CN113463673A - 高真空系统联合击密法地基处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种高真空系统联合击密法地基处理方法及装置。其中高真空系统联合击密法地基处理方法，包括在地基的周边设置止水墙；向地基中插入第一管道和第二管道，并在地基的表面覆盖隔水膜；通过射流泵与第一管体连接进行射流，用于推动地基中的水向下流动，通过真空泵与第二管体连接进行抽真空，用于将地基中的水抽出；然后对地基表层的第一夯点进行夯击，再对与第一夯点间隔设置的第二夯点进行夯击，然后对第一夯点再次进行夯击；然后将第一管体和第二管体拆除，并对拆除第一管体和第二管体后的地基进行满夯，能够使地基加固的比较牢固，避免了工后沉降和道路结构层被破坏的问题。

Description

高真空系统联合击密法地基处理方法及装置

技术领域

本公开涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种高真空系统联合击密法地基处理方法及装置。

背景技术

传统的地基处理方法有水泥搅拌桩法和浅层换填。水泥搅拌桩法施工整体能够满足道路施工的要求，但由于受施工水平的限制，深层搅拌桩质量较难控制，处理后的地基均匀性较差，且水泥搅拌桩的抗剪强度低。浅层换填法施工属于浅层加固，只能提高路基表层的承载力，换填层以下的软弱土层得不到加固，使用过程中还会有较大的工后沉降，对道路结构层造成破坏。尤其对于地处长江流域沉积带，施工范围内的土层为粉质黏土及黏土，上层滞水及承压水丰富的地区，更容易出现工后沉降，对道路结构层造成破坏的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种高真空系统联合击密法地基处理方法及装置。

本公开提供了一种高真空系统联合击密法地基处理方法，所述方法包括：

在地基的周边设置止水墙，防止所述地基外的地下水流入地基中；

向所述地基中插入第一管道和第二管道，并在地基的表面覆盖隔水膜；

通过射流泵与第一管体连接进行射流，用于推动所述地基中的水向下流动；通过真空泵与第二管体连接进行抽真空，用于将所述地基中的水抽出；

对地基表层的第一夯点进行夯击，再对与所述第一夯点间隔设置的第二夯点进行夯击，然后再对第一夯点进行夯击；

将所述第一管体和所述第二管体拆除；

对拆除所述第一管体和所述第二管体后的地基进行满夯。

可选的，对地基表层的第一夯点进行夯击，再对与所述第一夯点间隔设置的第二夯点进行夯击，然后再对第一夯点进行夯击的步骤包括：在夯击的过程中所述真空泵持续进行抽真空。

可选的，对地基表层的第一夯点进行夯击，再对与所述第一夯点间隔设置的第二夯点进行夯击，然后再对第一夯点进行夯击的步骤包括：对所述第一夯点进行夯击，且夯击能量为800kN.m～1200kN.m；

3-5天后，对所述第二夯点进行夯击，且夯击能量为1800kN.m～2000kN.m；

3-5天后，再对所述第一夯点进行夯击，且夯击能量为2000kN.m～2300kN.m。

可选的，对拆除所述第一管体和所述第二管体后的地基进行满夯的步骤包括：满夯时的夯击能量为800kN.m～1200kN.m，且夯点之间部分重叠。

可选的，所述对经过三次夯击的地基进行满夯的步骤之后，所述方法包括：在经过满夯的地基的表层铺设水泥层，并进行固化压实。

可选的，在地基的周边设置止水墙，防止所述地基外的地下水流入地基中的步骤包括：在所述地基的两侧挖排水沟，通过真空泵抽真空时抽出的水流出排水沟中；

所述排水沟中放入过滤部件，所述排水沟中的水通过过滤部件过滤后流入集水井中。

本公开还提供了一种高真空系统联合击密法地基处理装置，用于对地基进行处理，包括：

第一管体，所述第一管体的第一端伸入所述地基中，所述第一管体的第二端连接有射流泵；

第二管体，所述第二管体的第一端伸入所述地基中，所述第二管体的第二端连接有真空泵；

所述第一管体伸入所述地基的深度高于所述第二管体伸入所述地基的深度，所述射流泵推动所述地基中的水向下流动，且所述地基中的水通过所述真空泵抽出。

可选的，所述第二管体通过第二连接管与所述中空泵连接，所述第二连接管铺设在所述地基表面；

所述第一管体通过第一连接管与所述射流泵连接，所述第一连接管铺设在所述第二连接管上方。

可选的，所述第一管体通过第一软管与所述第一连接管连接，所述第二管体通过第二软管与所述第二连接管连接。

可选的，所述高真空系统联合击密法地基处理装置还包括排水沟，所述排水沟位于所述地基的两侧，所述真空泵的出水端位于所述排水沟中；所述排水沟内部设置有过滤部件。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供的高真空系统联合击密法地基处理方法，包括在地基的周边设置止水墙，防止地基外的地下水流入地基中，避免影响施工。向地基中插入第一管道和第二管道，并在地基的表面覆盖隔水膜，避免在施工过程中空气中的水分被抽到地基中。通过射流泵与第一管体连接进行射流，用于推动地基中的水向下流动，与此同时，通过真空泵与第二管体连接进行抽真空，用于将地基中的水抽出。然后对地基表层的第一夯点进行夯击，第一夯点夯击完成之后，再对与第一夯点间隔设置的第二夯点进行夯击，第二夯点夯击完成之后，然后对第一夯点再次进行夯击，使第一夯点的深度与第二夯点的深度基本相同。然后将第一管体和第二管体拆除，并对拆除第一管体和第二管体后的地基进行满夯，能够使地基加固的比较牢固，避免了工后沉降和道路结构层被破坏的问题。

本公开实施例提供的高真空系统联合击密法地基处理装置用于对地基进行处理，其包括第一管体和第二管体，第一管体的第一端伸入地基中，第一管体的第二端连接有射流泵，第二管体的第一端伸入地基中，第二管体的第二端连接有真空泵；第一管体伸入地基的深度高于第二管体伸入地基的深度，射流泵推动地基中的水向下流动，且地基中的水通过真空泵抽出。由于本装置最终的目的是为了将地基中的水抽出，如果只有真空泵抽水的话存在抽水效果不理想的问题，地基上层的水不容易被抽出或抽出时间比较长，而本申请通过射流泵推动地基上层的水向下流动，然后再通过真空泵抽出，具有抽出效率高的优点，有助于地基加固，进而避免了工后沉降和道路结构层被破坏的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例所述的高真空系统联合击密法地基处理方法的工艺流程图；

图2为本公开实施例所述的高真空系统联合击密法地基处理装置铺设后的俯视图；

图3为本公开实施例的高真空系统联合击密法地基处理时的满夯击密平面布置图；

图4为本公开实施例所述的高真空系统联合击密法地基处理装置铺设后的剖面图；

图5为地基夯击完成后的剖视图。

其中，

100、地基；101、第一夯点；102、第二夯点；200、水泥层；1、第一管体；2、第二管体；3、射流泵；4、真空泵；5、第二连接管；6、第一连接管；7、第一软管；8、第二软管；9、排水沟；10、过滤部件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1-图5所示，本公开实施例提供的高真空系统联合击密法地基处理方法，具体包括：

S101、地基100的周边设置止水墙，防止地基100外的地下水流入地基100中，避免影响施工。

S102、向地基100中插入第一管道和第二管道，并在地基100的表面覆盖隔水膜，避免在施工过程中空气中的水分被抽到地基100中。

S103、通过射流泵3与第一管体1连接进行射流，用于推动地基100中的水向下流动，与此同时，通过真空泵4与第二管体2连接进行抽真空，用于将地基100中的水抽出。

S104、对地基100表层的第一夯点101进行夯击，第一夯点101夯击完成之后，再对与第一夯点101间隔设置的第二夯点102进行夯击，第二夯点102夯击完成之后，然后对第一夯点101再次进行夯击，使第一夯点101的深度与第二夯点102的深度基本相同。

S105、将第一管体1和第二管体2拆除。

S106、对拆除第一管体1和第二管体2后的地基100进行满夯，能够使地基100加固的比较牢固，避免了工后沉降和道路结构层被破坏的问题。

其中，高真空击密法地基100处理方法是一种快速加固软土地基100的技术，具体的工艺流程是高真空排水-击密的多遍循环，来增加动力排水固结效果。由于两道工序的有机结合、相互作用，巧妙地解决了软土超孔隙水压力消散及强夯容易使软土形成“弹簧土”等关键问题，通过人为在土层中制造的“压差”(击密产生的超孔隙水压力为“正压”，高真空产生的为“负压”)来快速消散超孔隙水压力，使软土中的水快速排出。由于采用高真空排水，使击密效果大大提高，从而使被处理的土体形成一定厚度的超固结“硬壳层”，由于“硬壳层”的存在，使得表层荷载有效扩散，减少了因荷载不均匀产生的不均匀沉降。其主要原理包括两点：压力差理论和超固结硬壳层理论。

上述的高真空击密法是一种快速加固软土地基的新技术，属于动力主动排水固结法。首先是对高含水量的松软土进行高真空强制排水，在高真空强制排水的作用下土体中形成“负压”，可有效减小土的饱和度或土中的初始孔隙水压力，提高夯击能量，增加夯击效率，同时减小土中的超孔隙水压力。在一段时间的高真空强制排水后，进行强夯击密施工，强夯击密在土体中产生的超孔隙水压力为“正压”，与高真空排水形成的负压形成比较大的压力差，其数值一般大于1个大气压。对于渗透系数较小的软土，在适当夯能的作用下，土中出现的微裂缝可增加土的渗透性能，产生的超孔隙水压力在再一次真空“压差”的作用下可进一步增加排水效果。为此，本公开提出进行多遍高真空击密排水最终以达到降低地基100(饱和松软土)的含水量，提高密实度和承载力，减少地基100工后沉降和差异沉降量。

此外，上述的高真空击密法地基处理属于物理加固方法，对场地无污染，是环境零污染的绿色方法。而且处理后的地基100有利于其他管线施工开挖，可有效减少管线开挖的支护费用。同时该施工过程是信息化施工过程，在施工前期对场地进行摸探，施工过程中的每个阶段进行含水量、静力触探、施工沉降、真空度、夯击能量等指标跟踪监测，以达到最佳的地基100处理效果。本技术是结合周边已建设完成的黄冈大道，并总结施工实践经验，将施工过程中的关键技术进行汇总而形成的。该技术的形成，能够提高施工效率，加强施工质量控制，同时，为国内类似地质条件下的地基100处理施工积累了宝贵经验，推进了高真空击密法地基处理施工相关方面的标准化规范形成与系统性研究，具有显著的社会效益和经济效益。

上述步骤S101中，施工之前先放样定位，确定地基100处理范围。对场地进行试开挖，确定地下水情况。试开挖坑尺寸长*宽*深等于8m*5m*2.5m,并将试坑内水采用挖机斗舀掉坑内的积水后埋设水位观测标尺，并每隔1小时观测1次水位，填写水位监测记录表并绘制变化曲线。

其中，由于施工场地会存在透水层，在地基100处理区域四周增设一道隔水薄膜止水墙，隔水薄膜埋设在透水层以下50cm，以加强隔水措施，确保地基100处理效果。采用两台挖机配合开挖和回填，边开挖、边铺膜、边回填，确保在塌方之前能够埋上隔水薄膜。隔水薄膜铺设时，为防止渗水，两端隔水薄膜之间确保有不小于30cm的搭接宽度，防止衔接处渗水。

另外，根据要求的整平高程开挖整平场地，因场地水量丰富，开挖后工作面土方沥水晾晒2～3天，去除工作面淤泥和多余土方，进行场地整平。场地整平开挖后，进行地基100处理前的静力触探试验，了解土层的初始状态。

需要说明的是，在地基100的两侧挖排水沟9，通过真空泵4抽真空时抽出的水流出排水沟9中，即在场地边界处开挖符合要求的排水沟9，排水沟9深度不小于0.5m，为加强排水，在排水沟9内增加集水井，集水井底部埋深约4.5m。在集水井中设置水泵，将场地内真空管排水汇集到排水沟9内，定期将水抽至附近的排水沟9内，排水沟9内确保没有长时间、大量积水。而且排水沟9中放入过滤部件10，排水沟9中的水通过过滤部件10过滤后流入集水井中。

上述步骤S102中，通过安装设备将第一管体1和第二管体2埋入地基100中。根据土层的分布情况采用深层和浅层高真空管分层布置，第二管体2(深管，也为真空管)的长度为5m～6m，间距为3.5m～4.0m，一般情况下第二管体2的长度为6m，间距为3.5m。第一管体1(浅管)的长度为3m～4m，间距为3.5m～4.0m，一般情况下第一管体1的长度为3m，间距为3.5m。第一管体1和第二管体2的材质均采用Φ32的钢管，其下部进水孔包裹两层尼龙漏膜，为防止滤网损坏，在第一管体1和第二管体2放入前，应认真检查，以保证滤网完好。第一管体1通过第一连接管6与射流泵3连接，第二管体2通过第二连接管5与中空泵连接，第一连接管6和第二连接管5为卧管，卧管采用Φ50PVC管。第一管体1和第二管体2分别与两个水平卧管采用内缠钢丝软管连接，连接的接头应严密，形成纵横联通的两组排水通道。一组排水通道与真空泵组连接，另一组排水通道与射流泵3连接，形成整个场地的排水系统。排水系统完成后，开动真空排水系统调试。

其中，第一管道和第二管道埋完之后，在地基100的表面覆盖隔水膜，避免在施工过程中空气中的水分被抽到地基100中。

上述步骤S103中，通过射流泵3与第一管体1连接进行射流，用于推动地基100中的水向下流动；通过真空泵4与第二管体2连接进行抽真空，用于将地基100中的水抽出。可以先开启射流泵3，几分钟之后再开启真空泵4，保证连续抽水，并准备双电源，正常出水规律为“先大后小，先浑后清”。然后在运行过程中应经常观察，如出现不出水等异常情况，应立即检查管路是否漏气、真空管是否堵塞，发现情况后及时纠正，若情况严重时要求拔除真空管重新埋设。

另外，第一遍排水将地下水位降至地基100处理工作面以下2m，保证场地表层积水、泥泞状态有明显改善。

上述步骤S104中，由于先对地基100表层的第一夯点101进行夯击，再对与第一夯点101间隔设置的第二夯点102进行夯击，然后再对第一夯点101进行夯击，目的是为了提高地基100的牢固性，但在夯击的过程中有部分水会从地基100的松软土中被挤出，因此在夯击的过程中射流泵3会持续进行射流，真空泵4也持续进行抽真空，提高排水效率，提高地基100的密实度和承载力，减少地基100工后沉降和差异沉降量。

其中，通过夯击锤对第一夯点101进行夯击时，夯击能量为800kN.m～1200kN.m，夯坑深度为30cm～50cm，一般情况下夯击能量为1000kN.m，夯坑深度为40cm，可根据土质具体情况微调，以没有明显的隆起量为宜。3-5天后，对第二夯点102进行夯击，且夯击能量为1800kN.m～2000kN.m，一般情况下夯击能量可以为1800kN.m，夯击次数为2次。如果遇到雨期，现场排水系统则加强排水，做到场地内无积水、无浸泡。然后3-5天后，再对第一夯点101进行夯击，夯击能量为2000kN.m～2300kN.m，一般情况下夯击能量为2000kN.m，夯击次数为2次。

需要说明的是，第三次强夯密击之后，进行持续降水，一般情况下降水三遍，每遍3～7天，待孔压消散达85％以上，推平场地，进行场地低能梁满夯。

上述步骤S105中，通过拆除设备将第一管体1和第二管体2拆除。

上述步骤S106中，满夯时通过夯击锤进行夯击，满夯时的夯击能量为800kN.m～1200kN.m，一般情况下夯击能量为800kN.m，夯击次数为1次，且夯点之间部分重叠，一般为锤印搭接1/4锤径。

然后在上述步骤S106之后，在经过满夯的地基100的表层铺设水泥层200，并进行固化压实。由于地基100的浅部的粉质粘土具有亲水性，为了防止交工后降雨和后续管道施工对场地造成扰动，对浅部的粉质粘土进行水泥土表层固化处理，固化厚度50cm，水泥用量6～8％。固化处理后采用压路机碾压，进一步地加固地基100，避免了工后沉降和道路结构层被破坏的问题。

如图4所示，本公开实施例提供的高真空系统联合击密法地基处理装置用于对地基100进行处理，其包括第一管体1和第二管体2，第一管体1的第一端伸入地基100中，第一管体1的第二端连接有射流泵3，第二管体2的第一端伸入地基100中，第二管体2的第二端连接有真空泵4；第一管体1伸入地基100的深度高于第二管体2伸入地基100的深度，射流泵3推动地基100中的水向下流动，且地基100中的水通过真空泵4抽出。由于本装置最终的目的是为了将地基100中的水抽出，如果只有真空泵4抽水的话存在抽水效果不理想的问题，地基100上层的水不容易被抽出或抽出时间比较长，而本申请通过射流泵3推动地基100上层的水向下流动，然后再通过真空泵4抽出，具有抽出效率高的优点，有助于地基100加固，进而避免了工后沉降和道路结构层被破坏的问题。

在一些实施例中，第二管体2通过第二连接管5与中空泵连接，第二连接管5铺设在地基100表面，能够将地基100中的水抽出。第一管体1通过第一连接管6与射流泵3连接，第一连接管6铺设在第二连接管5上方，能够推动地基100中的水向下流动，提供地基100的排水效率。

其中，第一管体1通过第一软管7与第一连接管6连接，第二管体2通过第二软管8与第二连接管5连接，第一软管7和第二软管8具有方便连接的优点。

在一些实施例中，高真空系统联合击密法地基100处理装置还包括排水沟9，排水沟9位于地基100的两侧，真空泵4的出水端位于排水沟9中，能够将水排到排水沟9中。排水沟9内部设置有过滤部件10，排水沟9中的水通过过滤部件10过滤后流入集水井中。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高真空系统联合击密法地基处理方法，其特征在于，所述方法包括：

在地基的周边设置止水墙，防止所述地基外的地下水流入地基中；

向所述地基中插入第一管道和第二管道，并在地基的表面覆盖隔水膜；

通过射流泵与第一管体连接进行射流，用于推动所述地基中的水向下流动；通过真空泵与第二管体连接进行抽真空，用于将所述地基中的水抽出；

对地基表层的第一夯点进行夯击，再对与所述第一夯点间隔设置的第二夯点进行夯击，然后再对第一夯点进行夯击；

将所述第一管体和所述第二管体拆除；

对拆除所述第一管体和所述第二管体后的地基进行满夯。

2.根据权利要求1所述的高真空系统联合击密法地基处理方法，其特征在于，对地基表层的第一夯点进行夯击，再对与所述第一夯点间隔设置的第二夯点进行夯击，然后再对第一夯点进行夯击的步骤包括：在夯击的过程中所述真空泵持续进行抽真空。

3.根据权利要求1所述的高真空系统联合击密法地基处理方法，其特征在于，对地基表层的第一夯点进行夯击，再对与所述第一夯点间隔设置的第二夯点进行夯击，然后再对第一夯点进行夯击的步骤包括：对所述第一夯点进行夯击，且夯击能量为800kN.m～1200kN.m；

3-5天后，对所述第二夯点进行夯击，且夯击能量为1800kN.m～2000kN.m；

3-5天后，再对所述第一夯点进行夯击，且夯击能量为2000kN.m～2300kN.m。

4.根据权利要求1所述的高真空系统联合击密法地基处理方法，其特征在于，对拆除所述第一管体和所述第二管体后的地基进行满夯的步骤包括：满夯时的夯击能量为800kN.m～1200kN.m，且夯点之间部分重叠。

5.根据权利要求1所述的高真空系统联合击密法地基处理方法，其特征在于，所述对经过三次夯击的地基进行满夯的步骤之后，所述方法包括：在经过满夯的地基的表层铺设水泥层，并进行固化压实。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的高真空系统联合击密法地基处理方法，其特征在于，在地基的周边设置止水墙，防止所述地基外的地下水流入地基中的步骤包括：在所述地基的两侧挖排水沟，通过真空泵抽真空时抽出的水流出排水沟中；

所述排水沟中放入过滤部件，所述排水沟中的水通过过滤部件过滤后流入集水井中。

7.一种高真空系统联合击密法地基处理装置，用于对地基(100)进行处理，其特征在于，包括：

第一管体(1)，所述第一管体(1)的第一端伸入所述地基(100)中，所述第一管体(1)的第二端连接有射流泵(3)；

第二管体(2)，所述第二管体(2)的第一端伸入所述地基(100)中，所述第二管体(2)的第二端连接有真空泵(4)；

所述第一管体(1)伸入所述地基(100)的深度高于所述第二管体(2)伸入所述地基(100)的深度，所述射流泵(3)推动所述地基(100)中的水向下流动，且所述地基(100)中的水通过所述真空泵(4)抽出。

8.根据权利要求7所述的高真空系统联合击密法地基处理装置，其特征在于，所述第二管体(2)通过第二连接管(5)与所述中空泵连接，所述第二连接管(5)铺设在所述地基(100)表面；

所述第一管体(1)通过第一连接管(6)与所述射流泵(3)连接，所述第一连接管(6)铺设在所述第二连接管(5)上方。

9.根据权利要求8所述的高真空系统联合击密法地基处理装置，其特征在于，所述第一管体(1)通过第一软管(7)与所述第一连接管(6)连接，所述第二管体(2)通过第二软管(8)与所述第二连接管(5)连接。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的高真空系统联合击密法地基处理装置，其特征在于，所述高真空系统联合击密法地基(100)处理装置还包括排水沟(9)，所述排水沟(9)位于所述地基(100)的两侧，所述真空泵(4)的出水端位于所述排水沟(9)中；所述排水沟(9)内部设置有过滤部件(10)。

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