軟土地基基坑支護方法
2023-04-22 17:42:16
專利名稱：軟土地基基坑支護方法
技術領域：
本發明涉及一種道路施工中的基坑支護方法，具體涉及一種對軟土路段進行基坑 支護的方法。
背景技術：
隨著國民經濟的發展，人們越來越需要交通快速方便，因此道路快速化改造工程 日益增多，下穿方案由於其對外觀影響較小，越來越多的受到青睞。在軟土路段進行下穿施 工，需要進行基坑支護。公路工程下穿基坑支護有其特殊性，基坑深度大多在7 9m之間， 且下穿兩側還有地面道路。目前軟土路段基坑支護採用的方法主要有SMW工法樁支護、水泥土攪拌樁支護、 灌柱樁支護等。其原理是不改變土體的物理性質，採用支護來擋住兩側軟土，使得在支護內 側開挖軟土得以順利實施。這樣做造價較高，且並沒有改變兩側軟土的物理性質，且為了減 少兩側地面道路的工後沉降，仍然需要處理兩側地面道路的軟土路基，即對於軟土地基和 基坑支護，是分開來處理的。
發明內容
本發明的目的是將兩側地面道路的軟基處理和下穿段基坑支護結合起來，從而提 供一種對軟土地基基坑支護方法，這樣不僅可以使得軟土路段的基坑支護得以實現，而且 還能夠同時對下穿段兩側地面道路的軟土路基進行加固。本發明的目的是通過以下技術手段實現的一種軟土地基基坑支護方法，在軟土路段公路下穿施工中進行基坑支護時對軟土 地基進行真空預壓，其特徵在於採用如下的施工步驟(a)、在下穿段兩側地面道路相應位置打設水泥土攪拌樁，從而將軟土路段劃分成 多個封閉區域；(b)、在每個封閉區域內按一定間距打設塑料排水板；(c)、在封閉區域的地面鋪設砂墊層並在其中埋設濾水管，再用密封膜覆蓋住沙墊 層使之與大氣隔絕；(d)、將真空泵與沙墊層中的濾水管接通並抽氣將密封膜內空氣排出；(e)、保持密封膜內真空度值大於lOOKPa，停止下穿段預壓時，地基固結度要求大 於90 %，然後進行下穿段基坑開挖，設置下穿段擋牆。進一步地，所述濾水管平面布置採用條形或魚刺形排列，排距為6 8m，最外層濾 水管距場地邊水泥土攪拌樁的距離為2 4m。採用本專利方法進行基坑支護的作用機理在於應用真空排水預壓法加固軟土地基時，首先通過水泥土攪拌樁將軟土路段圍合劃 分成多個封閉區域，再在欲加固的地基上按一定的間距打設塑料排水板，然後在地面鋪設 砂墊層並在其中埋設濾水管，再用不透氣的密封膜覆蓋使之與大氣隔絕，如圖1所示，藉助
3於埋設在砂墊層中的管道，與真空泵接通並抽氣，將密封膜內空氣排出，大氣壓力Pa作用於 密封膜上，密封膜下抽真空壓力P。，使密封膜下壓力降至PV(PV = Pa_P。)，密封膜內外存在壓 力差Pa_Pv，使密封膜緊貼在沙墊層上，這個壓差稱之為「真空度」。壓差通過塑料排水板逐 漸向下延伸並向四周擴展，引起自由水發生滲流，使孔隙水應力降低，有效應力增加，土體 固結，強度增長，形成負的超靜孔隙水應力。抽真空中形成的孔隙水應力小於大氣壓力，所 以孔隙水應力增量值為負值。該方法實質是在總應力基本不變的情況下，降低垂直排水通 道中的孔隙水應力，使有效應力增加。圖2中陰影部分為抽真空前、後的有效應力隨深度的 分布情況。從以上分析可以看出，垂直排水通道在真空預壓中，不僅僅起著垂直排水、減少排 水距離、加速土體固結的作用，而且起著傳遞真空度的雙重作用。「預壓荷載」在這裡是通過 垂直排水通道向土體施加的。與現有技術相比，本發明具有以下技術效果本專利採用真空預壓來對下穿段進行真空預壓，由於沙墊層和塑料排水板間的壓 差，自由水發生滲流，使孔隙水壓力降低，有效應力增加，土體固結，強度增長。強度增長到 一定程度，就可以進行基坑開挖。在土體強度增長、塑料排水板、大氣壓力等有利因素作用 下，可以較好的實現在公路軟土路段下穿處基坑進行支護。真空預壓實際上起到了雙重作用，第一個作用是對下穿段兩側道路的軟土路基進 行處理，減少工後沉降。經驗表明，採用真空預壓，在較短的時間內可提高地基土的強度為 2 3倍，第二個作用是對軟土路段的基坑開挖進行支護。所以在進行軟基處理的基礎上只 需再增加一點點維持真空的費用，就可以實現雙重目的，從而可以節省大量的資金。採用真 空預壓可以將下穿範圍內軟基處理和基坑支護有機的結合到一起，從而可以節省大量的工 程費用。
圖1為本發明真空預壓示意圖；圖2為本發明水泥土攪拌樁圍合封閉區域平面示意圖；圖3為本發明水泥土攪拌樁向地下打設示意圖；圖4為本發明在封閉區域內打設塑料排水板的示意圖；圖5為本發明在地面鋪設沙墊層、安裝濾水管及密封膜的示意圖；圖6為本發明對封閉區域進行抽真空示意圖的示意圖；圖7為本發明對下穿段基坑開挖的示意圖；圖8為本發明對下穿段基坑設置擋牆、路面施工的示意具體實施例方式以下結合
和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細描述如圖2至圖8所示，進行真空預壓基坑支護的第一步是在下穿段兩側地面道路相 應位置打設水泥土攪拌樁，水泥土攪拌樁將軟土路段圍合劃分成多個封閉區域；圖2中，分 為中間下穿段封閉區域3，兩側地面道路封閉區域1、2、4、5，箭頭表示下穿道路前進方向。 具體實施時，850mm水泥土攪拌樁應互相咬合，起到封閉的作用，這樣能保持較高的真空度，
4使得真空預壓支護得以順利的實施。封閉區域劃分是真空預壓施工的重要環節，理論計算結果和實際加固效果均表 明，每塊真空預壓加固場地的面積宜大不宜小。目前國內單塊真空預壓面積已達30000m2。 但如果受施工能力或場地條件限制，需要把場地劃分成幾個加固區域，分期加固。圖3為本發明水泥土攪拌樁7向地下打設示意圖；圖4為本發明在封閉區域內打設塑料排水板8的示意圖，在每個封閉區域內按一 定間距打設塑料排水板8。圖5為本發明在地面鋪設沙墊層、安裝濾水管及密封膜的示意圖；在封閉區域的 地面鋪設砂墊層並在其中埋設濾水管，再用密封膜覆蓋住沙墊層使之與大氣隔絕；圖6為本發明對封閉區域進行抽真空示意圖的示意圖；將真空泵與沙墊層中的濾 水管接通並抽氣將密封膜內空氣排出；上述兩個步驟中，需要使用到如下設備(1)、抽真空工藝設備包括真空源和一套膜內、膜外濾水管路。真空源目前國內大多採用射流真空裝置，射流真空裝置由射流箱和真空泵組成。 抽真空裝置的布置視加固面積和射流裝置的能力而定，一套高質量的抽真空裝置在施工初 期可負擔1000 1200m2的加固面積，後期可負擔1500 2000m2的加固面積。抽真空裝置 設置數量，應以始終保持密封膜內高真空度為原則。膜下真空值一般要求大於80kPa。膜外濾水管路連接著射流裝置的回閥、載水閥、管路。過水斷面應能滿足排水量， 且能承受lOOkPa徑向力而不變形破壞的要求。膜內水平濾水管，目前常用直徑為60 70mm的鐵管或硬質塑料管。為了使水平 濾水管標準化並能適應地基沉降變形，濾水管一般加工成5m長一根；濾水部分鑽有直徑為 8 10mm的濾水孔，孔距5cm，三角形排列；濾水管外繞直徑為3mm的鉛絲(圈距5cm)，外 包一層尼龍窗紗布，再包濾水材料構成濾水層。目前常用的濾水層材料為土工聚合物。(2)、密封系統密封系統由密封膜、密封溝和輔助密封措施組成。密封膜一般選用聚乙烯或聚氯 乙烯薄膜。加工好的密封膜面積要大於封閉區域的場地面積，一般要求每邊要大於封閉區 域相應邊2 4m。為了保證整個預壓過程中的密封性，塑料膜一般宜鋪設2 3層，第1層 膜鋪好後應檢查和黏補漏處。密封膜周邊的密封可採用挖溝折鋪膜，在地基土粒較細密、含 水率較大、地下水位淺的地區採用平鋪膜。密封溝的截面尺寸應視具體情況而定，密封膜與 密封溝內坡密封性好的黏土接觸，其長度a—般為1. 3 1. 5m，密封溝的密封長度b應大於 0. 8m，其深度d也應大於0. 8m,以保證周邊密封膜上足夠的覆土厚度和壓力。如果密封溝底或兩側有碎石或砂層等滲透性好的夾層存在，應將該夾層挖除幹 淨，回填40cm厚的軟土。由於某種原因，密封膜和密封溝發生漏氣現象時，施工中必須採取 輔助密封措施。如膜上溝內同時覆水、封閉式板樁牆或封閉式板樁牆內覆水等。在真空預壓持續了一段時間後，要停止下穿段密封區域的預壓，對於真空預壓是 否已經達到進行下一階段的施工時需要做一個質量檢驗，經常進行的質量檢驗和檢測項目 有孔隙水壓力觀測、沉降觀測、測向位移觀測、真空度觀測、地基土物理力學指標檢測等。圖7為本發明對下穿段基坑開挖的示意圖；如下穿段密封區域3真空預壓達到施 工要求後，停止預壓，其兩側道路封閉區域繼續保持真空預壓狀態，這樣能夠保證下穿段開挖的順利進行。圖8為本發明對下穿段基坑設置擋牆、路面施工的示意圖；對下穿段進行施工，修 建船塢式通道或者採用擋牆形式，從而完成下穿段基坑支護。以上表明真空預壓對於處理軟土地基的基坑支護的作用是非常明顯的(1)、真空預壓法產生的負壓加快了地基土的孔隙水排出，縮短了固結時間，同時 由於在孔隙水的排出過程中，滲流速度增大，由滲流力引起的附加應力也隨之增大，提高了 加固的效果，使得地基土的強度能夠提高2 3倍，從而為軟土路段下穿段基坑敞開式開挖 打下堅實的基礎；(2)、孔隙水的流向和滲透力引起的附加應力均指向被固結土體，使土體在加固過 程中產向側向收縮變形，結果使得基坑壁部分側向變形與之相抵消；(3)、真空荷載可一次加足，抽真空到80kPa，僅需3 7天。此後基坑可連續施工， 不需間歇。真空壓力作用在基坑壁上，起著內支撐的作用。按80kPa考慮，一個平方上大氣 壓力為8噸，是一個相當可觀的支撐力；(4)、研究表明，真空度從密封膜下到砂井或塑料排水板的這個傳遞過程中是會有 損失的，這種損失是垂直排水通道的阻力造成的，研究表明，塑料排水板的傳遞阻力比起袋 裝砂井來要小得多，這對基坑支護來講是有利的。
權利要求
一種軟土地基基坑支護方法，在軟土路段公路下穿施工中進行基坑支護時對軟土地基進行真空預壓，其特徵在於採用如下的施工步驟(a)、在下穿段兩側地面道路相應位置打設水泥土攪拌樁，從而將軟土路段劃分成多個封閉區域；(b)、在每個封閉區域內按一定間距打設塑料排水板；(c)、在封閉區域的地面鋪設砂墊層並在其中埋設濾水管，再用密封膜覆蓋住沙墊層使之與大氣隔絕；(d)、將真空泵與沙墊層中的濾水管接通並抽氣將密封膜內空氣排出；(e)、保持密封膜內真空度值大於100KPa，停止下穿段預壓時，地基固結度要求大於90％，然後進行下穿段基坑開挖，設置下穿段擋牆。
2.根據權利要求1所述的軟土地基基坑支護方法，其特徵在於所述濾水管平面布置採用條形或魚刺形排列，排距為6 8m，最外層濾水管距場地邊 水泥土攪拌樁的距離為2 4m。
全文摘要
本發明公開了一種軟土地基基坑支護方法，在軟土路段公路下穿施工中進行基坑支護時對軟土路段進行真空預壓，採用如下的施工步驟首先在下穿段兩側地面道路相應位置打設水泥土攪拌樁，所述水泥土攪拌樁將軟土路段圍合劃分成多個封閉區域；再在每個封閉區域內按一定間距打設塑料排水板；然後在封閉區域的地面鋪設砂墊層並在其中埋設濾水管，再用密封膜覆蓋住沙墊層使之與大氣隔絕；其次將真空泵與沙墊層中的濾水管接通並抽氣將密封膜內空氣排出；最後保持密封膜內真空度值大於80KPa，停止下穿段預壓時，地基固結度要求大於80％，然後進行下穿段基坑開挖，設置下穿段擋牆。
文檔編號E02D17/20GK101858085SQ20091005705
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月8日 優先權日2009年4月8日
發明者範娟娟 申請人:範娟娟