雙控動力固結處理軟地基的方法
2023-05-26 17:33:16
專利名稱：雙控動力固結處理軟地基的方法
技術領域：
本發明涉及一種處理軟地基的方法，具體涉及一種雙控動力固結處理軟地基的方法。簡稱「雙控動力固結法」。適用於大面積軟弱地基處理。屬地基處理技術領域。
背景技術：
目前大面積軟弱地基處理一般採用換墊法、強夯法、高真空擊密法以及通過置換的方法，如振衝法、擠密樁法、砂石樁法、深層攪拌法等。它們均不同程度的存在造成價高、工期長、且無法改變流塑淤泥質土等不足。
雖然目前的「真空預壓法」通過真空預壓能改變流塑淤泥質土的特性。但其工期長，一般為90天左右，且造價高。
發明內容
本發明的目的在於克服上述不足，提供一種能有效快速提高地基的承載力，且施工工期短、工後沉降小、造價低的雙控動力固結處理軟地基的方法。
本發明的目的是這樣實現的一種雙控動力固結處理軟地基的方法，其特徵在於首先，採用電滲井點水進行施工區域內的降水，採用強夯法或衝擊振動碾壓法進行土體擊密，然後，整平並鋪設墊層材料，最後，採用衝擊振壓法振密，所述的電滲井點水是以井點管作陰極，金屬棒作陽極，陽極棒布置於井點管旁側，井點管、陽極棒間用導線連接構成直流電流系統。
本發明雙控動力固結處理軟地基的方法，所述的井點管採用「十字形」井點管，即先在井點管外周壁布置多條豎擋，再在外包覆多層濾網或土工布，濾網或土工布與井點管之間留有縫隙，使地下水在縫隙中流動，井點管下端封閉，上端通過連接管與總管相連。
本發明雙控動力固結處理軟地基的方法，在電滲井點水施工中，採用間隙通電電滲降水。
本發明雙控動力固結處理軟地基的方法，所述的豎擋採用4～8片竹子，用鐵絲綁紮，或採用4～8根鋼筋，與井點管採用焊接固定。
本發明雙控動力固結處理軟地基的方法，其具體工藝步驟如下步驟一、第一遍布管降水井點管分深、淺二層布設，深、淺二層井點管之間設置陽極棒，井點管外圍布設封管，封管也分深、淺二層布設，深、淺封管之間也設置陽極棒，封管、陽極棒間用導線連接構成直流電流系統，對井點管及外圍封管真空抽水，步驟二、第一遍強夯拔除第一遍井點管及井點管陽極棒，保留外圍封管及封管陽極棒繼續降水，進行第一遍強夯擊密土體，
步驟三、第二遍布管降水推平夯坑，然後進行第二遍布管降水，布設井點管及陽極棒同上，對井點管真空抽水。
步驟四、第二遍強夯拔除第二遍井點管及井點管陽極棒，保留外圍封管及封管陽極棒繼續降水，第二遍強夯擊密土體，第二遍夯點與第一遍夯點呈梅花形錯位布置，步驟五、第三遍滿夯第三遍強夯擊密土體，第三遍強夯採用滿夯。
步驟六、石料鋪墊及振動碾壓在第三遍滿夯施工結束後，土體表面鋪墊石料，整平後用振動壓路機進行表層碾壓擊密，碾壓結束後拔除外圍封管及封管陽極棒。
本發明雙控動力固結處理軟地基的方法，所述的鋪墊石料具體施工方法為推平夯坑，在先靜壓一遍的基礎上，進行第二遍、第三遍、第四遍、第五遍逐步加壓振動擊密，並且第二與第三遍為壓半輪，第四、第五遍為十字交叉壓半輪振動擊密。
本發明雙控動力固結處理軟地基的方法，所述的步驟第一、二遍布管降水中井點管抽水時間7～10天，在第三遍滿夯施工結束後10天後，上部鋪墊30～50cm厚的石料。
本發明雙控動力固結處理軟地基的方法，所述的井點管深管長6m，淺管長4m，排距4m，管距6m，所述的封管深管長6m，淺管長4m，排距4m，管距6m，所述的井點管陽極棒和封管陽極棒長6m。
本發明雙控動力固結處理軟地基的方法，所述的第一、二遍強夯夯坑點距4.5m×4.5m梅花形布置，夯能採用及擊數根據土質情況而定。
本發明雙控動力固結處理軟地基的方法原理一是通過控制電滲井點降水的各項參數，利用淤泥質土含水量大，滲透係數小的特點，在電滲離子的作用下改變淤泥質土的特性，達到固結的效果。通過改變電滲井點管的長度，通過調整井點間距、電滲時間、電流密度等參數使之達到所需加固處理的深度及達到土體密實所需的最佳含水量。
二是通過控制施加動力的各項參數，在經電滲降水后土體達到最佳含水量的情況下進一步對需處理土體進行加固密實，達到所需的承載力。通過調整施加動力的能量、遍數、時間、以及擊頻率等使之達到所需加固處理的承載力。
本發明雙控動力固結處理軟地基的方法的特點一、本發明「雙控動力固結法」適用於大面積軟弱地基處理，且施工工期短，單位面積施工周期為10～15天，為常用施工方法的2/3。
二、本發明「雙控動力固結法」工後沉降小，預沉降可控。由於在施工過程中通過控制最佳含水量及最佳固結密實度，不僅能根據設計要求進行可控可調，而且能達到土體的均勻沉降，由於淤泥質土性改變經施工後不受外力的影響這一特點，從而使得經處理後的場地不會因地下水位的變化而產生大幅度的沉降，達到工後沉降小的目的。
三、本發明「雙控動力固結法」深層固結，淤泥質土經電滲作用後轉變為固態，再經動力擊實。通過調整所施加動力的各參數，形成了地表下8～9m理想的承載力高的「硬殼層」。
四、本發明「雙控動力固結法」針對不同的土質，通過調整電滲降水及施加動力的各參數，能有效地避免「彈簧土」，經處理後的地基深度範圍自地表8～9m處均勻密實。
五、通過本發明的電滲降水方法，對透水性差的土體起疏幹作用，使地下水排出，經電滲降水後的淤泥質粘土從流塑狀轉變為軟塑或固態狀，從而使土體表面2m以下固結。電滲井點降水正是利用流塑狀淤泥在外力作用下可塑成任何形態這一特點，通過施加電滲(外力)來激活水分子，通過抽水，使之成為半固體狀態或固態。由於淤泥質粘土在外力除去後，能繼續保持這一特點。同時，在塑態變成半固態時，土的形狀不變，由於電滲降水的作用，土的體積因水分減少而發生收縮，特別是當土體進一步減少後，土質性質由半固態轉變成固態，對需處理範圍的土體採取施加動力(如強夯、衝擊或振動碾壓等方法)達到固結密實處理。使之達到所需深度的承載力。
綜上所述，本發明「雙控動力固結法」是結合二種控制方法處理軟弱地基的一種施工方法。特別是針對沿海地區普遍存在的淤泥質粘土，通過「雙控動力固結法」能有效快速提高地基的承載力，達到使流塑狀淤泥快速改變為軟塑狀甚至固體狀。它是基於電滲降水對流塑狀淤泥質土的加固方法及通過控制所施加的動力對地基進行加固的方法，快速有效地改變需處理土體的特性，達到設計要求的承載力。從而如同真空預壓一般，起到了真正意義上的對流塑狀淤泥質土進行加固的目的。然而本發明「雙控動力固結法」又不同於真空預壓，因為「雙控動力固結法」處理時間短，一般為10～15天左右時間。
具體實施例方式本發明雙控動力固結處理軟地基的方法，首先，採用電滲井點水進行施工區域內的降水，採用強夯法或衝擊振動碾壓法進行土體擊密，然後，整平並鋪設墊層材料，最後，採用衝擊振壓法振密。所述的電滲井點水是以井點管作陰極，金屬棒作陽極，井點管、陽極間用導線連接構成直流電流系統。具體工藝方法如下1、現場準備進場後進行大致平整，在平整面上進行井點位置施工放樣並布置四周排水系統。
2、小鏍鑽詳探在地基處理施工區域進行小鏍鑽詳探，深度以鑽至地表以下不小於6m處，在施工區域中，由於面積較小，採用30m×30m的方格網布孔進行小鏍鑽詳探，並做好記錄。摸清實驗區域的各類土層的埋置深度、厚度，以便及時了解施工區域的土性、土層的含水量、滲透係數和賦予狀態，繪製鑽探剖面圖，正確調整真空度、電滲降水時間及井點管布置密度。
3、機械設備準備包含真空泵、離心泵、潛水泵、平衡器、直流電焊機及柴油發電機等，檢查抽水設備系統及測試儀表。並須達到以下指標直流電焊機，功率＝20KW，電流＝1500A；真空泵排氣量S1≥100L/S，電機功率≥15KW；
射流泵排氣量S2≥15L/S，電機功率≥7.5KW；平衡參數0.2～1.0(可根據影響範圍進行調整)出水輸送距離＞400mm。
4、材料準備井點管(陰極)、鋼筋(陽極)、填砂及粘土料。
5、開挖排水溝開挖明排水溝，明溝深1.5m，底寬1m，邊坡1∶2，區域明溝之間相互貫通，形成排水網絡，明溝交接處設置一定數量的集水井，明溝水採取自流、強排的方法排放到鄰近河道內。
6、第一遍布管降水及排水設備安裝先排放總管，再用水衝法埋設井點管(陰極)及陽極棒，放置水位觀測孔和孔隙水壓力計。井點管分深、淺二層布設，深、淺二層井點管之間設置陽極棒。深管長度6m，淺管長度4m，排距4m，管距6m。陽極棒長度6m。井點管、陽極棒間用導線連接構成直流電流系統。深管採用￠32mm的鍍鋅鋼管，淺管採用￠32mm尼龍管或鍍鋅鋼管。當深層井管埋設在滲透係數K＝0.3m/d左右土層中時，則該部分鋼管用瀝青絕緣，使之僅電滲淤泥質土，這樣既滿足降水要求，又可節省用電。陽極棒採用￠63的鋼筋或50mm×50mm的角鋼，長度為6m，衝孔後埋入土中，陽極棒的數量和陰極(井點管)的數量相同。陽極棒放在井點管內側2.0m處。通電導線採用￠20mm的鋼管分別與陽極棒與井點管連接，構成直流迴路系統(在施工中必須確保導電性能良好)。井管深度應根據小螺鑽資料適時調整。為保證排水及強夯、衝擊碾壓過程的降水效果，在距強夯處理邊界約3.0m處設置外圍封管，外圍封管採用深、淺井管結合形式深層井管長度6.0m，淺層進管長度3.0m，兩種井管間距均採用2.0m，相互交錯布置；在距深層井管(陰極)2m的內側布設陽極。封管、陽極間用導線連接構成直流電流系統。然後用連接管將井點管與總管相連通，最後安裝真空泵、平衡器等抽水設備。連接管採用41mm×51mm×40MTR內含螺旋型鋼絲的透明鋼絲管；集水總管採用￠63的PVC管，節間用與之配套的專用接頭及膠水密封連接，並有三通管將總管與連接總管連接。井點管埋設在水衝孔的中心，在井點管與孔壁之間使用中粗砂填灌實。填至孔口。總管至抽水裝置要保持有3～5％的坡度。真空泵的平衡器採用動態平衡。對井點管及外圍封管真空抽水，平衡係數＞0.75，抽水時間7～10天。真空泵與井管的聯接呈相互獨立工作形式施工區域的深層井管(陰極)與陽極棒、淺層管各自形成若干個迴路。外圍深層管(陰極)與陽極、淺層管各為一個迴路。真空泵真空度一般宜控制在-0.06～0.08Mpa間，應不低於-0.04Mpa。
在電滲水施工中，由於長期通電，靠陽極周圍土體的水份過分乾躁，土壤中含水量過低，不利於動力固結，達到最佳密實效果，同時土壤中電陰增加，產生電解作用，由於電極周圍產生氣體，電滲期間浪費電力資源。因此，為達到最佳的土壤含水量及電滲效果，採用間隙通電的方法，一般為通電電滲降水在2小時左右，然後停止電滲，約4小時後再進行電滲降水，如此循環進行間隙通電電滲降水。電滲降水的輸出電壓控制在36V以下安全電壓範圍。
7、第一遍強夯拔除第一遍井點管及陽極棒，保留外圍封管及封管陽極棒繼續降水，進行第一遍強夯擊密土體。夯錘採用16T，夯錘直徑2.4m，強夯夯坑點距4.5m×4.5m梅花形布置，夯能採用2500KN·m，擊數6擊。現場控制標準為(1)以現場第一擊、坑邊0.5m隆起量小於20cm確定最大夯能。
(2)以夯坑深0.8m，後一擊沉降量小於前一擊沉降量，最後二擊貫入量＜10cm調整點擊數。
8、第二遍布管降水用推土機推平夯坑，然後進行第二遍布管降水，布設井點管及陽極棒同第一遍，對井點管真空抽水，第二遍降水主要是抽取夯后土體擠壓水，在該降水期間內，土體經第一遍強夯後的孔隙水壓力根據不同的土體其恢復時間也不同，一般為7～10天。
9、第二遍強夯拔除第二遍井點管及陽極棒，保留外圍封管及封管陽棒棒，第二遍強夯擊密土體，強夯夯坑點距4.5m×4.5m梅花形布置，第二遍夯點與第一遍夯點呈梅花形錯位布置。夯能採用2500KN·m，擊數8擊，現場控制標準為(1)以現場第一擊、坑邊0.5m隆起量小於20cm確定最大夯能。
(2)以夯坑深0.8m，後一擊沉降量小於前一擊沉降量，最後二擊貫入量＜10cm調整點擊數。
第二遍強夯的間隔時間，根據現場孔隔水壓力計檢測調整，一般在孔隙壓力消散90％以上才能進行第二遍強夯。
10、第三遍滿夯由於強夯過程中，夯坑較深，表面土體也較為鬆散，為此進行的第三遍強夯，採用滿夯，通過第三遍滿夯達到表層的密實度，以得石料鋪墊。
11、石料鋪墊及振動碾壓在第三遍滿夯施工結束後10天後，上部鋪墊30～50cm厚的石料，整平後用振動壓路機進行表層擊密，碾壓結束後拔除外圍封管及封管陽極棒。在整個降水施工中，外圍管封及其陽極棒保持降水至碾壓結合。從而確保施工區域內的水位保持在一定範圍。具體施工方法為推平夯坑，在先靜壓一遍的基礎上，進行第二遍、第三遍、第四遍、第五遍逐步加壓振動擊密，並且第二與第三遍為壓半輪，第四、第五遍為十字交叉壓半輪振動擊密。
為有效利用電滲降水特性，井點管採用「十字形」井點管。濾管段設在井管下端，其長度為1.0～1.5m，在管壁上鑽￠12～18mm的小孔呈60°夾角梅花形分布，井點管下端封閉。孔頭濾點最大入土深度6～8mm，軟土中可設孔點。在井點管四周復4～8片竹子，用鐵絲綁紮；或可用4～8根鋼筋，從側面點焊在井點管外壁。濾管外壁包2～4層濾網或土工布，可循環使用。濾網採用80～100目的呢絨網。濾網或土工布與井點管管壁之間保持大於5mm的縫隙，使地下水在縫隙中流動。
權利要求
1.一種雙控動力固結處理軟地基的方法，其特徵在於首先，採用電滲井點水進行施工區域內的降水，採用強夯法或衝擊振動碾壓法進行土體擊密，然後，整平並鋪設墊層材料，最後，採用衝擊振壓法振密，所述的電滲井點水是以井點管作陰極，金屬棒作陽極，陽極棒布置於井點管旁側，井點管、陽極棒間用導線連接構成直流電流系統。
2.根據權利要求1所述的一種雙控動力固結處理軟地基的方法，其特徵在於所述的井點管採用「十字形」井點管，即先在井點管外周壁布置多條豎擋，再在外包覆多層濾網或土工布，濾網或土工布與井點管之間留有縫隙，使地下水在縫隙中流動，井點管下端封閉，上端通過連接管與總管相連。
3.根據權利要求2所述的一種雙控動力固結處理軟地基的方法，其特徵在於在電滲井點水施工中，採用間隙通電電滲降水。
4.根據權利要求2所述的一種雙控動力固結處理軟地基的方法，其特徵在於所述的豎擋採用4～8片竹子，用鐵絲綁紮。
5.根據權利要求2所述的一種雙控動力固結處理軟地基的方法，其特徵在於所述的豎擋採用4～8根鋼筋，與井點管採用焊接固定。
6.根據權利要求1或2、3、4、5所述的一種雙控動力固結處理軟地基的方法，其特徵在於其具體工藝步驟如下步驟一、第一遍布管降水井點管分深、淺二層布設，深、淺二層井點管之間設置陽極棒，井點管外圍布設封管，封管也分深、淺二層布設，深、淺封管之間也設置陽極棒，封管、陽極棒間用導線連接構成直流電流系統，對井點管及外圍封管真空抽水，步驟二、第一遍強夯拔除第一遍井點管及井點管陽極棒，保留外圍封管及封管陽極棒繼續降水，進行第一遍強夯擊密土體，步驟三、第二遍布管降水推平夯坑，然後進行第二遍布管降水，布設井點管及陽極棒同上，對井點管真空抽水。步驟四、第二遍強夯拔除第二遍井點管及井點管陽極棒，保留外圍封管及封管陽極棒繼續降水，第二遍強夯擊密土體，第二遍夯點與第一遍夯點呈梅花形錯位布置，步驟五、第三遍滿夯第三遍強夯擊密土體，第三遍強夯採用滿夯。步驟六、石料鋪墊及振動碾壓在第三遍滿夯施工結束後，土體表面鋪墊石料，整平後用振動壓路機進行表層碾壓擊密，碾壓結束後拔除外圍封管及封管陽棒棒。
7.根據權利要求6所述的一種雙控動力固結處理軟地基的方法，其特徵在於所述的鋪墊石料具體施工方法為推平夯坑，在先靜壓一遍的基礎上，進行第二遍、第三遍、第四遍、第五遍逐步加壓振動擊密，並且第二與第三遍為壓半輪，第四、第五遍為十字交叉壓半輪振動擊密。
8.根據權利要求6所述的一種雙控動力固結處理軟地基的方法，其特徵在於所述的步驟第一、二遍布管降水中井點管抽水時間7～10天，在第三遍滿夯施工結束後10天後，上部鋪墊30～50cm厚的石料。
9.根據權利要求6所述的一種雙控動力固結處理軟地基的方法，其特徵在於所述的井點管深管長6m，淺管長4m，排距4m，管距6m，所述的封管深管長6m，淺管長4m，排距4m，管距6m，所述的井點管陽極棒和封管陽極棒長6m。
10.根據權利要求6所述的一種雙控動力固結處理軟地基的方法，其特徵在於所述的第一、二遍強夯夯坑點距4.5m×4.5m梅花形布置，夯能採用2500KN·m，擊數6～8擊。
全文摘要
本發明涉及一種雙控動力固結處理軟地基的方法，其特徵在於首先，採用電滲井點水進行施工區域內的降水，採用強夯法或衝擊振動碾壓法進行土體擊密，然後，整平並鋪設墊層材料，最後，採用衝擊振壓法振密，所述的電滲井點水是以井點管作陰極，金屬棒作陽極，陽極棒布置於井點管旁側，井點管、陽極棒間用導線連接構成直流電流系統。本發明能有效快速提高地基的承載力，達到使流塑狀淤泥快速改變為軟塑狀甚至固體狀。且處理時間短，一般為10～15天左右時間。
文檔編號E02D3/11GK1821492SQ200510134968
公開日2006年8月23日 申請日期2005年12月30日 優先權日2005年12月30日
發明者葉吉 申請人:葉吉