CN212772299U - 预浸水联合堆载降水预压处理湿陷性黄土地基的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及预浸水联合堆载降水预压处理湿陷性黄土地基的结构，该结构置于浸水试坑中，浸水试坑中设置渗水孔和降水井，在渗水孔和降水井中分别放置竖直注水导管和井管，竖直注水导管和注水装置连通，井管与抽水系统连通。在一级堆载预压下地基浸水，观测地基湿陷变形，直至地基饱和；然后停水后开始降水，并观测排水固结沉降；最后待水位降至指定深度后，地基在二级堆载预压下继续排水固结，观测沉降变形直至达到沉降稳定。本实用新型可一次性消除全部深度的黄土湿陷性，并且可以节约施工工序、扩大处理范围、缩短施工工期，优越性更为显著。

Description

预浸水联合堆载降水预压处理湿陷性黄土地基的结构

技术领域

本实用新型涉及地基处理领域，具体涉及预浸水联合堆载降水预压处理湿陷性黄土地基的结构。

背景技术

全球黄土分布很广，面积达1300万km²，而我国黄土分布面积约为63万km²，占世界黄土分布总面积的4.9％左右。我国湿陷性黄土的分布面积约占我国黄土分布总面积的60％，大部分分布在黄河中下游地区。随着我国“一带一路”逐步推进，势必大力发展工程建设，沿线地区广泛分布着湿陷性黄土，其地基的稳固直接关系着工程建设的质量安全，乃至影响国家发展的大战略。

湿陷性黄土是在一定压力下，受水浸湿，土的结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土。当湿陷性黄土地基的变形(湿陷、压缩)或承载力不能满足设计要求时，直接在天然土层上进行建筑或仅采取防水措施和结构措施，往往不能保证建筑物的安全与正常使用。因此，应针对不同土质条件和建筑物的类别，在湿陷性黄土层内采取处理措施，以改善土的物理力学性质，使土的压缩性降低、承载力提高、湿陷性消除。湿陷性黄土地基处理的主要目的：一是消除其全部湿陷量，使处理后的地基变为非湿陷性地基；二是消除地基的部分湿陷量，控制下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量或湿陷起始压力值符合相关规定的数值。

根据《湿陷性黄土地区建筑标准》GB50025-2018，湿陷性黄土地基处理方法包括垫层法、强夯法、挤密法、预浸水法、注浆法等。其中，预浸水法是利用黄土浸水产生湿陷的特点，在施工前进行大面积浸水，使土体产生自重湿陷，达到消除深层黄土的湿陷的目的，再配合上部土层处理措施，来达到消除全部土层湿陷性的一种处理方法，属于比较常用的方法，主要适用于自重湿陷量大的自重湿陷性场地。工程经验表明，采用预浸水法处理湿陷性黄土层厚度大于10m和自重湿陷量的计算值大于500mm的自重湿陷性黄土场地，可消除地面下6m以下土层的全部湿陷性，地面下6m以上土层的湿陷性也可大幅度减小，所以，预浸水法常常需要配合上部土层处理措施，如垫层法、强夯法、挤密法，来达到消除全部土层湿陷性。虽然预浸水法具有施工条件简单，处理效果好的优点，但是施工工序较多、施工工期较长、处理范围受限，其不足之处一直困扰着岩土工程师。

申请号为201310116988.3，也提供了湿陷性黄土地基的砂桩浸水真空预压及注浆处理方法，其浸水分为两次，第一次通过砂桩注水，第二次通过真空抽气管向砂桩湿陷性黄土地基再次注水，浸水过程存在一定的间断。其真空预压相当于“吸水”，一直存在密封问题，不易获得和保持所需的真空度。

实用新型内容

针对上述存在的问题，本实用新型旨在提供一种施工工序少、处理范围大、施工工期短、优越性更为显著的湿陷性黄土地基处理结构。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

预浸水联合堆载降水预压处理湿陷性黄土地基的结构，所述结构置于浸水试坑中，所述浸水试坑中设置渗水孔和降水井，在渗水孔和降水井中分别放置竖直注水导管和井管，竖直注水导管和注水装置连通，井管与抽水系统连通；

在渗水孔上部铺设砂垫层和一级堆载体；降水完成后在砂垫层和一级堆载体上部铺设二级堆载体。

所述竖直注水导管外裹土工织物滤水层，将其同步下放至渗水孔孔底。

所述砂垫层中布设水平注水导管，并与渗水孔中的竖直注水导管通过连接接头连通，最后汇入注水装置。

所述井管与降水井孔壁之间采用滤料填充，滤料为中粗砂，其上方封堵有黏土。

所述竖直注水导管为PVC管，每间隔0.5m均匀开设直径为5～15mm的泄水孔。

所述水平注水导管为PVC管，每间隔0.5m均匀开设直径为5～15mm的泄水孔。

本实用新型的有益效果为：结合预浸水法、堆载预压法、降水预压法的优势，原则上一次性消除全部深度的黄土湿陷性，并且可以节约施工工序、扩大处理范围、缩短施工工期，优越性更为显著。具体如下：

1.湿陷性黄土地基在一级堆载预压下浸水饱和，增大了地基浸水时的附加压力，不仅可以消除地面下6m以下黄土的湿陷性，还可以消除地面下6m以上土层的湿陷性，即本实用新型原则上一次性消除全部深度的黄土湿陷性。而传统预浸水法仅可消除地面下6m以下土层的湿陷性，地面下6m以上土层的湿陷性却只能减小，一般采用组合处理，如预浸水法消除深层黄土湿陷性，垫层法、强夯法等处理浅层土。所以，本实用新型与传统预浸水法相比，可以节约施工工序。

2.预浸水法宜用于处理自重湿陷性黄土层厚度大于10m、自重湿陷量的计算值不小于500mm的场地，处理范围存在一定的局限性，而本实用新型是在一级堆载预压下浸水湿陷，通过堆载增加附加压力，尤其针对自重湿陷量小的自重湿陷性场地，也可以实现消除黄土湿陷性的效果，这样就扩大了预浸水法的处理范围。

3.停止浸水后，传统预浸水法中地基依靠自身重量排水固结需消耗较长时间，而本实用新型通过增加总应力，使得孔隙水压力逐步消散，提高有效应力，从而加速黄土地基的固结排水进程，故本实用新型与传统预浸水法相比，可以大大缩短施工工期。

4.堆载预压法是工程上广泛使用，行之有效的方法。但随着填土荷载逐渐增高，地基有可能失稳破坏，也就限制了堆载高度，直接影响排水固结效果。预浸水法需要在湿陷性黄土地基饱和后停水，相当于终止了地下水的补给，这样堆载预压前期可以配合短时间的降水预压，增强排水固结效果，优越性更为显著。

附图说明

图1为本实用新型平面布置图；

图2为本实用新型实施装置的横断面布置图；

图中所示：浸水试坑1，渗水孔2，竖直注水导管3，降水井4，滤料5，抽水系统6，砂垫层7，水平注水导管8，连接接头9，注水装置10，一级堆载体11，二级堆载体12，土工织物滤水层13，井管14。

具体实施方式

为使本实用新型的实用新型目的、技术方案、有益效果更加清晰明了，下面结合附图1、2详细阐述本实用新型的实施例。

首先，在一级堆载预压下地基浸水，观测地基湿陷变形，直至地基饱和，湿陷性消除，停止浸水时间应以湿陷变形稳定为准；然后，停水后开始降水，并观测排水固结沉降；最后，待水位降至指定深度后，地基在二级堆载预压下继续排水固结，观测沉降变形直至达到沉降稳定。详细实施步骤为：

S1，依据勘察资料和设计要求，确定全部或部分消除黄土地基湿陷量的处理深度和处理范围，进而确认浸水深度和浸水试坑1尺寸。甲类建筑采取地基处理，对自重湿陷性黄土场地，应将基础底面以下湿陷性黄土层全部处理，乙类、丙类建筑采取地基处理措施应消除地基的部分湿陷量，具体要求见《湿陷性黄土地区建筑标准》GB50025；自重湿陷性黄土场地应采用整片处理，平面处理范围应大于建筑物外墙基础底面，超出建筑物外墙基础外缘的宽度，不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应小于2.0m；浸水试坑1宜挖成圆形或方形，其直径或边长不应小于湿陷性黄土层的底面深度，并不应小于10m，深度宜为0.5m，最深不应大于0.8m。

S2，在浸水试坑1内确定渗水孔2布设形式和孔位，如附图1，接着成孔、洗孔，竖直注水导管3外裹土工织物滤水层13并捆绑结实，平稳下放至渗水孔2孔底。渗水孔2形状为圆形，直径为80～150mm，间距小于3m，深浅孔宜相间布置；成孔工艺可选用清水或泥浆钻进、高压水套管冲击、长螺旋钻机成孔；成孔后应及时注水冲洗钻孔、稀释孔内泥浆；竖直注水导管3为PVC管，直径为40～75mm，每间隔0.5m均匀开设直径为5～15mm的泄水孔。

S3，确定降水井4的布设形式和孔位，如附图1，后成孔、洗孔，放置井管14，在井管14和降水井4孔壁之间填充滤料5，并连通井管14和抽水系统6。降水井4采用真空井点或喷射井点，成孔深度宜大于降水井4设计深度0.5～1.0m；滤料5宜采用中粗砂，填充应密实均匀，其上方应使用黏土封堵，封堵至地面的厚度应大于1m。

S4，在所有渗水孔2上部水平铺设砂垫层7，同时在砂垫层7中布设水平注水导管8，并与渗水孔2中的竖直注水导管3通过连接接头9保持连通，最后汇入注水装置10。砂垫层7材料选用透水性良好的中粗砂，含泥量小于3％，厚度为50cm；水平注水导管8同竖直注水导管3的材质、尺寸等均保持一致。

S5，在砂垫层7上部铺设一级堆载体11，避开抽水系统6。堆载体为填土、砂石等散体材料。

S6，运行注水装置10，地基开始连续浸水，观测湿陷变形，直至地基饱和，湿陷性消除，停止浸水时间以湿陷变形稳定为准，湿陷变形稳定标准为最后5天的平均湿陷量小于1mm/d，当处理湿陷性黄土层的厚度大于20m时，沉降稳定标准为最后5天的平均湿陷量小于2mm/d。

S7，停水后运行抽水系统6，真空度保持在55kpa以上，且抽水不应间断，即开始降水，并观测排水固结沉降；

S8，待水位降至指定深度后，移除降水设备，并选用透水性良好的中粗砂回填降水井孔位至砂垫层7顶；

S9，在一级堆载体11和砂垫层7上部再进行二级堆载体12的铺设，宜再分级逐渐加载，在二级堆载预压下地基排水固结，继续观测排水固结沉降，排水固结完成应以沉降稳定标准为主。沉降稳定标准为最后5天的平均沉降量小于1mm/d。

S10，挖除堆载体、砂垫层7、注水导管等，采用水泥土回填渗水孔2。

本实用新型技术方案的优势是：湿陷性黄土地基在一级堆载预压下浸水饱和，增大了地基浸水时的附加压力，不仅可以消除地面下6m以下黄土的湿陷性，还可以消除地面下6m以上土层的湿陷性，即本实用新型原则上一次性消除全部深度的黄土湿陷性；在一级堆载预压下浸水湿陷，通过堆载增加附加压力，尤其针对自重湿陷量小的自重湿陷性场地，也可以实现消除黄土湿陷性的效果；停止浸水后，预压法通过增加总应力，使得孔隙水压力逐步消散，提高有效应力，从而加速黄土地基的固结排水进程；预浸水法需要在湿陷性黄土地基饱和后停水，相当于终止了地下水的补给，这样堆载预压前期可以配合短时间的降水预压，增强排水固结效果，优越性更为显著。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.预浸水联合堆载降水预压处理湿陷性黄土地基的结构，所述结构置于浸水试坑中，其特征在于：所述浸水试坑中设置渗水孔和降水井，在渗水孔和降水井中分别放置竖直注水导管和井管，竖直注水导管和注水装置连通，井管与抽水系统连通；

在渗水孔上部铺设砂垫层和一级堆载体；降水完成后在砂垫层和一级堆载体上部铺设二级堆载体。

2.根据权利要求1所述的预浸水联合堆载降水预压处理湿陷性黄土地基的结构，其特征在于：所述竖直注水导管外裹土工织物滤水层，将其同步下放至渗水孔孔底。

3.根据权利要求1所述的预浸水联合堆载降水预压处理湿陷性黄土地基的结构，其特征在于，所述砂垫层中布设水平注水导管，并与渗水孔中的竖直注水导管通过连接接头连通，最后汇入注水装置。

4.根据权利要求1所述的预浸水联合堆载降水预压处理湿陷性黄土地基的结构，其特征在于，所述井管与降水井孔壁之间采用滤料填充，滤料为中粗砂，其上方封堵有黏土。

5.根据权利要求2所述的预浸水联合堆载降水预压处理湿陷性黄土地基的结构，其特征在于，所述竖直注水导管为PVC管，每间隔0.5m均匀开设直径为5～15mm的泄水孔。

6.根据权利要求3所述的预浸水联合堆载降水预压处理湿陷性黄土地基的结构，其特征在于，所述水平注水导管为PVC管，每间隔0.5m均匀开设直径为5～15mm的泄水孔。

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