mm；然后将钢管转动90°，在与原对穿孔21上下错位50mm的位置上钻Φ5的对穿孔21，对穿孔21的上下间距仍为100mm。这样开设排水孔21，因最上端的排水孔21距离土体表面还有0.5～1米的距离，不会因距离土体表面过近而造成漏气，可以有效避免对抽真空形成的土体负压造成损失。长管也采用Φ48钢管，因第二层软土深度2～7米，因此在长管下端5米区域内开设对穿孔，对穿孔的设置方式与短管相同。
分别在短管和长管的下端开孔长度区域包覆滤布，在施工区域打孔后无需填砂，直接插入真空管，真空管的上端伸出地表并用软管连接至水平卧管，经汇总后连接至抽真空设备；如图3所示，真空管按矩阵阵列形式排列，具体为：短管按3.5×8米的间距矩阵插设，长管按3.5×4米的间距矩阵插设；该间距满足夯击设备在真空管之间行进的要求。同一个点可同时插设长管和短管。
真空管插设完成后，启动抽真空设备，对被处理土体抽真空以形成负压；抽真空5～7天后，夯机入场，对被处理土体进行适能量夯击，夯击能量控制在3000KN·m，夯击点4×8米，每个点夯击3～5击；夯击过程中抽真空不停止。第一遍夯击完成后间隔5～7天，待空隙水压力消散达到85％以上，再进行第二遍夯击，夯击方式与第一遍夯击相同；再间隔5～7天，待空隙水压力消散达到85％以上，再进行第三遍夯击，夯击方式与第一遍夯击相同。
如此重复夯击施工3遍后，继续抽真空5～7天，拔除真空管；经检测，被处理土体的沉降量达到设计要求，此时结束施工，停止抽真空设备。
经测算，相比使用普通真空管+填砂的降水方式的高真空击密方法，采用本发明的特定真空管(无需填砂)的高真空击密软地基处理方法，其施工成本降低约20％，施工周期减少约15％，质量指标承载力比原高真空击密法提高15～20％，吹填土没处理前承载力40～50kPa，粉质粘土承载力30～40kPa，处理后采用常规的钻孔取样或CPT勘查进行检测，出具检测报告，承载力可达到100～120kPa，具有非常显著的经济和社会效益。
实施例2
某沿海工程，为沿海海汰，0～8米范围内为含水量高，渗透系数小的粘质粉土。
施工过程如下：
首先，选取长度为7米的真空管，采用Φ48钢管，钢管下端7米区域范围内钻对穿孔，对穿孔的设置方式与实施例1的真空管相同，真空管上端留0.5～1米的距离不开孔。
在真空管的下端开孔长度区域包覆滤布，在施工区域打孔后无需填砂，直接插入真空管，真空管的上端伸出地表并用软管连接至水平卧管，经汇总后连接至抽真空设备；真空管按矩阵阵列形式排列，具体为：按3.5×4.5米的间距矩阵插设；该间距满足夯击设备在真空管之间行进的要求。
真空管插设完成后，启动抽真空设备，对被处理土体抽真空以形成负压；抽真空5～7天后，夯机入场，对被处理土体进行适能量夯击，夯击能量控制在2800KN·m，夯击点4×8米，每个点夯击3～5击；夯击过程中抽真空不停止。第一遍夯击完成后间隔5～7天，待空隙水压力消散达到85％以上，再进行第二遍夯击，夯击方式与第一遍夯击相同；再间隔5～7天，待空隙水压力消散达到85％以上，再重复夯击施工。
如此重复夯击施工5遍后，继续抽真空5～7天，拔除真空管；经检测，被处理土体的沉降量达到设计要求，此时结束施工，停止抽真空设备。
经测算，相比使用普通真空管+填砂的降水方式的高真空击密方法，采用本发明的特定真空管(无需填砂)的高真空击密软地基处理方法，其施工成本降低约20％，施工周期减少约25％，质量指标承载力比原高真空击密法提高15～20％，粘质粉土未处理前承载力20～30kPa，处理后采用常规的钻孔取样或CPT勘查进行检测，出具检测报告，承载力可达到90～100kPa，具有非常显著的经济和社会效益。
实施例3
某海外电站建设工程，为围海造地工程，需要约200万m2的吹填3～5米厚的砂质粉土，海滩原状土为超过20米的粘土。
具体施工步骤如下：
首先，根据各个区域吹填的砂质粉土的不同厚度(3～5米)，表层(吹填砂质粉土)选取长度3～5米的短管，采用Φ48钢管，钢管前端至距离被处理土体表面约0.5～1米的处理深度区域全部开设对穿孔(排水孔)，开设方式与实施例1相同，并在开孔区域包覆滤布；深层(粘土)选取长度8米的长管，自表层的吹填砂质粉土以下厚度范围内全部开设排水孔，排水孔的形式与短管相同。长、短管按矩阵阵列形式排列，具体为：短管按4×8米的间距矩阵插设，长管按4×4米的间距矩阵插设；该间距满足夯击设备在真空管之间行进的要求。同一个点可同时插设长管和短管。
真空管插设完成后，启动抽真空设备，对被处理土体抽真空以形成负压；抽真空7～8天后，夯机入场，对被处理土体进行适能量夯击，夯击能量控制在4000KN·m，夯击点4×8米，每个点夯击5～7击；夯击过程中抽真空不停止。第一遍夯击完成后间隔5～7天，待空隙水压力消散达到85％以上，再进行第二遍夯击，夯击能量控制在4500KN·m，击数6～7击。
如此重复夯击施工2遍后，继续抽真空5～6天，拔除真空管，此时被处理土体的沉降量达到设计要求，此时结束施工，停止抽真空设备。
经检测，经上述方法处理后，土体承载力快速提高了3.5倍，从30～40kPa提升至120～140kPa，200万m2的软基处理仅用时4个月就全面竣工，且处理区域的深度范围内质量无缺陷，具有非常显著的经济和社会效益。

Claims (8)

1.一种高真空击密软地基处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、在施工区域的土体中插入真空管，真空管的上端用软管连接至抽真空设备，启动抽真空设备抽真空，对土体产生负压；
步骤二、使用夯击设备在施工区域内对土体进行适能量夯击，以对土体的孔隙水产生正压，从而加速土体中水的排出；
其中，所述真空管在需处理软土的整个厚度范围内都开设有排水孔，并在开设排水孔的长度范围内包覆滤布。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空管开设排水孔的区域为自真空管前端至距离被处理土体表面0.5～1米的区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤二的夯击过程中，抽真空设备持续对真空管抽真空排水。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二的夯击施工重复2～5遍。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述重复夯击的时间是在前一次夯击产生的孔隙水压力消散达到85％以上后。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在土体中插入真空管之前还包括对土体分层情况进行测试的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据土体分层情况的测试结果，在各层土体中插入不同长度的真空管，每层所插的真空管的开孔区域长度与相应土层的处理深度相匹配。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对于不同分层的软土地基，最上层真空管的开设排水孔的区域为自真空管前端至距离被处理土体表面0.5～1米的区域。
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