CN112227129A - 一种袋装钢渣砂井软基处理结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种袋装钢渣砂井软基处理结构及其施工方法，软基处理结构包括：钢渣砂垫层，其铺设于软土地基上，钢渣砂垫层从下往上依次包括下层钢渣砂垫层、土工格栅以及上层钢渣砂垫层；若干个袋装钢渣砂井，所有的袋装钢渣砂井均匀分布于软土地基上，每个袋装钢渣砂井内设有砂袋，且砂袋的上端向上延伸至钢渣砂垫层内；其中，砂袋为透水型砂袋，且砂袋内填充钢渣砂；路基填料层，其铺设于钢渣砂垫层的上方；以及超载预压填料层，其铺设于路基填料层的上方；还包括其施工方法。采用本发明软基处理结构和其施工方法，能够节约砂石资源，提高钢渣砂的利用率，提高软土地基的结构强度，减少地基沉降。

Description

一种袋装钢渣砂井软基处理结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及软基处理技术领域，特别涉及一种袋装钢渣砂井软基处理结构及其施工方法。

背景技术

软土具有压缩性大，抗剪强度低等特点，会对建成后的建筑产生较大的总沉降和不均匀沉降，从而影响上部结构的使用和安全，软土地基处理的目的是改善地基土的性质，减少沉降和不均匀沉降，保证结构物的正常使用。目前软基处理方法较多，袋装砂井是应用最广泛的软土地基处理方法之一，袋装砂井软土地基处理所采用的材料主要为优质砂，然而优质砂虽然可以起到很好的排水作用，但材料价格较贵，且我国的砂石资源呈过度开采状态，因此，寻找新的砂石替代资源越来越重要，而目前大部分固体废弃物资源，如钢渣砂却得不到充分利用，利用率较低。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种袋装钢渣砂井软基处理结构及其施工方法，从而克服现有的袋装砂井采用优质砂的价格较贵、过度开采，以及固体废弃物钢渣砂利用率低的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种袋装钢渣砂井软基处理结构，包括：钢渣砂垫层，其铺设于软土地基上，该钢渣砂垫层从下往上依次包括下层钢渣砂垫层、土工格栅以及上层钢渣砂垫层；若干个袋装钢渣砂井，所有的该袋装钢渣砂井均匀分布于所述软土地基上，每个所述袋装钢渣砂井内设有砂袋，且所述砂袋的上端向上延伸至所述钢渣砂垫层内；其中，所述砂袋为透水型砂袋，且所述砂袋内填充钢渣砂；路基填料层，其铺设于所述钢渣砂垫层的上方；以及超载预压填料层，其铺设于所述路基填料层的上方。

优选地，上述技术方案中，所述钢渣砂垫层的钢渣砂和每个所述砂袋内的钢渣砂均为陈化时间≥1年的钢渣细集料，所述钢渣细集料的粒径≤0.005m，浸水膨胀率＜0.02，细度模数＞2.7。

优选地，上述技术方案中，所有的所述袋装钢渣砂井的桩位呈梅花状布置，两个相邻所述袋装钢渣砂井的间距为1～1.5m，所述砂袋的直径为0.07～0.12m，所述砂袋的上端位于所述钢渣砂垫层内的长度≥0.3m，且所述砂袋的上端不超过所述下层钢渣砂垫层的顶面；其中，当所述软土地基的厚度≤20m时，所述袋装钢渣砂井的下端向下穿过所述软土地基，并穿设于所述软土地基底部的硬层中，当所述软土地基的厚度＞20m时，所述袋装钢渣砂井的长度根据设计长度确定。

优选地，上述技术方案中，所述砂袋由聚丙烯纺织布制成。

优选地，上述技术方案中，所述土工格栅的抗拉强度≥35KN/m，延伸率≤13％；其中，两个相邻所述土工格栅之间在受力方向的搭接长度≥0.3m，在非受力方向的搭接长度≥0.1m。

优选地，上述技术方案中，所述下层钢渣砂垫层的厚度和所述上层钢渣砂垫层的厚度均≥0.3m，且所述钢渣砂垫层向外延伸至所述路基填料层的两侧坡脚之外。

优选地，上述技术方案中，所述超载预压填料层的厚度＞1m。

一种袋装钢渣砂井软基处理结构的施工方法，包括以下步骤：

(1)地表处理：清理路基的地表，将路基地表上的坑穴填平压实，并在路基两侧开挖排水沟，排除路基范围内的地表水；

(2)铺筑下层钢渣砂垫层：在路基上铺筑下层钢渣砂垫层；

(3)桩位布设：当铺筑的下层钢渣砂垫层检查验收合格后，在路基的软土地基上标出每个袋装钢渣砂井的桩位；所述桩位呈梅花状布置，两个相邻袋装钢渣砂井的间距为1～1.5m；

(4)桩机就位：将桩机移至其中一个桩位上，使桩塔、桩管及桩位三线合一，并使桩管底部与桩位平面位置偏差在±0.15m之间，桩管的垂直度偏差≤1.5％；

(5)桩管沉管：将桩管打入软土地基中，桩管的沉管速度为1.5～2m/min，桩管的外部设有刻度，通过桩管的刻度确定沉管的深度；

(6)砂袋制作及沉入：桩管安装到位后，将砂袋灌满钢渣砂并封口；湿润桩管内壁，并将装满钢渣砂的砂袋放置于桩管内；

(7)拔出桩管：当砂袋安装到位后，拔取桩管，拔取桩管的速度为1～1.5m/min，且在拔取桩管的过程中，在桩管内注入水；

(8)桩机移位、砂袋袋头埋设：完成桩管的拔取后，将桩机移入下一个桩位上，将步骤(6)放入的砂袋袋头扶直，用钢渣砂垒实，并使砂袋的上端伸入钢渣砂垫层的长度≥0.3m；

(9)施工所有的袋装钢渣砂井：重复步骤(4)至步骤(8)，直至所有的袋装钢渣砂井全部完成施工；

(10)铺筑土工格栅：当所有的袋装钢渣砂井全部完成施工后，在上层钢渣砂垫层上铺筑土工格栅；

(11)铺筑上层钢渣砂垫层：当土工格栅完成铺筑后，在土工格栅上铺筑上层钢渣砂垫层；

(12)铺筑路基填料层和超载预压填料层：当上层钢渣砂垫层完成铺筑后，在上层钢渣砂垫层上依次铺筑路基填料层和超载预压填料层。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明软基处理结构的砂袋采用钢渣砂填充，而钢渣砂跟普通砂物理力学性能接近，在保证一定的级配条件下，钢渣砂具有良好的透水性能，且钢渣砂还具有一定的活性，随时间的发展，钢渣砂还会出现板结现象，提高集料的咬合力；因此，采用钢渣砂替代优质砂作为软土地基处理材料，不仅可以减少砂石开采，节约砂石资源，保护自然环境，还可以在一定程度上提高钢渣砂的利用率；且软土地基上铺筑钢渣砂垫层，且钢渣砂垫层内铺设有土工格栅，能够提高软土地基的结构强度，减少地基沉降。

2.本发明软基处理结构的施工方法简单方便，能够提高软土地基的结构强度，减少地基沉降，并提高其结构强度。

附图说明

图1是根据本发明的袋装钢渣砂井软基处理结构的结构示意图。

图2是根据本发明的砂袋中灌满钢渣砂的结构示意图。

主要附图标记说明：

1-袋装钢渣砂井，11-砂袋，12-钢渣砂，2-下层钢渣砂垫层，3-土工格栅，4-上层钢渣砂垫层，5-路基填料层，6-超载预压填料层。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1和图2显示了根据本发明优选实施方式的一种袋装钢渣砂井软基处理结构的结构示意图，该软基处理结构包括钢渣砂垫层、若干个袋装钢渣砂井1、路基填料层5以及超载预压填料层6。参考图1和图2，钢渣砂垫层铺设于软土地基上，钢渣砂垫层从下往上依次包括下层钢渣砂垫层2、土工格栅3以及上层钢渣砂垫层4；在软土地基上铺筑钢渣砂垫层，且钢渣砂垫层内铺设有土工格栅3，能够提高软土地基的结构强度，减少地基沉降。所有的袋装钢渣砂井1均匀分布于软土地基上，每个袋装钢渣砂井1内设有砂袋11，且砂袋11的上端向上延伸至钢渣砂垫层内；其中，砂袋11为透水型砂袋，且砂袋11内填充钢渣砂12；路基填料层5铺设于钢渣砂垫层的上方；超载预压填料层6铺设于路基填料层5的上方。采用本发明软基处理结构的砂袋11内采用钢渣砂12填充，而钢渣砂12跟普通砂物理力学性能接近，在保证一定的级配条件下，钢渣砂12具有良好的透水性能，且钢渣砂12还具有一定的活性，随时间的发展，钢渣砂12还会出现板结现象，提高集料的咬合力；因此，采用钢渣砂12替代优质砂作为软土地基处理材料，不仅可以减少砂石开采，节约砂石资源，维护自然环境，还可以在一定程度上提高钢渣砂的利用率。

参考图1和图2，优选地，钢渣砂垫层的钢渣砂12和每个砂袋11内的钢渣砂12均为陈化时间≥1年的钢渣细集料，钢渣细集料的粒径≤0.005m，浸水膨胀率＜0.02，细度模数＞2.7，即所采用的钢渣砂为中粗砂，透水性好，且膨胀率低；以使袋装钢渣砂井1和钢渣砂垫层分别构成软土地基的横向、纵向排水通道，从而使软土地基内的水通过横向、纵向排水通道排入地基外部。

参考图1，优选地，所有的袋装钢渣砂井1的桩位呈梅花状布置，且两个相邻袋装钢渣砂井1的间距为1～1.5m，砂袋11的直径为0.07～0.12m，砂袋11的上端位于钢渣砂垫层内的长度≥0.3m，且砂袋11的上端不超过下层钢渣砂垫层2的顶面，即砂袋11的上端不凸出下层钢渣砂垫层2的顶面；其中，当软土地基的厚度≤20m时，袋装钢渣砂井1的下端向下穿过软土地基，并穿设于软土地基底部的硬层中；当软土地基的厚度＞20m时，袋装钢渣砂井1的长度根据设计长度确定，其中，袋装钢渣砂井1的设计长度一般为5～30m。

参考图1和图2，优选地，砂袋11由聚丙烯纺织布制成，以提高其透水性能。

参考图1，优选地，土工格栅3的抗拉强度≥35KN/m，延伸率≤13％，土工格栅3的技术指标按《交通工程土工合成材料土工格栅》(JT/T480-2002)执行；其中，两个相邻土工格栅3之间在受力方向的搭接长度≥0.3m，在非受力方向的搭接长度≥0.1m。

参考图1，优选地，下层钢渣砂垫层2的厚度和上层钢渣砂垫层4的厚度均≥0.3m，以提高钢渣砂垫层的强度；其中，钢渣砂垫层向外延伸至路基填料层5的两侧坡脚之外，且钢渣砂垫层延伸出路基填料层5的坡脚之外的长度最好为1m。

参考图1，优选地，超载预压填料层6的厚度＞1m。

参考图1和图2，一种袋装钢渣砂井软基处理结构的施工方法，包括以下步骤：

(1)地表处理：清理路基的地表，即清理路基范围的垃圾、腐蚀土和地表种植土等杂物，将路基地表上的坑穴填平压实，并在路基两侧开挖排水沟，排除路基范围内的地表水。

(2)铺筑下层钢渣砂垫层2：在路基上铺筑下层钢渣砂垫层2，并平整下层钢渣砂垫层2。

(3)桩位布设：当铺筑的下层钢渣砂垫层2检查验收合格后，在路基的软土地基上标出每个袋装钢渣砂井1的桩位；其中，所有的桩位呈梅花状布置，且两个相邻袋装钢渣砂井1的间距为1～1.5m。

(4)桩机就位：将桩机移至其中一个桩位上，使桩塔、桩管及桩位三线合一，并使桩管底部与桩位平面位置偏差在±0.15m之间，桩管的垂直度偏差≤1.5％。

(5)桩管沉管：利用击振锤将桩管打入软土地基中，桩管的沉管速度为1.5～2m/min，其中，桩管的外部设有刻度，通过桩管的刻度确定沉管的深度。

(6)砂袋11制作及沉入：桩管安装到位后，采用灌砂机灌砂并辅以人工装砂的方式将砂袋11灌满钢渣砂12，先在灌砂机下让钢渣砂12在振动力作用下灌满砂袋11，然后再人工装砂加满拍实，使砂袋11内的灌砂率≥95％，灌砂完毕后用塑料带将砂袋11袋口捆绑结实，以封闭砂袋11袋口；湿润桩管内壁，并将装满钢渣砂12的砂袋11放置于桩管内，且在安装砂袋11时，砂袋11的袋口朝上设置。

(7)拔出桩管：砂袋11安装到位后，拔取桩管，拔取桩管的速度为1～1.5m/min，且在拔取桩管的过程中，在桩管内注入水，使桩管能够从孔内顺利拔出。

(8)桩机移位、砂袋11袋头埋设：完成桩管的拔取后，将桩机移入下一个桩位上，将步骤(6)放入的砂袋11袋头扶直，即将砂袋的上端扶直，用钢渣砂12垒实，并使砂袋11的上端伸入钢渣砂垫层的长度≥0.3m，且使砂袋11的上端不凸出下层钢渣砂垫层2的顶面。

(9)施工所有的袋装钢渣砂井1：重复步骤(4)至步骤(8)，直至所有的袋装钢渣砂井1全部完成施工，

(10)铺筑土工格栅3：当所有的袋装钢渣砂井1全部完成施工后，在上层钢渣砂垫层4上铺筑土工格栅3；相邻土工格栅之间在受力方向的搭接长度≥0.3m，在非受力方向的搭接长度≥0.1m，并沿路基横向方向，即路基的宽度方向，对土工格栅3搭接部分每隔1m用8号铁丝进行穿插连接，并在铺设的土工格栅3上，每隔1.5～2m用U型钉固定于下层钢渣砂垫层2上。

(11)铺筑上层钢渣砂垫层4：当土工格栅3完成铺筑后，在土工格栅3上铺筑上层钢渣砂垫层4；可采用自卸汽车将钢渣砂12运到路基边缘，再采用推土机将钢渣砂12按设计标高初平，并辅以人工配合平地机进行精平，并采用20T压路机静压，压实度≥90％。

(12)铺筑路基填料层5和超载预压填料层6：当上层钢渣砂垫层4完成铺筑后，在上层钢渣砂垫层4上依次铺筑路基填料层5和超载预压填料层6。其中，路基填料层5的施工按照《公路路基施工技术规范》(JTG/T 3610-2019)实施，进行分级填筑、碾压，每级荷载量与地基强度增长量相对应，加载过程中严格控制加载速度，以使路基中心每昼夜的沉降量≤0.015m，坡脚每昼夜的侧向位移≤0.008m，当发现地基有超过加载控制标准的异常表现时，及时采取措施，如暂停加载或卸载，待正常后再恢复加载等方式；超载预压填料层6的厚度＞1m，预压期≥8.5个月。预压结束后，卸载预压填料层6，卸载时，路基中心每个月的沉降量≤0.005m。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种袋装钢渣砂井软基处理结构，其特征在于，包括：

钢渣砂垫层，其铺设于软土地基上，该钢渣砂垫层从下往上依次包括下层钢渣砂垫层、土工格栅以及上层钢渣砂垫层；

若干个袋装钢渣砂井，所有的该袋装钢渣砂井均匀分布于所述软土地基上，每个所述袋装钢渣砂井内设有砂袋，且所述砂袋的上端向上延伸至所述钢渣砂垫层内；其中，所述砂袋为透水型砂袋，且所述砂袋内填充钢渣砂；

路基填料层，其铺设于所述钢渣砂垫层的上方；以及

超载预压填料层，其铺设于所述路基填料层的上方。

2.根据权利要求1所述的袋装钢渣砂井软基处理结构，其特征在于，所述钢渣砂垫层的钢渣砂和每个所述砂袋内的钢渣砂均为陈化时间≥1年的钢渣细集料，所述钢渣细集料的粒径≤0.005m，浸水膨胀率＜0.02，细度模数＞2.7。

3.根据权利要求1所述的袋装钢渣砂井软基处理结构，其特征在于，所有的所述袋装钢渣砂井的桩位呈梅花状布置，两个相邻所述袋装钢渣砂井的间距为1～1.5m，所述砂袋的直径为0.07～0.12m，所述砂袋的上端位于所述钢渣砂垫层内的长度≥0.3m，且所述砂袋的上端不超过所述下层钢渣砂垫层的顶面；其中，当所述软土地基的厚度≤20m时，所述袋装钢渣砂井的下端向下穿过所述软土地基，并穿设于所述软土地基底部的硬层中，当所述软土地基的厚度＞20m时，所述袋装钢渣砂井的长度根据设计长度确定。

4.根据权利要求1所述的袋装钢渣砂井软基处理结构，其特征在于，所述砂袋由聚丙烯纺织布制成。

5.根据权利要求1所述的袋装钢渣砂井软基处理结构，其特征在于，所述土工格栅的抗拉强度≥35KN/m，延伸率≤13％；其中，两个相邻所述土工格栅之间在受力方向的搭接长度≥0.3m，在非受力方向的搭接长度≥0.1m。

6.根据权利要求1所述的袋装钢渣砂井软基处理结构，其特征在于，所述下层钢渣砂垫层的厚度和所述上层钢渣砂垫层的厚度均≥0.3m，且所述钢渣砂垫层向外延伸至所述路基填料层的两侧坡脚之外。

7.根据权利要求1所述的袋装钢渣砂井软基处理结构，其特征在于，所述超载预压填料层的厚度＞1m。

8.一种如权利要求1所述的袋装钢渣砂井软基处理结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)地表处理：清理路基的地表，将路基地表上的坑穴填平压实，并在路基两侧开挖排水沟，排除路基范围内的地表水；

(2)铺筑下层钢渣砂垫层：在路基上铺筑下层钢渣砂垫层；

(3)桩位布设：当铺筑的下层钢渣砂垫层检查验收合格后，在路基的软土地基上标出每个袋装钢渣砂井的桩位；所述桩位呈梅花状布置，两个相邻袋装钢渣砂井的间距为1～1.5m；

(4)桩机就位：将桩机移至其中一个桩位上，使桩塔、桩管及桩位三线合一，并使桩管底部与桩位平面位置偏差在±0.15m之间，桩管的垂直度偏差≤1.5％；

(5)桩管沉管：将桩管打入软土地基中，桩管的沉管速度为1.5～2m/min，桩管的外部设有刻度，通过桩管的刻度确定沉管的深度；

(6)砂袋制作及沉入：桩管安装到位后，将砂袋灌满钢渣砂并封口；湿润桩管内壁，并将装满钢渣砂的砂袋放置于桩管内；

(7)拔出桩管：当砂袋安装到位后，拔取桩管，拔取桩管的速度为1～1.5m/min，且在拔取桩管的过程中，在桩管内注入水；

(8)桩机移位、砂袋袋头埋设：完成桩管的拔取后，将桩机移入下一个桩位上，将步骤(6)放入的砂袋袋头扶直，用钢渣砂垒实，并使砂袋的上端伸入钢渣砂垫层的长度≥0.3m；

(9)施工所有的袋装钢渣砂井：重复步骤(4)至步骤(8)，直至所有的袋装钢渣砂井全部完成施工；

(10)铺筑土工格栅：当所有的袋装钢渣砂井全部完成施工后，在上层钢渣砂垫层上铺筑土工格栅；

(11)铺筑上层钢渣砂垫层：当土工格栅完成铺筑后，在土工格栅上铺筑上层钢渣砂垫层；

(12)铺筑路基填料层和超载预压填料层：当上层钢渣砂垫层完成铺筑后，在上层钢渣砂垫层上依次铺筑路基填料层和超载预压填料层。

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