雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法
2023-05-28 13:02:56 2
專利名稱：雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法
技術領域：
本發明涉及一種大面積軟土地基的綜合加固方法。適用於淤泥、淤泥質土地基。尤其適用於大面積軟土加固並利用吹填泥漿抬高其高程的圍海造地或低洼地填高工程。
背景技術：
隨著改革開放，建設用地日趨緊張，為此在沿海各地普遍都在圍海造地，而這些灘地不但承載力低，而且地面標高較低，按傳統的方法需先行吹沙、拋土石填高后再行對灘地軟土地基及其上回填材料進行固結處理。傳統的方法不但造價高，工期長且嚴重地破壞生態環境，對可持續發展不利。近年來，東南沿海人們開始利用河、湖中及港池航道中的疏浚泥漿作為回填材料，做到清淤和造地兼得的目的，為此需對灘地軟土地基及吹填抬高的泥漿層同時進行固結處理。加固軟土地基並抬高其高程的工藝方法有多種如堆載預壓法、真空堆載聯合預壓法等加固技術。尤其是ZL97100652.0發明了一種用吹填泥漿作泥封層用以閉氣的低位真空預壓法加固軟土地基的新工藝，該工藝方法通過泥代膜、管代沙，提高造壓系統效率以達到節能的目的，完成了清淤和造地兼得的「套裁」功能，具有十分明顯的經濟效益和社會效益。但該工藝方法本身也有一些明顯的缺點以致在很大程度上限制了該工藝方法的實施和推廣，其主要缺點有1、加固效果不太理想在大面積吹填工程中，由於泥漿的土性及流動性、場地的平整度、吹泥口的位置等因素使泥封層的厚薄不均，若泥封層太薄(＜60cm)將因泥封層在自然蒸發固結中開裂導致漏氣；若泥封層過厚(＞80cm)，將會在層間餘留一定厚度的未經固結的軟夾層，以上兩點都直接影響了加固效果。
2、加固後的軟土地基強度不高低位真空預壓法工藝的真空負壓一般為80Kpa，加上其上的泥封層的厚度不宜過厚，相應泥封層的自重應力較小，故兩者的聯合預壓荷載也不大，經預壓後的固結指標較低，致使加固後的軟土地基強度不高。
3、加固後的固結指標太低由於泥封層主要靠自然蒸發下發生固結，而以粘粒為主體的泥封層自然固結困難，致使固結指標較低；特別當泥封層較厚時，由於未經固結的軟夾層的存在，使其固結指標更低。
上述缺點很大程度上制約了該工藝方法的實施和推廣。
發明內容
本發明的目的在於克服上述不足，提供一種對軟土地基及吹填抬高的泥漿層同時處理且處理後場地固結度高、固結周期短、固結後強度高的雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟地基方法。
本發明的目的是這樣實現的一種雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，其特徵在於它包括以下工藝步驟
a)、低位真空預壓在被處理軟土地基外圍先築圍堰，在軟土地基表面吹填泥漿層呈一定高程，在吹填泥漿層上鋪土工布及竹芭層，在竹芭上豎插塑料排水板、鋪真空水平管網、安裝真空預壓系統和吹泥封層，泥封層厚0.8～1.5m，最好泥封層厚1～1.2m，真空預壓系統抽真空預壓，b)、高真空井點降水泥封層上布置高真空井點降水系統，第一遍真空降水，拔除井點管，c)、低能量強夯在泥封層上鋪設一層填料，進行第一遍低能量強夯，d)、經2～3輪「高真空井點降水-低能量強夯」施工後，泥封層及其下軟土達到超固結，e)、振動碾壓，平整場地。
本發明雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，所述的井點管的濾頭伸入泥封層中0.4m以上。
本發明雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，所述的泥封層上鋪設填料層厚0.3～0.5m。
本發明雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，所述的第一遍低能量強夯的夯擊能取500～800KNm，第二遍低能量強夯的夯擊能取800～1000KNm，第三遍低能量強夯的夯擊能取1000～1200KNm。
本發明雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，當泥封層下軟土達到設計固結度，泥封層也達到一定強度時，低位真空預壓法施工結束。
本發明雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，第一遍真空降水時間在5～7天，當平衡係數＞0.75時，第一遍真空降水結束。
本發明雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，第一遍低能量強夯梅花型布置，每點擊數1～2擊，當最後二擊貫入量＜10cm時第一遍低能量強夯結束，第二遍低能量強夯梅花型布置，每點擊數2～3擊，第三遍低能量強夯滿夯，每點擊數1～2擊。
本發明雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，所述的真空預壓系統即在竹芭上鋪設水平幹管和支管，塑料排水板連接支管，支管連接幹管，幹管與集水井相連，集水井與真空泵相連。
本發明雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，所述的高真空井點降水系統即在泥封層上豎插井點管，井點管和橫置的許多條連接管相連，連接管與集水總管連接，集水總管與總管相連，總管與真空吸水裝置相連。
與低位真空預壓法相比，本發明的主要優點有本發明除了具有低位真空預壓法的優點外，還具有如下主要優點1、本工法能有效地對泥封層進行二次加固，在施工中可採用較厚泥封層(1～1.2m)，實踐證明，泥封層厚度超過1m，可使80Kpa高真空度有效地維持100天左右，使泥封層及其下軟土的固結度達到80％以上；2、本工法能有效地對泥封層進行二次加固，在施工中可採用較厚泥封層(1～1.2m)，實踐證明，較厚泥封層有效地增加因自重壓力對預壓荷載的貢獻，提高了泥封層下軟土的固結指標；
3、本工法能有效地對泥封層進行二次加固，在施工中可採用較厚泥封層(1～1.2m)，實踐證明，較厚泥封層可以防止閉氣系統的漏氣，使固結周期縮短，節約了加固能耗；4、本工法對泥封層及其下軟土採用有回填料的「高真空井點降水-低能量強夯」施工，加固結束泥封層及其下軟土快速固結，實踐證明，經處理後泥封層及其下軟土承載力可達100Kpa左右；5、本工法對泥封層及其下軟土採用有回填料的「高真空井點降水-低能量強夯」施工，使淺層加固影響深度範圍形成一個強度高、壓縮模量高的硬殼層，有效地減少場地的工後沉降；6、本工法的真空降水系統中採用真空吸水裝置(ZL200320120763.7)，效率高，實踐證明，該裝置的效率是水循環泵的2～3倍；7、本工法的真空降水系統中採用十字井點管，其優點是價格低並節省了許多中粗沙，8、本工法的動力擊密系統採用有回填料的低能量強夯，其優點是有效地對泥封層及其下軟土夯實擠密而防止發生「橡皮土」現象。
圖1為本發明雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟地基方法典型橫斷面示意圖。
圖2為本發明方法加固原理圖。
圖3為本發明方法採用的十字型井點管示意圖。
圖4為本發明方法在泥封層上布置高真空降水系統圖。
圖中所示圍堰1，場地天然軟土地基2，用以填高場地的吹填泥漿層3、土工布及竹芭各一層4，塑料排水板5，真空水平管網6、泥封層7、石渣等回填料8，高真空降水系統9，真空泵10，擊密系統11。
具體實施例方式1、低位真空預壓法施工參見圖1，在吹填前，在被處理軟土地基2外圍先築圍堰1，在軟土地基2表面吹填泥漿層3呈一定高程，在泥漿層3上鋪土工布及竹芭各一層4，在竹芭上豎插塑料排水板5、鋪真空水平管網6、安裝真空預壓系統、吹泥封層7，真空預壓系統抽真空預壓。當泥封層下軟土達到設計固結度，泥封層也達到一定強度時，低位真空預壓法施工結束。真空預壓系統即在竹芭上鋪設水平幹管和支管，塑料排水板連接支管，支管連接幹管，幹管與集水井相連，集水井與真空泵相連。
2、泥封層上布置高真空井點降水系統，第一遍真空降水開始即在泥封層7上豎插許多排平行的十字井點管(見圖2(a)(b)(c))。十字井點管的濾頭為1.0m，伸入泥封層中0.4m，井點管間距4×4m；井點管和橫置的許多條連接管相連，連接管採用41mm×51mm×40mm內含螺旋型鋼絲的透明呢絨管，連接管與集水總管連接，集水總管採用Φ63mmPVC管，節間用與之配套的專用接頭連接，並且三通將集水總管與總管相連，總管與真空吸水裝置相連。在地下水豐富地區，被處理軟土地基外應設置外圍封管。
參見圖3，「十字形」井點管是在管壁上鑽￠12～18mm的小孔呈60°夾角梅花形分布，井點管下端封閉，如圖3(a)；在井點管四周復4～8片竹子12，用鐵絲綁紮13，如圖3(b)；或可用4～8根鋼筋14，從側面點焊15在井點管外壁，如圖3(c、e)。濾管外壁包2～4層濾網或土工布16，可循環使用。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，如圖3(d)。
3、降水時間一般在5～7天，當平衡係數大於0.75時，第一遍真空降水結束。
4、拔除十字井點管，在泥封層上鋪設一層0.3～0.5m的石渣等回填料，進行第一遍低能量強夯。第一遍低能量強夯的夯擊能取500～800KNm，間距4.5m梅花型布置，每點擊數1～2擊，當最後二擊貫入量＜10cm時第一遍低能量強夯結束。
5、經2～3輪「高真空井點降水-低能量強夯」施工後，泥封層及其下軟土達到超固結。
6、振動碾壓，平整場地。
注第二、三遍真空降水和低能量強夯各項參數及指標詳見附圖2(b)、(c)及附表1。
表1低能量強夯表
本發明的「高真空井點降水-低能量強夯」工藝的加固原理經低位真空預壓法施工加固後，泥封層及其下吹填泥漿層雖不同強度得到加固，但仍屬淤泥質土範疇，需用分層「高真空井點降水-低能量強夯」作二次加固。工法的加固原理如下(見圖4)
1、豎插井點管2m左右，抽真空使淺層土在降水預壓荷載下含水量ω降低，土體得到壓縮固結，同時，由於淺層土的含水量降低，為低能量強夯創造條件。
2、拔去井點管，鋪一層石渣等回填料後作低能量強夯，使第一輪降水預壓的淺層土在夯擊能下夯密，同時泥漿層在豎向夯擊能影響範圍內出現裂縫，為第二輪降水提供排水通道。
3、豎插井點管3～4m左右，進行第二輪高真空井點降水。
4、第二輪低能量強夯施工。
第二輪井點管長3～4m，濾頭長2～3m，第三輪井點管長6～8m，濾頭長5～7m。一般經2～3輪「高真空井點降水-低能量強夯」施工後，泥封層及其下軟土達到超固結，最後振動碾壓，平整場地。
權利要求
1.一種雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，其特徵在於它包括以下工藝步驟a)、低位真空預壓在被處理軟土地基外圍先築圍堰，在軟土地基表面吹填泥漿層呈一定高程，在吹填泥漿層上鋪土工布及竹芭層，在竹芭上豎插塑料排水板、鋪真空水平管網、安裝真空預壓系統和吹泥封層，泥封層厚0.8～1.5m，真空預壓系統抽真空預壓，b)、高真空井點降水泥封層上布置高真空井點降水系統，第一遍真空降水，拔除井點管，c)、低能量強夯 在泥封層上鋪設一層填料，進行第一遍低能量強夯，d)、經2～3輪「高真空井點降水—低能量強夯」施工後，泥封層及其下軟土達到超固結，e)、振動碾壓，平整場地。
2.根據權利要求1所述的一種雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，其特徵在於泥封層厚1～1.2m。
3.根據權利要求1所述的一種雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，其特徵在於井點管的濾頭伸入泥封層中0.4m以上。
4.根據權利要求1所述的一種雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，其特徵在於泥封層上鋪設填料層厚0.3～0.5m。
5.根據權利要求1所述的一種雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，其特徵在於第一遍低能量強夯的夯擊能取500～800KNm，第二遍低能量強夯的夯擊能取800～1000KNm，第三遍低能量強夯的夯擊能取1000～1200KNm。
6.根據權利要求1所述的一種雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，其特徵在於當泥封層下軟土達到設計固結度，泥封層也達到一定強度時，低位真空預壓法施工結束。
7.根據權利要求1所述的一種雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，其特徵在於第一遍真空降水時間在5～7天，當平衡係數＞0.75時，第一遍真空降水結束。
8.根據權利要求1所述的一種雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，其特徵在於第一遍低能量強夯梅花型布置，每點擊數1～2擊，當最後二擊貫入量＜10cm時第一遍低能量強夯結束，第二遍低能量強夯梅花型布置，每點擊數2～3擊，第三遍低能量強夯夯印搭接，滿夯，每點擊數1～2擊。
9.根據權利要求1所述的一種雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，其特徵在於所述的真空預壓系統即在竹芭上鋪設水平幹管和支管，塑料排水板連接支管，支管連接幹管，幹管與集水井相連，集水井與真空泵相連。
10.根據權利要求1所述的一種雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，其特徵在於所述的高真空井點降水系統即在泥封層上豎插井點管，井點管和橫置的許多條連接管相連，連接管與集水總管連接，集水總管與總管相連，總管與真空吸水裝置相連。
全文摘要
本發明涉及一種雙真空預壓及動力擠密法聯合加固軟土地基方法，適用於大面積軟土加固並利用吹填泥漿抬高其高程的圍海造地或低洼地填高工程。包括以下工藝步驟低位真空預壓先築圍堰，吹填泥漿層呈一定高程，鋪土工布及竹芭層，豎插塑料排水板、鋪真空水平管網、安裝真空預壓系統和吹泥封層，泥封層厚0.8～1.5m，真空預壓系統抽真空預壓；高真空井點降水泥封層上布置高真空井點降水系統，第一遍真空降水，拔除井點管；低能量強夯在泥封層上鋪設一層填料，進行第一遍低能量強夯；經2～3輪「高真空井點降水一低能量強夯」；振動碾壓，平整場地。本發明實現對軟土地基及吹填抬高的泥漿層同時處理且處理後場地固結度高、固結周期短、固結後強度高。
文檔編號E02D3/046GK1818227SQ20061003878
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月7日 優先權日2006年3月7日
發明者張志鐵, 葉吉 申請人:張志鐵, 葉吉