CN1884708A - 双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，该法包括以下工艺步骤：场地外围筑围堰，吹泥浆入围堰，吹填泥浆面上铺土工布和竹芭，竹芭上插塑料排水板、铺真空水平管网、安装真空预压系统、吹厚泥封层，真空预压系统抽真空；在泥封层上布置真空井点降水系统，真空井点降水；在泥封层上真空井点管的内侧竖插电渗管，安装电渗系统，真空井点管和电渗管分别与电渗系统的阴极和阳极相连以形成直流回路；真空电渗降水，拔除电渗管和真空井点管，在泥封层上铺设一层填料，第一遍低能量强夯开始，经2～3轮施工后；振动碾压、平整场地。本发明能对软土地基及其上吹填抬高的泥浆层同时处理、适用于不同性质吹填泥浆的加固且处理后的场地强度高、固结周期短。

Description

双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法

技术领域：

本发明涉及一种大面积软土地基的综合加固方法，尤其是涉及一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法。适用于以粘粒等细颗粒为主、渗透系数很小的淤泥、淤泥质土地基，尤其适用于对强度和变形要求较高的大面积软地基加固并利用清淤疏浚抬高其高程的围海造地或低洼地填高工程。

背景技术：

经查阅国内外的有关资料发现，加固软土地基并抬高其高程的工艺方法有多种：如堆载预压法、真空堆载联合预压法、低位真空预压法等。特别是一种名日“双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基”的新工艺，该工艺不但克服了上述诸工法的不足，而且提供了一种对场地软土及吹填抬高泥浆层同时处理后场地有一定强度、固结周期较短，完成了清淤和造陆兼得的“套裁”功效，具有明显的社会和经济效益。然该工艺方法也有一些明显的缺点和不足，以致在一定程度上制约了该工艺方法的推广和应用。其主要缺点如下：

1、加固后的吹填泥浆层及其下场地软土承载力不高

该工法的预压荷载由80kpa真空负压和15kpa的泥封层自重压力组成，总预压荷载不会超过100kpa，这使场地软土及其上吹填泥浆层经预压后的固结指标较低，加固后场地软土的承载力不高。

2、经处理后泥封层的固结指标低

泥封层在工法中主要依靠真空降水及低能量强夯二次加固后获得较高强度。而作为低位真空预压法的闭气系统，泥封层必须用渗透系数小(R≤0.001m/d)、闭气性能佳的泥浆。然工法中的真空井点降水工艺只适用于渗透系数R≥0.1m/d的土层，这是一对无法弥合的矛盾，其结果泥封层将无法获得有效的降水预压，相继的动力挤密也无法得以实施，只能靠自然蒸发下自然固结，故加固后泥封层的固结指标低，特别是当泥封层较厚时，由于中间尚有未经固结的软夹层，泥封层的固结指标更低。

上述缺点将很大程度上制约了该工艺方法的推广和应用。

发明内容：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能对软土地基及其上吹填抬高的泥浆层同时处理、适用于不同性质吹填泥浆的加固且处理后的场地强度高、固结周期短的双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基方法。

本发明的目的是这样实现的：一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，其特征在于该法包括以下工艺步骤：

a)、低位真空自载联合预压

在被处理场地外围筑围堰，吹泥浆入围堰至一定高程，在吹填泥浆面上铺上土工布和竹芭，在竹芭上竖插塑料排水板、铺真空水平管网、安装真空预压系统、吹厚泥封层作为自载预压荷载，泥封层厚2.0～6.0m，真空预压系统抽真空，低位真空自载联合预压开始；

b)、真空井点降水

在泥封层上布置真空井点降水系统，真空井点降水开始；

c)、真空电渗降水

真空井点降水结束后，在泥封层上真空井点管的内侧竖插电渗管，安装电渗系统12，使真空井点管与电渗系统的阴极相连，使电渗管与电渗系统的阳极相连以形成直流回路，真空电渗降水开始；

d)、低能量强夯

在泥封层上铺设一层填料，第一遍低能量强夯开始，经2～3轮“铺设填料～低能量强夯”施工后，低能量强夯结束，泥封层及其下软土达到超固结；

e)、振动碾压、平整场地。

a)、低位真空自载联合预压

在被处理场地外围筑围堰，吹泥浆入围堰至一定高程，在吹填泥浆面上铺上土工布和竹芭，在竹芭上竖插塑料排水板、铺真空水平管网、安装真空预压系统、吹厚泥封层作为自载预压荷载，真空预压系统抽真空，低位真空自载联合预压开始；

b)、真空井点降水

在泥封层上布置真空井点降水系统，真空井点降水开始；

c)、真空电渗降水

真空井点降水结束后，在泥封层上真空井点管的内侧竖插电渗管，安装电渗系统12，使真空井点管与电渗系统的阴极相连，使电渗管与电渗系统的阳极相连以形成直流回路，真空电渗降水开始；

d)、低能量强夯

真空电渗降水结束后，拔除电渗管和真空井点管，在泥封层上铺设一层填料，第一遍低能量强夯开始，当最后二击贯入量小于10cm，第一遍低能量强夯结束；经2～3轮“铺设填料～低能量强夯”施工后，低能量强夯结束；

e)、振动碾压、平整场地。

本发明加固的机理

a)由于在本发明中采用了超厚泥封层，一方面使有效抽真空时间超过100天以上，使泥封层以下的吹填泥浆和场地软土的固结指标提高，同时超厚泥封层巨大的自重应力在本发明中已转化为自载预压荷载，使泥封层下的吹封泥浆和场地软土处于真空负压和自载预压荷载的共同作用，使其固结指标大大提高。

b)超厚泥封层加固机理

超厚泥封层虽然在自然蒸发和真空负压共同作用下，在一定程度上得到固结，但总体上还属于淤泥或淤泥质土范畴，尚需进行二次加固，其二次加固机理如下：

(1)、真空井点降水：使泥封层在降水预压荷载下含水量降低，土体得到初步压缩固结。

(2)、真空电渗降水：泥封层在真空电渗降水的过程中，在电泳现象、烘烤作用和真空降水的联合作用下，有效地将软土中大部分孔隙水经由真空管排出，使软土的含水量大幅度下降，以致最后达到低能量强夯所对应的最佳含水量，为下一轮强夯创造条件。

(3)、低能量强夯：经有效降水的土体，在夯击能作用下，泥封层被挤密而最终达到超固结。

与双真空预压及动力挤密法相比，本发明的主要优点如下：

1、本发明有效地将超厚泥封层的自重应力转化为自载预压荷载，使总预压荷载达到120～160kpa，这将大大提高泥封层下软土的固结指标，使该软土承载力超过100kpa。

2、本发明中引入了电渗工艺，使工法不但适用于渗透系数较大的软土，更适用于渗透系数很小、以粘粒为主的吹填泥浆，大大拓宽了工法适用范围。

3、本工法采用有填料的“高真空电渗降水～低能量强夯”施工，加固结束后，泥封层在交工面上的承载力可达100kpa。

4、本工法采用高真空电渗降水，使原工法中须分三遍真空井点降水为一遍真空井点降水和一遍真空电渗降水，不但提高了降水效率也缩短了工期。

5、本工法采用真空电渗降水，该降水方法对渗透系数很小的软土特别有效，这将能有效地防止因强夯而出现“橡皮土”现象。

附图说明：

图1为本发明施工工艺图。

图2为本发明在泥封层上布置井点管示意图。

图3为本发明在泥封层上布置电渗管示意图。

图中：场地软土，围堰2，泥浆3，土工布和竹芭4，真空水平管网5，泥封层6，真空预压系统7，十字井点管8，电渗管9，软土地基表层10，吸水装置11，电渗系统12，强夯(振动碾压设备)13，塑料排水板14。

具体实施方式：

本发明为一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，该法包括以下工艺步骤：

a)、低位真空自载联合预压

参见图1，在被处理场地外围筑围堰2，吹泥浆3入围堰至一定高程，在吹填泥浆面上铺上土工布和竹芭各一层4，在竹芭上竖插塑料排水板14、铺真空水平管网5、安装真空预压系统7和吹厚泥封层6作为自载预压荷载，泥封层厚2.0～6.0m，真空预压系统抽真空，低位真空自载联合预压开始。

当泥封层下的软土在真空负压和泥封层的自载预压的共同作用下，达到设计固结度，泥封层也具有一定强度时，低位真空自载联合预压结束。真空预压系统即在竹芭上铺设水平干管和支管，塑料排水板连接支管，支管连接干管，干管与集水井相连，集水井与真空泵相连。

b)、真空井点降水

在泥封层上布置真空井点降水系统，第一遍真空井点降水开始，直至真空管中不出水为止。即在泥封层6上竖插许多排平行的十字井点管8，十字井点管长约6～8m，贯穿泥封层(图2)，十字井点管滤头长约1～1.5m，十字井点管间距1×1m，十字井点管与许多条横置的连接管相连，连接管采用φ32mm内含螺旋形钢丝的透明尼龙管，连接管与集水总管相连，集水总管采用φ63mm的PVC管，节间用与之配套的接头连接，并用三通将集水总管与总管相连，总管与真空吸水装置11相连。在地下水丰富地区，应在被处理场地外围设外围封管。真空井点降水时间一般为5～7天，当平衡系数R大于0.75时，真空井点降水结束。

c)、真空电渗降水

真空井点降水结束后，在泥封层上真空十字井点管的内侧竖插许多平行的电渗管9，安装电渗系统12，使真空十字井点管与电渗系统的阴极相连，使电渗管与电渗系统的阳极相连以形成直流回路，真空电渗降水开始。即在真空井点管(阴极)的内侧(图3)布置φ25mm钢筋或50×50mm角钢作为电渗管(阳极)，电渗管与井点管成等腰三角形布置，电渗管比井点管长1mm左右。电渗管之间用电阻小的铝棒并用夹件相连后与电渗系统的阳极连接，井点管之间用铝板等导电性能良好的材料相连后与电渗系统的阴极连接，二条线路形成直流回路，最后用绝缘胶布包裹以确保绝缘良好。真空电渗降水时间一般为15～20天左右，当场地软土(包括泥封层)的含水量达塑限附近，场地表面出现泛白，在靠近电渗管处的场地土开裂，真空电渗降水结束。

当电渗管插入不需电渗的土层(如渗透系数大于0.1m/d及土层表面50cm范围以上土层)，为确保电渗效率，表面应涂沥青两层或用塑料套管加以绝缘。

d)、低能量强夯

(1)真空电渗降水结束后，拔除电渗管和真空井点管，在泥封层上铺设一层0.5m左右的填料，第一遍低能量强夯开始。当最后二击贯入量小于10cm，第一遍低能量强夯结束。

(2)经2～3轮“铺设填料～低能量强夯”施工后，泥封层达到超固结。

注：第二、三遍低能量强夯各项参数和指标详见下表：

遍数	夯击能	布置形式	间距(m)	每点击数(击)	夯印搭接
						1	500～800knm	梅花形	4.5×4.5	1～2	～
2	800～1000knm	梅花形	4.5×4.5	2～3	～
						3	1000～1200knm	满夯	夯印搭接	1～2	1/3

e)、振动碾压、平整场地。

Claims (10)

1、一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，其特征在于该法包括以下工艺步骤：

a)、低位真空自载联合预压

在被处理场地外围筑围堰，吹泥浆入围堰至一定高程，在吹填泥浆面上铺上土工布和竹芭，在竹芭上竖插塑料排水板、铺真空水平管网、安装真空预压系统、吹厚泥封层作为自载预压荷载，真空预压系统抽真空，低位真空自载联合预压开始；

b)、真空井点降水

在泥封层上布置真空井点降水系统，真空井点降水开始；

c)、真空电渗降水

真空井点降水结束后，在泥封层上真空井点管的内侧竖插电渗管，安装电渗系统，使真空井点管与电渗系统的阴极相连，使电渗管与电渗系统的阳极相连以形成直流回路，真空电渗降水开始；

d)、低能量强夯

真空电渗降水结束后，拔除电渗管和真空井点管，在泥封层上铺设一层填料，第一遍低能量强夯开始，经2～3轮“铺设填料～低能量强夯”施工后，低能量强夯结束；

e)、振动碾压、平整场地。

2、根据权利要求1所述的一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，其特征在于所述泥封层厚2.0～6.0m。

3、根据权利要求1所述的一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，其特征在于所述真空井点降水时间为5～7天，当平衡系数R＞0.75时，真空井点降水结束。

4、根据权利要求1所述的一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，其特征在于真空电渗降水时间为15～20天，当场地软土包括泥封层的含水量达塑限值，场地表面出现泛白，电渗管附近土体开裂，真空电渗降水结束。

5、根据权利要求1所述的一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，其特征在于第一遍低能量强夯夯击能500～800knm，梅花形布置，每点1～2击，当最后二击贯入量小于10cm，第一遍低能量强夯结束；第二遍低能量强夯夯击能800～1000knm，梅花形布置，每点2～3击；第三遍低能量强夯夯击能1000～1200knm，满夯，夯印搭接1/3，每点1～2击。

6、根据权利要求1所述的一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，其特征在于所述真空预压系统是在竹芭上铺设水平干管和支管，塑料排水板连接支管，支管连接干管，干管与集水井相连，集水井与真空泵相连。

7、根据权利要求1所述的一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，其特征在于所述真空井点降水系统是在泥封层上竖插井点管，井点管与横置的连接管相连，连接管与集水总管相连，集水总管与总管相连，总管与真空吸水装置相连。

8、根据权利要求1所述的一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，其特征在于电渗管比井点管长0.8～1.2m。

9、根据权利要求1所述的一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，其特征在于当电渗管插入渗透系数大于0.1m/d及土层表面50cm范围土层时，电渗管表面涂沥青两层或用塑料套管加以绝缘。

10、根据权利要求1所述的一种双真空自载联合预压及动力挤密综合加固软土地基的方法，其特征在于所述电渗管采用φ25mm钢筋或50×50mm角钢，电渗管与井点管成等腰三角形或并列对称布置，电渗管之间用铝棒并用夹件相连后与电渗系统的阳极连接，井点管之间用铝板等导电性能良好的材料相连后与电渗系统的阴极连接，十字井点管长6～8m，贯穿泥封层，十字井点管滤头长1～1.5m，十字井点管间距1×1m，连接管采用φ32mm内含螺旋形钢丝的透明尼龙管，集水总管采用φ63mm的PVC管。

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