CN1156200A

CN1156200A - 地基灌注现时压实施工方法

Info

Publication number: CN1156200A
Application number: CN 96114537
Authority: CN
Inventors: 高桥雄一郎
Original assignee: Takao Enterprise Co Ltd
Current assignee: Takao Enterprise Co Ltd
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1997-08-06

Abstract

地基灌注现时压实施工方法，使用水泥系、砂浆系以及使水泥系、砂浆系复合的灌注材料中的任一种材料，在根据改良目的选择、配置的灌注点，按照地基改良设计以一定的灌注量和灌注压力向松软或疏松地基进行可控灌注，在灌注的同时将松软土破坏产生龟裂，在将灌注材料向龟裂缝中充填过程中，通过控制使充填量与灌注压力符合设计而现时得到要求的压实度，具有能现时将松软地基改造成在设计施工范围具有必要强度地基的效果。

Description

地基灌注现时压实施工方法

本发明涉及能将松软地基在极短期间内经济地改造成稳定地基所采用的地基灌注现时压实施工方法。

对于在平原部或山间部有较多松软地基分布的我国来说，在推进道路、铁道的新建、原来设施的整理、扩充等产业地基的开发上，此松软地基的存在一直成为很大的障碍。因此，在极短期间内经济地将此松软地基改造成为稳定的改良地基已成为紧迫的课题。

作为传统的采用地基灌注方式的地基改良施工方法已存在：(1)使用药液的灌注法，(2)混合搅拌法，(3)使用水泥系或砂浆系灌注材料的地基改良法。例如U.S.P4,309,129、USP4,540,316等所述。

在使用药液的灌注施工法(图15)中，因使用的药液的固化时间的不同，存在固化时间短的瞬时固结型和固化时间较长的缓慢固结型，然而对于无论哪一种型式都只能在药液固化时间范围内进行灌注。就是由于灌注区域受限制而不得不进行局部灌注，由于作为灌注形态存在间隙灌注、脉状灌注以至开裂灌注类型等，从而不能适应在道路改良、江河改修或地基改造等广阔领域进行改良的要求。

药液灌注施工方法，原来是通过向土粒间的间隙或地基中存在的裂缝、空洞中灌注、以阻挡水为目的临时方法，存在固化强度不是永久强度，一般还存在时效的缺点。

混合搅拌施工方法(图16)就是在依靠灌注场合，在直径1m前后穿孔，使水泥或砂浆与挖掘土混和、固化成桩状的所谓深层混和搅拌施工方法的桩基础施工方法。由于该方法形成桩状固化部分与桩间未改良部分，从而使经改良施工的地基不是整体结构，也就是，由于形成异质体结构，此成为在需承受交通车辆的振动或地震时振动等的水平负荷场合的缺点。

使用水泥系或砂浆系灌注材料的地基改良施工方法(图17)为采用地基灌注，以在灌注中用沿纵向形成的流动体代替加土、发挥荷重作用为特征的施工方法，然而关于其实际形态、压实机理、能适应怎样的地基、能产生怎样的具体实施效果等还很难充分地说清楚。

因此，本发明正是为了解决、克服上述传统技术中的问题或缺点、目的在于提供能将松软地基现时改造成在设计施工上的范围、具有必要强度地基采用灌注的地基灌注现时压实施工方法。

根据以上分析形成的本发明地基灌注现时压实施工方法就是当按照地基改良设计、从水泥系、砂浆系、水泥系和砂浆系复合的灌注材料中任选一种、在根据改良目的配置的灌注点，向极松软的粘性土地基或疏松砂质地基、按一定的灌注量与灌注压力进行控制灌注，与灌注的同时破坏松软土、使形成龟裂，在将灌注材料充填进入该龟裂缝内的过程中，通过控制使充填量与灌注压力符合设计要求，而现时获得目的压实度。

对附图的简单说明。

图1为原地基模型图，

图2为加土压实施工法模型图，

图3为改良的低密度地基模型图，

图4为改良的高密度地基模型图，

图5为表示作为测定例的灌注压力与非排水剪切强度、压实预应力关系的图，

图6为对表示当使用特定的灌注装置与特殊配合的灌注材料、按照地基灌注现时压实施工方法的设计施工基准进行可控压实灌注时，改造使因灌注中原位置压实脱水、排水的压缩效果及灌注后原位置的置换、固化效果得到的过压实部分与固化部分成一体、均质的稳定预压实地基状态进行说明的图，

图7为对表示当以灌注中的灌注材料代替加土等作为载荷进行图1所示的压实灌注、破坏松软的粘土性地基或疏松砂质地基、形成龟裂状态进行说明的图，

图8为对表示当不改变破坏基准进而继续灌注、因连续地进行破坏、使龟裂在质与量上成长、引起灌注材料流动而充填龟裂，形成偏离铅垂方向的板状流动体状态进行说明的图，

图9为对表示流动体分别在各流动路径及其成长过程中对与破坏面相接的地基、在原位置沿横向迅速强制产生载荷与脱水作用状态进行说明的图，

图10为对表示因原位置流动体的载荷、脱水作用，在灌注的同时使对象地基的间隙水进入流动体中能动地排出，使排水在灌注中主要以对象地基与流动体的边界区为排水路径进行，使间隙水与灌注材料的分离水同时向地面或地下的砂层排出状态进行说明的图，

图11为对表示因流动体的原位置载荷、脱水、排水的连锁效应使对象地基在完全未被打乱情况下被现时压实、达到高密度化、地基强度增加，另外，将流动体自身在24小时以内、在保持灌注状态、作为原位置置换固化体，构成对象地基中的骨架结构体的状态进行说明的图，

图12为表示以海洋粘土为对象的本申请方法实施例的压实屈服应力PC(tf/m²)/压实预应力PC’(tf/m²)关系的图，

图13为表示以江河粘土为对象的本申请方法实施例的压实屈服应力PC(tf/m²)/压实预应力pc’(tf/m²)关系的图，

图14为表示以泥炭以至腐朽植物土为对象的本申请施工方法实施例的压实屈服应力Pc(tf/m²)/压实预应力PC’(tf/m²)关系的图，

图15为作为传统的使用药液灌注法的间隙灌注或脉络状以至开裂灌注的模型图，

图16为作为传统的深层混合处理法的柱状搅拌灌注模型图，

图17为传统的用地基灌注的压实灌注模型图。

以下，参照附图对本发明一实施例进行说明。

对于用地基灌注的现时压实施工方法，就是当在极松软粘土地基或疏松砂质地基上、在为改良目的而配置的灌注点上，把从水泥系、砂浆系、以及水泥系、砂浆系复合的灌注材料中任选一种，按照地基改良设计以一定灌注量与灌注压力进行可控地基灌注时，与灌注的同时，将松软土破坏，形成龟裂，在使灌注材料充填入该龟裂中缝中的过程中，通过使充填量和灌注压力与设计相一致，即可立即得到目的压实密度的改良地基施工法，

(1)由于为改良土质、获得压实效果，需要施加载荷重，以往，一直使用通过加土等的荷重作为此载荷重，然而，在本申请方法中，是把地基灌注中的灌注材料作为相当于加土的材料，把相当于加土层厚度的载荷重作为灌注压力获得压实效果作为本申请施加方法的措施(参照图1-5)。

若以模型表示原地基，即如图1所示，由土粒(图中以涂黑表示)与间隙部分(图中用空白表示)组成。如图2所示，当在原地基上添加土等荷重时(图中以P。表示)，因加土的载荷重而被压缩(记号S₁)。

当将构成原地基的土粒容积表示为Vs，间隙部分的容积表示为Vo，那么，将比率V_o/V_s称为间隙比(e_o)。当用加土的载荷重压缩，使此原地基下沉(S₁)时，土粒的容积未变，然而将间隙部分的容积V_o压缩成为V₁，从原地基高度H_o减去压缩量(S₁)而成为高度H₁。

地基灌注现时压实施工法就是应用此原理，将加土的压缩量(S₁)作为地基灌注中的灌注材料(S₂)，将加土的载荷重(P_o)作为灌注压力(P₁)对原地基压实的施工方法，为使此灌注材料(S₂)和灌注压力(P₁)与设计相一致，可作任意变化，按计划进行地基改良。(参照图3、图4)。

(2)这里的压实是指使地基中的间隙水脱水、排水，在传统技术中，沿用混合使用利用加土荷重的自然排水或排放的施工方法，然而，在本申请方法中，是通过使用地基灌注的灌注材料作为脱水，排水的措施。

以下，对上述根据本申请方法的压实脱水与排水以及固化、置换的机理进行详细说明。

(1)当使用特定的注入装置和特殊配合的注入材料、按照地基灌注现时压实施工方法的设计施基准进行可控压实灌注时，根据下述(2)-(6)与图6-11所示的机理，能使因灌注中的原位置压实脱水、排水的压缩效果和灌注后的原位置置换、固化效果而得到的过压实部分与固化部分一体化而形成稳定均质的复合地基(图6)。

(2)当代替加土等荷重，把灌注中的注入材料作为荷重进行上述压实灌注时，就能将松软的粘土性地基或疏松砂质地基破坏而形成龟裂(图7)。

(3)当不改变破坏基准，进一步使灌注连续进行时，由于使破坏连续地进行、使龟裂在质与量上成长，引起灌注材料在龟裂中充填流动，从而形成沿斜直方向的板状流动体(图8)。

(4)流动体在其各别流路及其成长过程中对于与破坏面接触的地基，在原位置沿横方向强制产生迅速载荷作用与脱水作用(图9)。

(5)因原位置流动体的载荷、脱水作用使对象地基的间隙水与灌注的同时进入流动体中而且被能动地排出。在灌注中主要以对象地基与流动体的边界区为排水路径进行排水，将间隙水与灌注材料的分离水一起向地面或地下砂层排出(图10)。

(6)因流动体原位置载荷、脱水、排水的连锁效果，使对象地基在完全不被打乱情况下被现时压实而达到高密度化、使地基强度增加。另外，使流动体本身在24小时内，在保持灌注状态下，作为原位置置换固化体在对象地基中形成骨架构造体(图11)。

图12-14表示汇集了采用本申请施工方法得到的实验数据的实施例，但以下，将基于图12-14所示实施例，对于以松软地基为例的海洋生成粘土、江河生成粘土、泥炭以至腐朽植物土的本申请施工方法的适用性和适用效果进行详细叙述。

图12表示以海洋生成粘土为对象的实施例，横座标表示用压实荷重、由土质试验求得的原地基压实屈服应力P_c(空白记号)与对实施本申请施工方法的地基注入、获得改良后的地基进行的土质试验的压实屈服应力(涂黑记号)，在图中，为对两者加以区别，以压实预应力PC’表示。图左侧纵坐标表示间隙比e与压缩指数C_c，右侧纵坐标表示不排水剪切强度C_u，使地基改良前后的间隙比e、压缩指数C_c以及不排水剪切强度对应横轴的压实荷重浮动。空白记号表示地基改良前原地基与加工地基，涂黑记号表示改良后的地基。此外，加土地基为加土高度4.5m，经施工后7年的地基。

同样，图13为表示以河川生成粘土为对象、综合了实施本申请施工方法的实施例，图14为表示以泥炭以至腐朽植物土为对象的实施例。

如上所述，对于图12中的海洋粘土，作为地基改良前后的强度特性，若用不排水剪切强度进行比较，原地基的不排水剪切强度Cu的分布范围为Cu＝1.2-2.2(tg/m²)，加土地基的Cu＝2.1-2.6(tf/m²)，而根据本申请方法的改良地基，为Cu＝2.7-5.0(tf/m²)的范围以上。

另外，当用压缩特性进行比较时，原地基以至加土地基的压实屈服应力Pc＜10(tf/m²)，而改良地基的压实屈服应力Pc’＞10-18(tf/m²)。

对于图13中的江河粘土，用强度特性表示时，从原地基的不排水剪切强度Cu＝0.6-1.6(tf/m²)，经改良达到改良地基的Cu’＝2.08-5.0(tf/m²)范围以上，用压缩特性表示时，从原地基的压实屈服应力Pc＝4.1-9.9(tf/m²)，经改良达到改良地基的Pc’＝11.1-22.0(tf/m²)。

对于图14中的泥炭以至腐朽植物土，用强度特性表示时，从原地基的不排水剪切强度Cu＝0.44-1.04(tf/m²)，经改良达到改良地基的Cu’＝1.0-4.25(tf/m²)，用压缩特性表示时，从原地基的压实屈服应力Pc＝1.3-3.1(tf/m²)，经改良达到改良地基的Pc’＝3.3-12.6(tf/m²)。

以上就是用本申请施工方法分别对海洋粘土、江河粘土、泥炭以至腐朽植物土所取得的改良效果。

Claims

1.一种地基灌注现时压实施工方法，其特征在于，把从水泥系、砂浆系以及使水泥系与砂浆系复合的材料中的任一种作为灌注材料，在根据改良目的选择配置的灌注点、按照地基改良设计以一定的灌注量与灌注压力向极松软粘性土地基或疏松的砂质地基进行可控灌注，在灌注的同时将松软土破坏、产生龟裂，在使灌注材料向所述龟裂缝中充填过程中，通过控制使充填量与灌注压力符合设计，从而现时得到目的压实度。