CN203846479U - 一种饱和松砂密实系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及地基密实技术，公开了一种饱和松砂密实系统，其包括止水帷幕、降水井和松砂密实设备，所述止水帷幕设于饱和松砂区域的边界，所述降水井设于饱和松砂区域，用于抽排砂层自由水并使水流向砂层底部渗透，以降低砂层的水位使得松砂密实，所述松砂密实设备用于对表层砂进行密实。本实用新型采用降水井进行降水，并联合松砂密实设备进行联合表层密实饱和松砂，可实现对埋设较深的砂层进行密实处理，可同时加固饱和松砂下部的软土或淤泥。该方法造价低，施工速度快。
Description
技术领域
本实用新型涉及地基密实技术，尤其涉及一种饱和松砂密实系统。
背景技术
近年来，因为土地资源紧张、修建跨海大桥等原因，涌现较多填海造地和海中人工岛工程。海中造陆多吹填或抛填较厚的砂层形成陆域，该砂层多松散且饱和，未经处理的人工砂基或天然砂基通常为N=3-10击，不能满足中密砂基N≥15击的检验要求，如果不经过地基处理加固很容易产生大幅度的沉降，而且容易发生砂土液化。处理该深厚砂土地基的方法多采用水泥土搅拌法、振冲法、强夯法。
水泥土搅拌法加固砂土地基形成高强度和大刚度的复合地基，能有效控制地基稳定及工后沉降，由于施工机械限制其处理深度不超过20m，同时造陆面积较大，如采用水泥搅拌法处理全部砂层，其造价高、工效低；
振冲法对深厚砂层下部密实质量较差，施工难度大、施工成本高；
强夯法虽造价低、施工速度快，但其加固深度有限且对已有建筑物的破坏性较大。
无论是水泥搅拌复合地基还是强夯或振冲密实法只是对砂层本身的密实处理，而填海工程中回填砂的下部一般有较厚的淤泥或淤泥质软土层，加固该层土是地基处理的关键，如何寻求一种方法既能密实砂层同时又辅助加固下卧软土层至关重要。
实用新型内容
（一）要解决的技术问题
本实用新型的目的是提供一种饱和松砂密实系统，可加固埋深较深砂层，同时可以加固饱和松砂下部的软土或淤泥。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种饱和松砂密实系统，其包括止水帷幕、降水井和松砂密实设备，所述止水帷幕设于饱和松砂区域的边界，所述降水井设于饱和松砂区域，用于抽排砂层自由水并使水流向砂层底部渗透，以降低砂层的水位使得松砂密实，所述松砂密实设备用于对表层砂进行密实。
进一步地，待密实松砂的含泥量等于或小于10%，渗透系数等于或大于10-3cm/s。
进一步地，所述止水帷幕为钢圆筒或格型板桩或柔性泥浆搅拌墙。
进一步地，所述降水井为多个。
进一步地，所述降水井包括井壁管，分别位于所述井壁管上、下部的过滤管和潜水泵，所述井壁管的顶部设于与所述井壁管连通的出水管。
进一步地，所述降水井的个数n与净储量Q和单井出水量q的关系为：
n=1.1Q/q
其中，静储量出水量Q=A·(S+nr)·μ，单井出水量式中：A为密实松砂的面积，S为降水深度，r为降水漏斗的半径，μ为砂层给水度，rs为降水井半径、L为过滤管长度、k为渗透系数。
进一步地，所述降水井的底标高位于待密实砂层的底标高6m以下。
进一步地，所述松砂密实设备为振动碾压或强务机。
（三）有益效果
本实用新型提供的一种饱和松砂密实系统，采用降水井进行降水，并联合松砂密实设备进行表层密实饱和松砂，降水时水流从砂层底部通过降水井抽出，砂层的水位从上部不断地向下渗流，渗流过程中的渗透力使砂土密实，可实现对埋设较深的砂层进行密实处理，可同时加固饱和松砂下部的软土或淤泥。该方法造价低，施工速度快。
附图说明
图1为本实用新型饱和松砂密实系统的结构示意图图；
图2为本实用新型的降水井的结构示意图。
图中：10、降水井；11、井壁管；12、潜水泵；13、过滤管；14、出水管；15、扶正器；20、止水帷幕；30、降水漏斗；40、饱和松砂区域。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1所示，本实用新型一种饱和松砂密实系统，其包括止水帷幕20、降水井10和松砂密实设备，止水帷幕20设于饱和松砂区域40的边界，所述降水井设于饱和松砂区域40，用于抽排砂层自由水并使水流向砂层底部渗透，以降低砂层的水位使得松砂密实，松砂密实设备用于对表层砂进行密实。
松砂密实设备可为振动碾压或强务机。
采用本实用新型的饱和松砂密实系统所进行的密实方法，所采用的松砂宜为中、粗砂，其含泥量应等于或小于10%，渗透系数应等于或大于10-3cm/s。
本实用新型所提供的一种饱和松砂密实系统，其具体工作过程为：
S1、在饱和松砂区域40的边界设置止水帷幕20，并在饱和松砂区域40中埋设降水井10；
具体地，在饱和松砂区域的边界设置止水帷幕以形成全封闭止水带，并在饱和松砂区域中埋设一个或多个降水井，多个降水井的布置可根据饱和松砂区域的覆盖面积进行均匀布置。
S2、利用降水井抽排砂层自由水并使水流向砂层底部渗透，以降低砂层的水位使得松砂密实。
S3、降水密实后再对表层砂进行密实，可采用振动碾压法或普夯或振动碾压和普夯相结合的方法对表层砂进行密实。
降水井10的底部在抽水过程中会形成降水漏斗30。本实用新型实施例的降水井的个数n与净储量Q和单井出水量q的关系为：
n=1.1Q/q
其中，静储量出水量Q=A·(S+nr)·μ，单井出水量式中：A为密实松砂的面积，S为降水深度，r为降水漏斗30的半径，μ为砂层给水度，rs为降水井半径、L为过滤管长度、k为渗透系数。
具体地，如图2所示，降水井10一般包括井壁管11，分别位于井壁管11上、下部的过滤管13和潜水泵12，井壁管11的顶部设于与井壁管11连通的出水管14；开启潜水泵，降水井开始工作，在潜水泵的作用下，砂层内部的自由水经井壁管由出水管排出，自由水中含有的砂粒经井壁管和过滤管沉淀回到砂层中，可避免砂粒流失。
对于设置止水帷幕20内部的饱和松砂，利用降水井降低砂中水位，使砂中自由水自上而下渗流产生拖曳力，饱和松砂密实作用包括渗透拖曳力和水位下降增加的有效应力这两个部分。
渗透拖曳力j与水的重度rw和水力梯度i关系为：j=rwi，
增加的有效应力Δσ'与天然容重r、浮容重r'及土层埋深h的关系为：Δσ'=(r-r')h的增加；有效应力Δσ'加固了松砂下部的软土，从而达到全面加固饱和松砂的目的，降水法加固原理如图1所示，图中，采用降水法使得饱和松砂区域的水位由A1降到了A2点。
降水井10还包括扶正器15，扶正器安装在井壁管的外周，用于井壁管的支撑和扶直；为了保证砂层底部密实处理效果，降水井10的底标高B2位于待密实砂层的底标高B1的6m以下。
本实用新型实施例的步骤S2之后步骤S3之前还包括：
步骤S2′、降水密实完成后进行标贯击数检测，当检测到砂层的标贯击数小于标准值（标准值为15击）时，在砂面进行注水并使注入的水垂直下渗再次密实砂层，注水的同时重复进行步骤S2的排水降水密实砂层的作业，降水井排出的水可再次注入砂面，以形成注水-排水-注水的循环作业过程；相反，当检测到砂层的标贯击数大于或等于标准值（标准值为15击）时进行步骤S3。
在降水密实后，当检测到砂面只有距离表层2.0m内的标贯击数低于标准值（标准值为15击）时，则采用振动碾压对表层砂进行密实；否则，采用普夯进行二次动载加密表层砂。当采用普夯技术进行表层砂密实时，普夯单点夯击能量一般为800～1000kN.m，夯点单点击数应当不少于2击，相邻的两锤要适当地重叠。
需要说明的是：步骤S1中的止水帷幕可在填筑松砂之前或在填筑松砂之后实施；该止水帷幕可为钢圆筒或格型板桩或柔性泥浆搅拌墙。具体地：止水帷幕可在填筑砂之前实施，如采用大直径钢圆筒或格型钢板桩将饱和松砂区域的边界进行封闭，使其既可作为止水帷幕也可作为填筑围堰；止水帷幕也可在填筑完成后实施，可在饱和松砂区域的边界施打柔性泥浆搅拌墙以封闭砂区。
上述技术方案所提供的一种饱和松砂密实系统，采用降水井进行降水，并联合松砂密实设备进行表层密实饱和松砂，降水时水流从砂层底部通过降水井抽出，砂层的水位从上部不断地向下渗流，渗流过程中的渗透力使砂土密实，可实现对埋设较深的砂层进行密实处理，可同时加固饱和松砂下部的软土或淤泥。
本实用新型与降水联合堆载预压（即加固下卧软土的方法）联合应用时密实松砂作业期间不需要额外的止水以及降水设备，节约了资源，减少了成本；同时，降水联合堆载预压的同步密实方法，提高了工作效率，缩短了工期。并且，对于填筑工程的岸坡区域，采用降水密实砂方法有利于岸坡稳定。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种饱和松砂密实系统，其特征在于，包括止水帷幕、降水井和松砂密实设备，所述止水帷幕设于饱和松砂区域的边界，所述降水井设于饱和松砂区域。
2.如权利要求1所述的饱和松砂密实系统，其特征在于，所述止水帷幕为钢圆筒或格型板桩或柔性泥浆搅拌墙。
3.如权利要求1所述的饱和松砂密实系统，其特征在于，所述降水井为多个。
4.如权利要求1所述的饱和松砂密实系统，其特征在于，所述降水井包括井壁管，分别位于所述井壁管上、下部的过滤管和潜水泵，所述井壁管的顶部设于与所述井壁管连通的出水管。
5.如权利要求1所述的饱和松砂密实系统，其特征在于，所述降水井的个数n与净储量Q和单井出水量q的关系为：
n=1.1Q/q
其中，静储量出水量Q=A·(S+nr)·μ，单井出水量式中：A为密实松砂的面积，S为降水深度，r为降水漏斗的半径，μ为砂层给水度，rs为降水井半径、L为过滤管长度、k为渗透系数。
6.如权利要求1所述的饱和松砂密实系统，其特征在于，所述降水井的底标高位于待密实砂层的底标高6m以下。
7.如权利要求1所述的饱和松砂密实系统，其特征在于，所述松砂密实设备为振动碾压或强务机。
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| CN110453691A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-11-15 | 山东建筑大学 | 一种具有内支撑的钢管砂桩深基坑支护结构及施工方法 |
| CN111676750A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-09-18 | 厦门中平公路勘察设计院有限公司 | 基于真空降水联合强夯的路基处理方法 |
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