CN113605359A - 一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构及施工方法。所述结构包含降水系统、抽排水系统、动力夯实系统和监测系统等四个部分。降水系统包含深浅不同的轻型井管，不同深度的轻型井管各自独立，互不影响，各自形成独立的降水系统；先通过浅部轻型井管抽水，并联合浅部点夯进行加固排水，然后再通过深部轻型井管抽水，联合深部点夯进行加固排水；浅部点夯和深部点夯的夯击力不同，可以通过点夯的冲击力和残余力作用，使超孔隙水不断快速排出，孔隙体积逐渐减小，加快地基土的排水固结；本发明中通过分层处理多层复杂软土，达到一次施工、分步处理的目的，施工方法简捷、高效，处理效果显著，大幅度节省工期与费用。

Description

一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构及施工方法
技术领域
本发明属于软土地基处理技术领域，具体涉及一种结合轻型井点降水、强夯动力夯实、降水强夯和静动联合排水固结等多种工艺，适用于多层复杂软土地基快速降水固结施工结构及施工方法。
背景技术
在我国沿江沿海地区广泛分布着高压缩性、低强度的冲积、湖积、海陆交互沉积淤泥与淤泥质土等软土。沿江沿海以软土为主的复杂“二元结构”或“多元结构”地基为前提，即存在深部海陆交互沉积的软土，又存在吹填或冲填的软土。而我国目前城镇化率高，新型产业不断兴起，工程建筑项目众多。当在多层软土分布的范围内开展工程建设时，因软土地基处理不到位导致的岩土工程灾害与事故频发，所以需要对这类土进行加固处理，确定合适的加固处理方式以达到使用要求。
现有软土地基处理常用的方法有真空预压、堆载预压、静动联合排水固结等。真空预压及堆载预压都属于排水固结法，是由瑞典皇家地质学W.Klellman教授于1952年提出的。堆载预压是通过对软基施加超载，经过较长时间(一般为12个月)的预压，使软土中的超静孔隙水压力逐渐消散，土体有效应力逐渐增加，以达到减少软土地基工后沉降的目的，但在堆载预压期间，土体受堆载影响，加固土体容易产生侧向挤出变形。真空预压是通过对软土地基设置塑料排水板或砂井等竖向排水通道，在表面铺设砂垫层和水平抽水通道，并在其上覆盖密封膜，然后采用真空泵将膜内气体和水抽出，在膜内外产生约80kPa的气压差，使软土中的水加速排出而达到加固软基的目的，在真空预压期间，受真空预压荷载的影响，加固土体容易产生侧向收缩变形。真空-堆载联合预压法是近几年来在真空预压和堆载预压基础上发展而成的、对沿海软基加固较为经济有效的处理方法，它具有真空预压和堆载预压的双重效果。采用真空联合堆载预压法处理软土，上述两种变形在施工过程中可相互抵消，从而可以使堆载的速度加快但不会使地基失稳的效果，但是其工期至少需要九个月左右，处理完成后地基表层承载力约120kPa，处理造价高，工期较长。静动联合排水固结即静力、动力联合排水固结法处理软土路，通过静压排水与动力夯实结合进行软土处理，该方式虽然可以加快处理工期，但是对于软土层较深、复杂多层的软土地基在进行处理时，由于软土层承载力较差，夯击力太大很容易导致夯锤陷入软土层，或者对软土地基造成损害，夯击力太小又无法达到夯击效果，而且静力排水过程时间也比较长，无法达到处理效果。
因此为了提高多层复杂软土地基的处理效果，需要寻找一种施工工艺简单、快捷、预压时间短、处理效果好的软土地基处理方法十分必要。
发明内容
本发明针对现有软土地基加固处理工期长、造价高、处理效果差、且无法适应多层软土地基的问题提供了一种复杂多层软土地区地基加固处理结构与方法；该方法在传统的降水强夯基础上，对轻型井点和强夯进行改进，有机结合井点降水、强夯动力夯实、深浅一并处理的优点，达到软土排水固结的最佳效果。
为了达到上述技术问题，本发明提供了一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述施工结构包括降水系统、抽排水系统、动力夯实系统和监测系统；
所述降水系统包括等距布设在待处理软土地区、并将待处理软土地区分隔成多个降水区域的多组轻型降水管，每组轻型降水管包括至少两排深浅不同的轻型井管，至少两排深浅不同的轻型井管依次插入不同深度的软土层内，且每排轻型井管的滤管段置于对应深度的软土层内，相同深度的轻型井管水平间距为3.0～4.0m，且每排相同深度的轻型井管顶端通过抽排水管与抽排水系统连接；每组轻型降水管中深浅不同的轻型井管交错间隔布置，相邻两组轻型降水管中两排相同深度的轻型井管水平间距为14.0～16.0m；
所述抽排水系统包括真空抽水泵，所述真空抽水泵通过多根集水管分别与降水系统中连接每排相同深度轻型井管顶端的抽排水管连接，且针对相同深度的轻型井管抽排水进行单独控制；
所述动力夯实系统包括分布在相邻两组轻型降水管之间降水区域的多个深浅不同的夯实点，且不同深度的夯实点间隔交叉分布，相邻夯实点的间距为7～8m；
所述监测系统包括埋设在相邻两组轻型降水管之间降水区域的多组不同深度的孔隙水压力计，多组不同深度的孔隙水压力计分别埋设在不同深度的软土层内，并单独对不同深度的软土层孔隙水压进行检测，每组相同深度孔隙水压力计包括一个或两个或两个以上的孔隙水压力计。
本发明较优的技术方案：所述施工结构针对两层软土地基进行处理，所述降水系统的每组轻型降水管包括一排埋设深度为3.5～5m的浅部轻型井管和一排埋设深度为7.5～9m的深部轻型井管；所述浅部轻型井管埋设在第一软土层内，其井点底距离第二软土层顶面不少于0.5m，深部轻型井管穿透第一软土层进入第二软土层内，深部轻型井管的滤管部位置于第二软土层内，且滤管部位顶端距离第二软土层顶面不少于0.5m，其余部位均为实管。
本发明较优的技术方案：所述抽排水系统还包括带有出水口的水气分离罐，所述真空抽水泵为带有压缩机的水环式真空抽水泵，所述降水系统的多组轻型降水管中相同深度的轻型井管顶部的排水管通过集水管与水气分离罐连接，所述真空抽水泵连接在水气分离罐上；在连接每排轻型井管顶部的排水管上设有真空表和控制阀，在集水管与水气分离罐连接部位设有控制阀。
本发明较优的技术方案：所述轻型井管采用直径20～30mm的PVC管，包括上部的实管和下部的滤管，滤管部位的滤孔直径为8～10mm，滤孔呈梅花形布置，间距为25～35mm，滤管外缠两层60目尼龙滤网；连接每排轻型井管顶部的排水管采用直径为45～55mm的PVC管，分节组成，每节长4～6m，排水管与轻型井点管采用三通直接连接，并在连接外缠密封膜。
本发明较优的技术方案：所述抽排水系统还包括浅部排水管、浅部集水管、深部排水管和深部集水管，每根浅部排水管将每排浅部轻型井管连接后与浅部集水管连接，并通过浅部集水管与真空抽水泵连接，每根深部排水管将每排深部轻型井管连接后与深部集水管连接，并通过深部集水管与真空抽水泵连接；在每根浅部排水管和深部排水管与对应集水管连接的端设有控制阀，远离集水管的尾端设有真空表；所述浅部集水管和深部集水管单独通过水气分离罐与真空抽水泵连接，并在浅部集水管和深部集水管上分别设有控制阀。
本发明较优的技术方案：每个降水区布设有一组浅部孔隙水压力计和一组深部孔隙水压力计，浅部孔隙水压力计和深部孔隙水压力计均分布在降水区的中部，浅部孔隙水压力计埋设在浅部的第一软土层，深部孔隙水压力计埋设在深部的第二软土层内；每个降水区交叉间隔分布有深部夯实点和浅部夯实点，浅部夯实点的强夯能级为800～1500kN.m，深部夯实点的强夯能级为2000～3000kN.m，单点夯击次数6～8击。
本发明较优的技术方案：所述浅部轻型井管的实管段长度2.0～3.0m，滤管段长度1.0～2.0m；所述深部轻型井管的实管段长度6.0～7.0m，滤管段长度1.0～2.0m。
为了达到上述技术问题，本发明还提供了一种多层复杂软土地基快速降水固结的施工方法，其特征在于该施工方法针对两层软土地基进行处理，第一层软土的深度为4～5.5m，第二层软土的深度为7.5～9m；其具体施工步骤如下：
(1)施工前准备；包括施工与监测材料、仪器、设备准备，待处理软土场地平整，施工前地基土静力触探试验和标准贯入试验现场检测；按照设计图纸对轻型井点的施工点位进行划线标记，并通过轻型井点的布线对待处理软土场地进行分区，相邻两降水区通过一组轻型井点分隔，每组轻型井点包括一排深部轻型井管和一排浅部轻型井管，相同深度的轻型井管水平间距为3.0～4.0m，相邻两组轻型降水管中两排相同深度的轻型井管水平间距为14.0～16.0m；
(2)施工轻型井点；按照步骤(1)中布置的施工点位同步安装浅部轻型井管和深部轻型井管，浅部轻型井管和深部轻型井管均采用直径20～30mm的PVC管，均包括上部的实管和下部的滤管，滤管部位的滤孔直径为8～10mm，滤孔呈梅花形布置，间距为25～35mm，滤管外缠滤网；所述浅部轻型井管的长度为3.5～5m，滤管段长度1.0～2.0m；深部轻型井管的长度为7.5～9m，滤管段长度1.0～2.0m；所述浅部轻型井管埋设在第一软土层内，其井点底距离第二软土层顶面不少于0.5m，深部轻型井管穿透第一软土层进入第二软土层内，深部轻型井管的滤管部位置于第二软土层内，且滤管部位顶端距离第二软土层顶面不少于0.5m；
(3)埋设浅部、深部孔隙水压力计：在相邻两组轻型降水管之间的降水区分别埋设一组浅部孔隙水压力计、深部孔隙水压力计；浅部孔隙水压力计埋设在浅部的第一软土层内，深部孔隙水压力计埋设在深部的第二软土层内；
(4)抽排水系统安装：抽排水系统包括水气分离罐、带有压缩机的水环式真空泵、浅部排水管、浅部集水管、深部排水管和深部集水管；将每排浅部轻型井管通过浅部排水管相互连通，并将多根浅部排水管并联连接在浅部集水管上，然后通过浅部集水管与水气分离罐连接；将每排深部轻型井管通过深部排水管相互连通，并将多根深部排水管并联连接在深部集水管上，然后通过深部集水管与水气分离罐连接，再将水气分离罐连接到带有压缩机的水环式真空泵上，并在水气分离罐上安装出水口；在每根浅部排水管和深部排水管上安装有控制阀、真空表，并在浅部集水管和深部集水管上安装有控制阀；
(5)采用浅部轻型井点进行预抽水：开启浅部集水管和每根浅部排水管上的控制阀，开始预抽水，记录每根浅部排水管上的真空表读数，真空表读数不小于65kPa；
(6)第一遍点夯加固抽水：在步骤(5)中浅部轻型井点进行预抽水2～3d后，开始第一遍点夯；第一遍点夯强夯能级为800～1500kN.m，在强夯施工过程继续采用浅部轻型井点进行抽水，并同步通过步骤(3)中预埋的浅部孔隙水压力计监测浅部孔隙水压力；
(7)采用深部轻型井点进行预抽水：在步骤(6)中的加固抽水10～15d，并通过监测浅部孔隙水压力消散85％以上时，关闭浅部集水管和每根浅部排水管上的控制阀，开启深部集水管和每根深部排水管上的控制阀进行抽水，并记录每根深部排水管上的真空表读数，真空表读数不小于65kPa；
(8)第二遍点夯加固抽水：在步骤(7)中深部轻型井点进行预抽水2～3d后，开始第二遍点夯；第二遍点夯强夯能级为2000～3000kN.m，在强夯施工过程继续采用深部轻型井点进行抽水，并同步通过步骤(3)中预埋的深部孔隙水压力计监测深部孔隙水压力；
(9)拔除轻型井点并满夯：在步骤(8)中的加固抽水10～15d，并通过监测深部孔隙水压力消散85％以上时，完成第二遍点夯加固抽水过程，拔除浅部轻型井管和深部轻型井管，对井管孔洞回填密实，然后1000～1500kN.m能级全场满夯；
(10)地基处理检测：满夯施工完毕后，场地静置26～30d，进行地基土静力触探试验和标准贯入试验现场检测，检测点位与步骤(1)中施工前检测点位相同，通过处理前、后试验数据，对比分析处理效果。
本发明较优的技术方案：所述抽排水系统的浅部排水管和浅部集水管均采用直径为45～55mm的PVC管，分节组成，每节长4～6m，排水管与轻型井点管采用三通直接连接，并在连接外缠密封膜；在每根浅部排水管和深部排水管与对应集水管连接的端设有控制阀，远离集水管的尾端设有真空表。
本发明较优的技术方案：所述步骤(6)和步骤(8)中的点夯的间距为7.0～8.0m，夯点呈正方形布置，单点夯击次数5～7击；所述步骤(9)中满夯击数2～3击，锤印搭接1/4。
本发明中浅部、深部井点降水系统一次施工；分步强夯；第一遍点夯能级小，与浅部井点降水系统对应，利用第一遍强夯使表层快速形成硬壳层；第二遍点夯能级大，与深部井点降水系统对应，通过第二遍强夯提高深部软土层的有效应力，对深部软土层进行预压加固；同时闸阀的设置实现浅部、深部降水系统完全独立、互不干扰；实现了一次施工、分步处理、深浅独立的目的，最终使整个土体的强度得到有效增长。另一方面，复杂软土层中强夯施工时现行规范与经验建议单点夯击次数按最后两击平均夯沉量不大于5cm(单纯强夯)/10cm(降水强夯)进行控制，通常在实际工程中，无法满足上述标准。本发明中采用夯沉量收敛的标准确定单点夯击次数。
本发明采用设置深部、浅部两套井点，两套井点各自独立，互不影响，各自形成独立的抽排水系统，再通过两次变能级的强夯，在强大的冲击力和残余力作用下，超孔隙水不断快速排出，孔隙体积逐渐减小，加快地基土的排水固结。
附图说明
图1是本发明中复杂软土地基快速降水固结施工结构的平面图；
图2是本发明中复杂软土地基快速降水固结施工结构的纵向剖面图；
图3是本发明的施工流程图；
图4是本发明施工前地基土静力触探试验、标准贯入试验结果示意图；
图5是本发明施工后地基土静力触探试验、标准贯入试验结果示意图。
图中：1-第一遍夯点，2-第二遍夯点，3-浅部轻型井管，4-深部轻型井管，5-浅部排水管，6-深部排水管，7-浅部孔隙水压力计，8-深部孔隙水压力计，9-水气分离罐，10-出水口，11-带有压缩机的水环式真空泵，12-1-单排浅部轻型管控制阀，12-2-单排深部轻型管控制阀，12-3-浅部轻型管总控制阀，12-4-深部轻型管总控制阀，13-真空表，14-浅部集水管，15-深部集水管，16-轻型井管的滤管，17-夯锤。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。附图1至图5均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本发明实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本发明的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种软土地基快速降水固结结构，包括降水系统、抽排水系统、动力夯实系统和监测系统；所述降水系统包括等距布设在待处理软土地区、并将待处理软土地区分隔成多个降水区域的多组轻型降水管，每组轻型降水管包括至少两排深浅不同的轻型井管，至少两排深浅不同的轻型井管依次插入不同深度的软土层内，且每排轻型井管的滤管段置于对应深度的软土层内，相同深度的轻型井管水平间距为3.0～4.0m，且每排相同深度的轻型井管顶端通过抽排水管与抽排水系统连接；每组轻型降水管中深浅不同的轻型井管交错间隔布置，相邻两组轻型降水管中两排相同深度的轻型井管水平间距为14.0～16.0m；所述抽排水系统包括真空抽水泵，所述真空抽水泵通过多根集水管分别与降水系统中连接每排相同深度轻型井管顶端的抽排水管连接，且针对相同深度的轻型井管抽排水进行单独控制；所述动力夯实系统包括分布在相邻两组轻型降水管之间降水区域的多个深浅不同的夯实点，且不同深度的夯实点间隔交叉分布，相邻夯实点的间距为7～8m；所述监测系统包括埋设在相邻两组轻型降水管之间降水区域的多组不同深度的孔隙水压力计，多组不同深度的孔隙水压力计分别埋设在不同深度的软土层内，并单独对不同深度的软土层孔隙水压进行检测，每组相同深度孔隙水压力计包括一个或两个或两个以上的孔隙水压力计。
下面结合实施例对本发明进一步说明，实施例中是针对两层软土地基进行处理，如图1和图2所示，所述降水系统的每组轻型降水管包括一排埋设深度为4m的浅部轻型井管3和一排埋设深度为8m的深部轻型井管4；轻型井点成孔直径为130mm，浅部轻型井管3和深部轻型井管4均采用直径25mm的PVC管，均包括上部的实管和下部的滤管，滤管部位的滤孔直径为8～10mm，滤孔呈梅花形布置，间距为25～35mm，滤管外缠两层60目的尼龙网；所述浅部轻型井管的长度为4m，实管长度2.0～3.0m，滤管段长度1.0～2.0m；深部轻型井管的长度为8m，实管长度6.0～7.0m，滤管长度1.0～2.0m；所述浅部轻型井管埋设在第一软土层内，其井点底距离第二软土层顶面不少于0.5m，深部轻型井管穿透第一软土层进入第二软土层内，深部轻型井管的滤管部位置于第二软土层内，且滤管部位顶端距离第二软土层顶面不少于0.5m，其余部位均为实管；浅部轻型井管3水平间距3.0～4.0m，深部轻型井管4水平间距3.0～4.0m，两者交错、间隔布置。
实施例中的抽排水系统如图1所示，包括带有出水口的水气分离罐9、带有压缩机的水环式真空抽水泵11、浅部排水管5、浅部集水管14、深部排水管6和深部集水管15，所述浅部排水管5和深部排水管6均采用直径为50mm的PVC管，分节组成，每节长4～6m，排水管与轻型井点管采用三通直接连接，并在连接外缠密封膜。每根浅部排水管5将每排浅部轻型井管3连接后与浅部集水管14连接，并通过浅部集水管14与水气分离罐9连接，每根深部排水管6将每排深部轻型井管4连接后与深部集水管15连接，并通过深部集水管15与水气分离罐9连接，水气分离罐9与水环式真空抽水泵11连接，并在水气分离罐9设有出水口10。在每根浅部排水管5和深部排水管6与对应集水管连接的端设有控制阀，远离集水管的尾端设有真空表13；所述浅部集水管14和深部集水管15单独通过水气分离罐9与水环式真空抽水泵11，并在浅部集水管14和深部集水管15上分别设有控制阀。
实施例中的监测系统如图1和图2所示，包括布设在每个降水区布设有一组浅部孔隙水压力计7和一组深部孔隙水压力计8，浅部孔隙水压力计7和深部孔隙水压力计8均分布在降水区的中部，浅部孔隙水压力计7埋设在浅部的第一软土层内，深部孔隙水压力计8埋设在深部的第二软土层内；每个降水区交叉间隔分布有深部夯实点和浅部夯实点，浅部夯实点的强夯能级为800～1500kN.m，深部夯实点的强夯能级为2000～3000kN.m，单点夯击次数6～8击。
下面针对具体实施例对本发明进一步说明书，实施例的施工步骤如图3所示；实施例针对某软土处理项目，首先针对该项目进行施工与监测材料、仪器、设备准备，场地平整，施工前测量高程，进行地基土静力触探试验、标准贯入试验现场检测；经过勘测,工程施工前场地平均高程为20.00m，工程施工前场地地基土静力触探试验、标准贯入试验结果见图4；施工前，0～4m软土层一静力触探比贯入阻力ps平均值为0.65MPa，标贯击数平均值N＝2击，根据公式fak＝80ps+20换算地基土承载力特征值为72kPa。4～8m软土层二静力触探比贯入阻力ps平均值为0.73MPa，标贯击数平均值N＝3.25击，根据公式fak＝80ps+20换算地基土承载力特征值为78.4kPa；针对上述项目采用本发明中复杂软土地基快速降水固结施工方法进行处理，其具体实施步骤如下：
(1)按照设计图纸对轻型井点的施工点位进行划线标记，并通过轻型井点的布线对待处理软土场地进行分区，相邻两降水区通过一组轻型井点分隔，每组轻型井点包括一排深部轻型井管和一排浅部轻型井管，相同深度的轻型井管水平间距为3.0～4.0m，相邻两组轻型降水管中两排相同深度的轻型井管水平间距为14.0～16.0m；
(2)施工浅部、深部轻型井管：浅部、深部轻型井点的分布如图1和图2所示，其施工浅部轻型井管3和深部轻型井管4同步施工；浅部轻型井管3总长4m，一整根Φ25PVC管组成，其中实管长度2.0～3.0m，滤管长度1.0～2.0m，深部轻型井管4穿透软土层一进入软土层二内，滤管仅设置在软土层二内，滤管顶距离软土层二顶面不少于0.5m，其余部位均为实管；浅部轻型井管3水平间距3.0～4.0m，深部轻型井管4水平间距3.0～4.0m，两者交错、间隔布置。
(3)埋设浅部、深部孔隙水压力计：在每个降水区分别埋设一组浅部孔隙水压力计7和一组深部孔隙水压力计8，浅部孔隙水压力计7仅在浅部软土层一内埋设孔隙水压力计，深部孔隙水压力计8仅在深部软土层二内埋设孔隙水压力计。
(4)抽排,系统安装：将浅部排水管5与每排浅部轻型井管3相连，深部排水管6与每排深部轻型井管4相连，浅部排水管5、深部排水管6排距为14.0～16.0m；每排浅部排水管5上设有单排浅部轻型管控制阀12-1，末端设有真空表13，每排深部排水管6上设有单排深部轻型管控制阀12-2，末端设有真空表13；多排浅部排水管5汇集到浅部集水管14，并通过浅部集水管14通向水气分离罐9，多排深部排水管6汇集到深部集水管15，并通过深部集水管15通向水气分离罐9，在浅部集水管14上设有浅部轻型管总控制阀12-3，在深部集水管15上设有深部轻型管总控制阀12-4，并同步安装水气分离罐9、带有压缩机的水环式真空泵11、出水口10等系统。
(5)采用浅部轻型井点进行预抽水：开启浅部集水管14和每根浅部排水管5上的控制阀，开始预抽水，记录每根浅部排水管5上的真空表读数，真空表读数不小于65kPa。
(6)第一遍点夯加固抽水：在步骤(5)中浅部轻型井点进行预抽水2～3d后，开始第一遍点夯；第一遍点夯强夯能级为800～1500kN.m，夯点间距7.0～8.0m，夯点呈正方形布置，在强夯施工过程继续采用浅部轻型井点进行抽水，并同步通过步骤(3)中预埋的浅部孔隙水压力计监测浅部孔隙水压力。复杂软土层中强夯施工时现行规范与经验建议单点夯击次数按最后两击平均夯沉量不大于5cm(单纯强夯)/10cm(降水强夯)进行控制，通常在实际工程中，无法满足上述标准。本实施例中采用夯沉量收敛的方法确定单点夯击次数。强夯单点夯击次数按如下方法确定，单点夯击次数约5～7击：
单点夯击次数的确定方法：
①夯沉量收敛，当下一击夯沉量大于上一击夯沉量时，以上一击收锤；
②夯坑周围地面不应发生过大的隆起；
③不因夯坑过深发生提锤困难。
例如：
单点夯击次数与夯沉量实测数据
Figure BDA0003211518570000131
根据上述实测数据，1～6击夯沉量逐渐增大，夯沉量逐渐收敛，第7击时夯沉量减小，据此确定本区域单点夯击次数为6击。
(7)采用深部轻型井点进行预抽水：在步骤(6)中的加固抽水10～15d，并通过监测浅部孔隙水压力消散85％以上时，关闭浅部集水管和每根浅部排水管上的控制阀，开启深部集水管和每根深部排水管上的控制阀进行抽水，并记录每根深部排水管上的真空表读数，真空表读数不小于65kPa。
(8)第二遍点夯加固抽水：在步骤(7)中深部轻型井点进行预抽水2～3d后，开始第二遍点夯；第二遍点夯强夯能级为2000～3000kN.m，夯点呈正方形布置，强夯单点夯击次数按步骤(6)所述方法确定，单点夯击次数6～8击；在强夯施工过程继续采用深部轻型井点进行抽水，并同步通过步骤(3)中预埋的深部孔隙水压力计监测深部孔隙水压力。
(9)拔除轻型井点并满夯：在步骤(8)中的加固抽水10～15d，并通过监测深部孔隙水压力消散85％以上时，完成第二遍点夯加固抽水过程，拔除浅部轻型井管和深部轻型井管，对井管孔洞回填密实，然后1000～1500kN.m能级全场满夯。满夯击数2～3击，锤印搭接1/4。
(10)地基处理检测：满夯施工完毕后，场地静置28d，场地平整、测量高程，进行地基土静力触探试验和标准贯入试验现场检测，检测点位与步骤(1)中施工前检测点位相同。经过勘测，工程施工后场地平均高程为19.40m，相同点位地基土静力触探试验、标准贯入试验检测结果见图5。施工后，0～4m软土层一静力触探比贯入阻力ps平均值为0.91MPa，标贯击数平均值N＝4击，根据公式fak＝80ps+20换算地基土承载力特征值为92.8kPa。4～8m软土层二静力触探比贯入阻力ps平均值为1.2MPa，标贯击数平均值N＝6击，根据公式fak＝80ps+20换算地基土承载力特征值为116kPa。
对比试验前检测结果，场地经处理后，地基沉降量为0.6m；0～4m软土层一地基土承载力提高28.8％，标贯击数提高100％；4～8m软土层二地基土承载力提高48.0％，标贯击数提高84.6％，场地经加固处理后，效果显著。
本发明对不同深度范围内的软土进行加固处理，一次施工，分步处理，对浅部软土、深部软土分别进行处理，处理效果显著，施工方法简捷、高效，大幅度节省工期与费用，性价比十分突出，工程化应用前景十分广阔。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述施工结构包括降水系统、抽排水系统、动力夯实系统和监测系统；
所述降水系统包括等距布设在待处理软土地区、并将待处理软土地区分隔成多个降水区域的多组轻型降水管，每组轻型降水管包括至少两排深浅不同的轻型井管，至少两排深浅不同的轻型井管依次插入不同深度的软土层内，且每排轻型井管的滤管段置于对应深度的软土层内，相同深度的轻型井管水平间距为3.0～4.0m，且每排相同深度的轻型井管顶端通过抽排水管与抽排水系统连接；每组轻型降水管中深浅不同的轻型井管交错间隔布置，相邻两组轻型降水管中两排相同深度的轻型井管水平间距为14.0～16.0m；
所述抽排水系统包括真空抽水泵，所述真空抽水泵通过多根集水管分别与降水系统中连接每排相同深度轻型井管顶端的抽排水管连接，且针对相同深度的轻型井管抽排水进行单独控制；
所述动力夯实系统包括分布在相邻两组轻型降水管之间降水区域的多个深浅不同的夯实点，且不同深度的夯实点间隔交叉分布，相邻夯实点的间距为7～8m；
所述监测系统包括埋设在相邻两组轻型降水管之间降水区域的多组不同深度的孔隙水压力计，多组不同深度的孔隙水压力计分别埋设在不同深度的软土层内，并单独对不同深度的软土层孔隙水压进行检测，每组相同深度孔隙水压力计包括一个或两个或两个以上的孔隙水压力计。
2.根据权利要求1所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述施工结构针对两层软土地基进行处理，所述降水系统的每组轻型降水管包括一排埋设深度为3.5～5m的浅部轻型井管和一排埋设深度为7.5～9m的深部轻型井管；所述浅部轻型井管埋设在第一软土层内，其井点底距离第二软土层顶面不少于0.5m，深部轻型井管穿透第一软土层进入第二软土层内，深部轻型井管的滤管部位置于第二软土层内，且滤管部位顶端距离第二软土层顶面不少于0.5m，其余部位均为实管。
3.根据权利要求1或2所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述抽排水系统还包括带有出水口的水气分离罐，所述真空抽水泵为带有压缩机的水环式真空抽水泵，所述降水系统的多组轻型降水管中相同深度的轻型井管顶部的排水管通过集水管与水气分离罐连接，所述真空抽水泵连接在水气分离罐上；在连接每排轻型井管顶部的排水管上设有真空表和控制阀，在集水管与水气分离罐连接部位设有控制阀。
4.根据权利要求1或2所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述轻型井管采用直径20～30mm的PVC管，包括上部的实管和下部的滤管，滤管部位的滤孔直径为8～10mm，滤孔呈梅花形布置，间距为25～35mm，滤管外缠两层60目尼龙滤网；连接每排轻型井管顶部的排水管采用直径为45～55mm的PVC管，分节组成，每节长4～6m，排水管与轻型井点管采用三通直接连接，并在连接外缠密封膜。
5.根据权利要求2所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述抽排水系统还包括浅部排水管、浅部集水管、深部排水管和深部集水管，每根浅部排水管将每排浅部轻型井管连接后与浅部集水管连接，并通过浅部集水管与真空抽水泵连接，每根深部排水管将每排深部轻型井管连接后与深部集水管连接，并通过深部集水管与真空抽水泵连接；在每根浅部排水管和深部排水管与对应集水管连接的端设有控制阀，远离集水管的尾端设有真空表；所述浅部集水管和深部集水管单独通过水气分离罐与真空抽水泵连接，并在浅部集水管和深部集水管上分别设有控制阀。
6.根据权利要求2所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：每个降水区布设有一组浅部孔隙水压力计和一组深部孔隙水压力计，浅部孔隙水压力计和深部孔隙水压力计均分布在降水区的中部，浅部孔隙水压力计埋设在浅部的第一软土层，深部孔隙水压力计埋设在深部的第二软土层内；每个降水区交叉间隔分布有深部夯实点和浅部夯实点，浅部夯实点的强夯能级为800～1500kN.m，深部夯实点的强夯能级为2000～3000kN.m，单点夯击次数6～8击。
7.根据权利要求2所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结施工结构，其特征在于：所述浅部轻型井管的实管段长度2.0～3.0m，滤管段长度1.0～2.0m；所述深部轻型井管的实管段长度6.0～7.0m，滤管段长度1.0～2.0m。
8.一种多层复杂软土地基快速降水固结的施工方法，其特征在于该施工方法针对两层软土地基进行处理，第一层软土的深度为4～5.5m，第二层软土的深度为7.5～9m；其具体施工步骤如下：
(1)施工前准备；包括施工与监测材料、仪器、设备准备，待处理软土场地平整，施工前地基土静力触探试验和标准贯入试验现场检测；按照设计图纸对轻型井点的施工点位进行划线标记，并通过轻型井点的布线对待处理软土场地进行分区，相邻两降水区通过一组轻型井点分隔，每组轻型井点包括一排深部轻型井管和一排浅部轻型井管，相同深度的轻型井管水平间距为3.0～4.0m，相邻两组轻型降水管中两排相同深度的轻型井管水平间距为14.0～16.0m；
(2)施工轻型井点；按照步骤(1)中布置的施工点位同步安装浅部轻型井管和深部轻型井管，浅部轻型井管和深部轻型井管均采用直径20～30mm的PVC管，均包括上部的实管和下部的滤管，滤管部位的滤孔直径为8～10mm，滤孔呈梅花形布置，间距为25～35mm，滤管外缠滤网；所述浅部轻型井管的长度为3.5～5m，滤管段长度1.0～2.0m；深部轻型井管的长度为7.5～9m，滤管段长度1.0～2.0m；所述浅部轻型井管埋设在第一软土层内，其井点底距离第二软土层顶面不少于0.5m，深部轻型井管穿透第一软土层进入第二软土层内，深部轻型井管的滤管部位置于第二软土层内，且滤管部位顶端距离第二软土层顶面不少于0.5m；
(3)埋设浅部、深部孔隙水压力计：在相邻两组轻型降水管之间的降水区分别埋设一组浅部孔隙水压力计、深部孔隙水压力计；浅部孔隙水压力计埋设在浅部的第一软土层内，深部孔隙水压力计埋设在深部的第二软土层内；
(4)抽排水系统安装：抽排水系统包括水气分离罐、带有压缩机的水环式真空泵、浅部排水管、浅部集水管、深部排水管和深部集水管；将每排浅部轻型井管通过浅部排水管相互连通，并将多根浅部排水管并联连接在浅部集水管上，然后通过浅部集水管与水气分离罐连接；将每排深部轻型井管通过深部排水管相互连通，并将多根深部排水管并联连接在深部集水管上，然后通过深部集水管与水气分离罐连接，再将水气分离罐连接到带有压缩机的水环式真空泵上，并在水气分离罐上安装出水口；在每根浅部排水管和深部排水管上安装有控制阀、真空表，并在浅部集水管和深部集水管上安装有控制阀；
(5)采用浅部轻型井点进行预抽水：开启浅部集水管和每根浅部排水管上的控制阀，开始预抽水，记录每根浅部排水管上的真空表读数，真空表读数不小于65kPa；
(6)第一遍点夯加固抽水：在步骤(5)中浅部轻型井点进行预抽水2～3d后，开始第一遍点夯；第一遍点夯强夯能级为800～1500kN.m，在强夯施工过程继续采用浅部轻型井点进行抽水，并同步通过步骤(3)中预埋的浅部孔隙水压力计监测浅部孔隙水压力；
(7)采用深部轻型井点进行预抽水：在步骤(6)中的加固抽水10～15d，并通过监测浅部孔隙水压力消散85％以上时，关闭浅部集水管和每根浅部排水管上的控制阀，开启深部集水管和每根深部排水管上的控制阀进行抽水，并记录每根深部排水管上的真空表读数，真空表读数不小于65kPa；
(8)第二遍点夯加固抽水：在步骤(7)中深部轻型井点进行预抽水2～3d后，开始第二遍点夯；第二遍点夯强夯能级为2000～3000kN.m，在强夯施工过程继续采用深部轻型井点进行抽水，并同步通过步骤(3)中预埋的深部孔隙水压力计监测深部孔隙水压力；
(9)拔除轻型井点并满夯：在步骤(8)中的加固抽水10～15d，并通过监测深部孔隙水压力消散85％以上时，完成第二遍点夯加固抽水过程，拔除浅部轻型井管和深部轻型井管，对井管孔洞回填密实，然后1000～1500kN.m能级全场满夯；
(10)地基处理检测：满夯施工完毕后，场地静置26～30d，进行地基土静力触探试验和标准贯入试验现场检测，检测点位与步骤(1)中施工前检测点位相同，通过处理前、后试验数据，对比分析处理效果。
9.根据权利要求8所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结的施工方法，其特征在于：所述抽排水系统的浅部排水管和浅部集水管均采用直径为45～55mm的PVC管，分节组成，每节长4～6m，排水管与轻型井点管采用三通直接连接，并在连接外缠密封膜；在每根浅部排水管和深部排水管与对应集水管连接的端设有控制阀，远离集水管的尾端设有真空表。
10.根据权利要求8所述的一种多层复杂软土地基快速降水固结的施工方法，其特征在于：所述步骤(6)和步骤(8)中的点夯的间距为7.0～8.0m，夯点呈正方形布置，单点夯击次数5～7击；所述步骤(9)中满夯击数2～3击，锤印搭接1/4。
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