CN1948632A - 深层软土地基加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深层软土地基加固方法，其施工步骤包括：(1)真空井点降水；(2)真空电渗降水：在真空井点管的内侧竖插电渗管，安装电渗系统，使真空井点管和电渗系统的阴极连接，电渗管和电渗系统的阳极连接以形成直流回路；(3)低能量强夯；(4)振动碾压、平整场地；(5)加入素砼桩：桩机打钻成孔，采用管内泵压砼的施工工艺作素砼桩复合地基施工；(6)铺设褥垫层：在素砼桩顶和场地结构层之间采用静力压实法施工褥垫层。本发明通过真空降水及素砼桩相结合的处理方式，实现对深层软土地基的加固，突破了以往对深层软土必须采用钢筋混凝土桩的传统观念，降低了施工成本。

Description

深层软土地基加固方法

                          技术领域

本发明涉及一种土木工程地基加固方法，具体涉及一种对含水量高的深层软土地基的加固方法。

                          背景技术

在建筑工程中，对不良地基土进行处理与加固的方法一般有置换法、预压法、压实与夯实法、挤密法、加筋法及灌浆法等，针对地基土质的不同，选用其中的一种或是几种的结合，完成对地基土的处理。

在我国广泛存在着海相、湖相及河相沉积的软弱粘土层，这种土的特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差，在建筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差，对于该种地基，尤其是大面积施工，如在该地基上建造码头、机场等时，需要对地基进行处理与加固。真空预压法是处理软粘土地基的有效方法之一。其基本方法是：在需要加固的软粘土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，从而在膜内外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于地基上的荷载。地基随着等向应力的增加而固结。抽真空前，土中的有效应力等于土的自重应力，抽真空后，土体完成固结时，真空压力完全转化为有效应力。

但仅凭真空预压一种方法对粘软土进行加固，仍存在加固效果不理想、加固强度不高及固结指标太低等问题，因而，中国发明专利CN1818227A公开了一种《双真空预压及动力挤密法联合加固软土地基方法》的加固方法，其基本步骤为：①低位真空预压；②高真空井点降水；③低能量强夯；④反复②、③步2～3轮；⑤振动碾压，平整场地。实践证明，通过上述步骤完成的软粘土加固，其软土的固结度可达到80％以上，泥封层达1～1.2m，而泥封层及其下软土承载力可达100Kpa左右，大大改善了上述各项不良指标。

然而，该种加固方法中的所使的井点降水方式的极限降水深度不超过8米，这使得地基深层软土得不到有效的降水预压，仍保持高含水量状态；此外，低能量强夯的夯击能的传递影响深度也只局限于浅层，致使该方法无法对深层软土加固。而在实际工程中经常遇到地基软土深厚的情形，这时若采用上述方法，其结果将导致深层软土承载力不足，从而形成深层软土变形，使施工后出现沉降大，地基稳定性不佳等问题。

因此，施工人员通常认为在具有深层软土的地基上施工，必须采用造价昂贵的钢筋混凝土做桩，植入深层软土下的持力层，而不能采用支承于密实土中的纯混凝土桩，同时，为提供足够的承载力，还需提高布桩密度，因而以增加整个工程造价来换取地基强度及稳定性。

                          发明内容

本发明目的是提供一种深层软土地基加固方法，采用该方法加固后的地基承载力高，沉降小，地基强度及稳定性好，适用于加固各类深层粘软土土质地基。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种深层软土地基加固方法，其施工步骤包括：

(1)真空井点降水；

(2)真空电渗降水：在真空井点管的内侧竖插电渗管，安装电渗系统，使真空井点管和电渗系统的阴极连接，电渗管和电渗系统的阳极连接以形成直流回路；

(3)低能量强夯；

(4)振动碾压、平整场地；

(5)加入素砼桩：桩机打钻成孔，采用管内泵压砼的施工工艺作素砼桩复合地基施工；

(6)铺设褥垫层：在素砼桩顶和场地结构层之间采用静力压实法施工褥垫层。

上述方法中，步骤(1)中所述的真空井点降水一般采用轻型井点、喷射井点或深井井点，其目的是降低地下水位，从而可减少地基的孔隙水压力增加上覆土自重应力，使有效应力增加，靠地基土自重来实现预压，一般降水时间为5～7天，当平衡系数R大于0.75时，真空井点降水结束；而当土层为饱和粘土、粉土、淤泥和淤泥质粘性土时，便加入步骤(2)中的电渗法，在地基中插入金属电极并通以直流电，在直流电场作用下，土中水将从阳极流向阴极形成电渗，不让水在阳极补充而从阴极的井点用真空抽水，这样就使地下水位降低，土中含水量减少，从而地基得到固结压密，强度提高，一般电渗降水采用直流电压40～60V，降水时间15～20天左右，当场地表面泛白、靠近电渗管处的场地开裂，真空电渗降水结束。

在真空电渗降水结束后，拔除电渗管和井点管，进行上述步骤(3)中的低能量强夯，该步的具体实施方式可采用现有技术，经2～3次的铺设填料低能量强夯，调整基土中颗粒物的密实度，提高地基强度和降低压缩性。

上述技术方案中，所述素砼桩桩身砼强度为C15～C35，直径为320～600毫米，桩间距4～10倍桩直径，呈等边三角形、正方形或矩形布置，素砼桩的面积置换率为0.6～6％。

进一步的技术方案是，所述素砼桩包括加固浅层软土的短桩及加固深层软土的长桩，其中短桩支承于上端持力层，置换率为3～6％，长桩支承于下端持力层中，置换率为0.6～1％。短桩对浅层软土加固，成倍提高基承载力，长桩贯穿软土层，至持力层，对深层软土加固，消除深层软土的沉降。

上述技术方案中，所述桩顶褥垫层厚160～350毫米，粒径≤30毫米，夯填度≤0.9。褥垫层宜用中砂、粗砂、碎石等，通过在基土和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层，使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。

本发明的加固原理：在深层软土地基上，其浅层(6～8m)通过步骤(1)～(3)后，使流塑状的淤泥变为可塑状的粘性土，提高了土的抗剪能力，完成一次加固；待地面平整后，再进行步骤(5)(6)，通过素砼桩贯穿软土层，进入持力层，提高软土的承载力，消除深层沉降，从而对软土地基构成二次加固，而褥垫层被设于素砼桩与基土之间，作为两者相互连接的过渡，构成复合地基。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.本发明通过井点、电渗两步降水，对浅层软土加固，增加浅层的基土承载力，再通过加设素砼桩，对深层软土加固，消除深层软土的沉降，运用两者相结合的方式，突破了以往降水方法仅用于浅层软土、对深层软土必须采用钢筋混凝土桩的传统观念，大大降低了施工成本；

2.采用长短素砼桩相结合的布桩方法，利用短桩对浅层软土置换作用，可成倍增加浅层土的承载力。

                          附图说明

附图1本发明实施例一的软土地基横断面示意图。

其中：1、浅层软土；2、持力层；3、十字井点管；4、真空吸水系统；5、电渗管；6、电渗系统；7、深层软土；8、短桩；9、长桩；10、褥垫层。

                        具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见附图1所示，一种深层软土地基加固方法，其施工步骤包括：

(1)真空井点降水：在软土上竖插平行排列的十字井点管3，每根长约6m，十字井点管3滤头长1m，间距1×1m，十字井点管3与横置的连接管相连，连接管采用直径32毫米内含螺旋形钢丝的透明尼龙管，连接管和集水总管相连，集水总管采用直径63毫米的PVC管，节间用与之配套的接头连接，并用三通将集水总管和总管连接，总管和真空吸水系统4相连，在被处理场地外围设外围封管，以形成隔水真空帷幕，真空井点降水时间为6天，使平衡系数R大于0.75，真空井点降水结束；

(2)真空电渗降水：在真空井点管的内侧竖插电渗管5，安装电渗系统6，使真空十字井点管和电渗系统的阴极连接，电渗管和电渗系统的阳极连接以形成直流回路，电渗管长7m，采用直径25毫米钢筋，电渗管与井点管成等腰三角形布置；电渗管5之间用电阻小的铝棒及夹件相连，与电渗系统6的阳极连接，井点管之间可用导电性能良好的金属材料相连，与电渗系统6的阴极连接，二条线路形成直流回路，最后用绝缘胶布包扎以确保绝缘良好。电渗降水的直流电压50伏，时间为18天，当场地表面泛白、靠近电渗管处的场地开裂，真空电渗降水结束；

(3)低能量强夯：拔除电渗管和十字井点管后，在场地表面铺设一层厚为0.4m的填料，进行第一遍低能量强夯，经2～3轮铺设填料低能量强夯，地基完成一次加固；

(4)振动碾压、平整场地；

(5)加入素砼桩：长螺旋钻孔桩机打孔，采用管内泵压砼的施工工艺作素砼桩复合地基施工；素砼桩桩身砼强度为C25，直径为500毫米，桩间距8倍桩直径，呈等边三角形布置，素砼桩包括加固浅层软土1的短桩8及加固深层软土7的长桩9，其中短桩8长6m，置换率m为5％，承载力提高3倍；长桩9长20m，置换率为0.8％，植入深层软土7下的持力层2，有效减少深层软土的变形、沉降；

素砼桩的施工工艺如下：

①桩机到位，确保桩垂直度≤1％；

②钻进成孔；

③灌注及拔管：成孔后，开始泵送砼，当钻机芯管充分滋合料后拔管；

④灌注砼成桩后，用水泥袋盖好桩头，进行保护。

(6)铺设褥垫层10：在素桩顶和场地结构层之间采用静力压实法施工褥垫层，褥垫层采用碎石，厚300毫米，粒径20毫米，夯填度(即夯实后褥垫层厚度和虚铺厚度之比)0.7。基土在上部设计荷载作用下，通过褥垫的调整，一方面村体向褥垫层10中刺入，另一方面桩顶上部垫层材料在受压缩的同时，向周围发生流动，垫层材料的流动补偿，使桩间土和结构层底面始终保持接触，增大桩间土的压缩量，桩间土的强度得到充分发挥，桩土与基土共同作用得到保证。

本实施例中，通过步骤(1)～(3)完成对浅层软土加固，一次加固；(4)～(6)完成对深层软土的加固，二次加固；一次加固解决软土的承载力，二次加固解决软土的沉降变形，当一次加固对浅层软土加固不够时，可加入短桩(素砼桩)，成倍增加其承载力。通过上述两次加固，完成对深层软土土质的地基处理，弥补使用单一方式无法实现的缺陷，大大降低成本。

Claims (4)

1.一种深层软土地基加固方法，其施工步骤包括：

(1)真空井点降水；

(2)真空电渗降水：在真空井点管的内侧竖插电渗管，安装电渗系统，使真空井点管和电渗系统的阴极连接，电渗管和电渗系统的阳极连接以形成直流回路；

(3)低能量强夯；

(4)振动碾压、平整场地；

(5)加入素砼桩：桩机打钻成孔，采用管内泵压砼的施工工艺作素砼桩复合地基施工；

(6)铺设褥垫层：在素砼桩顶和场地结构层之间采用静力压实法施工褥垫层。

2.根据权利要求1所述的深层软土地基加固方法，其特征在于：所述素砼桩桩身砼强度为C15～C35，直径为320～600毫米，桩间距4～10倍桩直径，呈等边三角形、正方形或矩形布置，素砼桩的面积置换率为0.6～6％。

3.根据权利要求2所述的深层软土地基加固方法，其特征在于：所述素砼桩包括加固浅层软土[1]的短桩[8]及加固深层软土[7]的长桩[9]，其中短桩支承于上端持力层，长桩支承于下端持力层中，所述短桩的置换率为3～6％，长桩的置换率为0.6～1％。

4.根据权利要求1所述的深层软土地基加固方法，其特征在于：所述桩顶褥垫层[10]厚160～350毫米，粒径≤30毫米，夯填度≤0.9。

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