專利名稱：真空電滲降水及低能量強(qiáng)夯的深層加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土木工程地基加固方法，具體涉及一種大面積軟土地基的綜合加固方法，適用于粉土、粉質(zhì)粘土等地基，尤其是以粘粒等細(xì)顆粒為主的流泥、淤泥和淤泥質(zhì)土地基的加固。
背景技術(shù)：
在建筑工程中，需要對(duì)地基進(jìn)行加固處理，特別是對(duì)于含水量大的軟弱土或者軟土，需要進(jìn)行降水及加固處理。
在我國南部及沿海地區(qū)，廣泛存在著海相、湖相及河相沉積的軟弱粘土層，這種土的特點(diǎn)是含水量大、壓縮性高、強(qiáng)度低、透水性差，在建筑物荷載作用下會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的沉降和沉降差，對(duì)于該種地基，尤其是大面積施工，如在該地基上建造碼頭、機(jī)場(chǎng)等時(shí)，需要對(duì)地基進(jìn)行處理與加固。常見的加固軟土地基的方法包括復(fù)合地基、真空預(yù)壓法、真空電滲降水法等。但是，采用上述方法，對(duì)于以粘粒等細(xì)顆粒為主的流泥、淤泥和淤泥質(zhì)土地基效果不好。
中國發(fā)明專利申請(qǐng)CN1884707A公開了一種“真空電滲降水及低能量強(qiáng)夯綜合加固軟土地基的方法”，其主要包括下列步驟①真空井點(diǎn)降水；②真空電滲降水；③低能量強(qiáng)夯；④振動(dòng)碾壓、平整場(chǎng)地。這種方法由于結(jié)合了真空井點(diǎn)降水與真空電滲降水，能夠有效地將軟土中大部分孔隙水經(jīng)真空管排出，使軟土的含水量大幅度下降，從而在低能量強(qiáng)夯時(shí)，避免產(chǎn)生“橡皮土”現(xiàn)象，保證軟土被擠密固結(jié)。由于上述方法可以廉價(jià)、快捷地進(jìn)行軟土地基處理，并且處理質(zhì)量可靠，沒有二次污染，因而當(dāng)場(chǎng)地淺層覆蓋著一層軟弱土或軟土?xí)r，該方法是地基加固的一種較為優(yōu)選的工法。然而，上述方法的缺點(diǎn)是，工法的加固深度小，一方面，真空井點(diǎn)降水和真空電滲降水的作用范圍通常在深度6米以內(nèi)，另一方面，在進(jìn)行低能量強(qiáng)夯時(shí)，夯擊能不可過大，否則因超孔隙水壓力消散速度較慢，易出現(xiàn)“橡皮土”，因而，上述方法主要適用于處理不大于6米的淺層軟土，難以處理更大深度的軟土。
而在實(shí)際施工中，常常會(huì)遇到深度達(dá)十幾米的軟土層、淤泥層，如何這類地基進(jìn)行加固，是本領(lǐng)域急待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種大面積軟土地基的綜合加固方法，在保留現(xiàn)有工法長(zhǎng)處的基礎(chǔ)上，適用于深層軟土地基的加固。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種真空電滲降水及低能量強(qiáng)夯的深層加固方法，其施工步驟包括，首先構(gòu)建場(chǎng)地排水系統(tǒng)，方法為，在場(chǎng)地上鋪一層中粗砂墊層，厚度不小于40厘米，所述墊層與排水盲溝一起構(gòu)成水平排水系統(tǒng)；自砂墊層向下插入塑料排水板，相鄰塑料排水板的間距為0.8～1.4米，塑料排水板的長(zhǎng)度與加固深度相當(dāng)，構(gòu)成豎向排水系統(tǒng)；在所述墊層上鋪設(shè)粘土層并壓實(shí)；然后進(jìn)行下列操作(1)真空井點(diǎn)降水；(2)真空電滲降水；(3)低能量強(qiáng)夯；(4)振動(dòng)碾壓、平整場(chǎng)地。
上述技術(shù)方案中，所述真空井點(diǎn)降水系統(tǒng)即是在場(chǎng)地上豎插許多條平行的十字井點(diǎn)管，井點(diǎn)管和許多條橫置的連接管相連，連接管和集水總管相連，集水總管和總管相連，總管和吸水裝置相連。所述粘土層用于防止在真空降水時(shí)的漏氣發(fā)生。
上述技術(shù)方案中，所述水平排水系統(tǒng)中，與排水盲溝連通設(shè)置有集水井，所述墊層采用的中粗砂含泥量小于3％。
一般地，所述塑料排水板插入時(shí)貫穿軟土；當(dāng)軟土層很深時(shí)，所述塑料排水板的長(zhǎng)度由上部結(jié)構(gòu)允許變形確定。
上述技術(shù)方案中，所述真空井點(diǎn)降水至排出的水汽平衡系數(shù)大于0.75時(shí)結(jié)束；所述真空電滲降水至場(chǎng)地表面泛白、電滲管附近土體開裂時(shí)結(jié)束。
優(yōu)選的技術(shù)方案，進(jìn)行至少3遍低能量強(qiáng)夯，第一遍低能量強(qiáng)夯夯擊能800～1200kNm，梅花型布置，每點(diǎn)1～2擊，當(dāng)最后二擊貫入量小于100毫米時(shí)結(jié)束；第二遍低能量強(qiáng)夯夯擊能為1200～1800kNm，梅花型布置，每點(diǎn)2～3擊；第三遍低能量強(qiáng)夯夯擊能為1500～2500kNm，滿夯，夯印搭接1/3，每點(diǎn)1～2擊。
所述真空電滲降水系統(tǒng)的構(gòu)建包括，在真空井點(diǎn)降水系統(tǒng)的井點(diǎn)管的內(nèi)側(cè)豎插許多平行的電滲管，將電滲管和電滲裝置的陽極相連，真空井點(diǎn)管和電滲裝置的陰極連接以形成直流回路。
上述技術(shù)方案中，所述電滲管的長(zhǎng)度比井點(diǎn)管長(zhǎng)1～1.5米。
本發(fā)明的加固原理是a.場(chǎng)地軟土經(jīng)真空井點(diǎn)降水后，地下水位降低，深層軟土在降水預(yù)壓荷載作用下，超孔隙水壓力增大，而由于塑料排水板的存在，使場(chǎng)地深層軟土的孔隙水經(jīng)排水板、砂墊層、排水盲溝等排出，使超孔隙水壓力迅速消散，深層軟土得到初步固結(jié)。
b.在真空電滲降水下，淺層4～6米范圍的軟土在真空負(fù)壓、電泳(電滲)、烘烤的共同作用下，大部分的孔隙水經(jīng)井點(diǎn)管排出，淺層軟土的含水量迅速降低至低能量強(qiáng)夯相適應(yīng)的含水量，從而大大降低了因強(qiáng)夯而出現(xiàn)“橡皮土”的概率，同時(shí)也可加大夯擊能。
c.經(jīng)真空電滲降水后，場(chǎng)地淺層軟土的含水量降至塑限附近，使低能量強(qiáng)夯的夯擊能可加大，場(chǎng)地軟土在加大后的夯擊能作用下將激發(fā)起很大的超孔隙水壓力，由于塑料排水板的存在，借助于排水板的形成的“水柱”作為傳遞能量的工具，將強(qiáng)夯夯擊能產(chǎn)生的附加應(yīng)力傳至“水柱”底部，從而使塑料排水板所能達(dá)到的深度范圍內(nèi)的軟土都得到加固，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明深層加固的目的。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明由中粗砂層和塑料排水板構(gòu)成了完整的排水系統(tǒng)，使場(chǎng)地軟土在靜、動(dòng)荷載的共同作用下，大部分孔隙水經(jīng)由排水系統(tǒng)排出，使場(chǎng)地深、淺層軟土都得到加固；2.由于塑料排水板的設(shè)置，為低能量強(qiáng)夯時(shí)激起的超孔隙水壓力提供了一條迅速消散的路徑，既縮短了軟土的固結(jié)時(shí)間，又大大降低了場(chǎng)地軟土因強(qiáng)夯而出現(xiàn)“橡皮土”的概率，從而可以增加低能量強(qiáng)夯時(shí)的能量；3.由于塑料排水板一直插入深層軟土中，在低能量強(qiáng)夯時(shí)，塑料排水板會(huì)構(gòu)成“水柱”結(jié)構(gòu)，使得夯擊能產(chǎn)生的附加應(yīng)力快速向土體深部傳遞，從而大大擴(kuò)展了低能量強(qiáng)夯的影響深度，使得加固深層軟土成為可能。


附圖1本發(fā)明實(shí)施例一的軟土地基橫斷面示意圖。
其中1、十字井點(diǎn)管；2、真空預(yù)壓裝置；3、電滲管；4、電滲裝置；5、墊層；6、塑料排水板；7、填料層；8、粘土層。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見附圖1所示，1.平整場(chǎng)地后，在場(chǎng)地上鋪設(shè)40厘米左右的中粗砂墊層5，中粗砂含泥量小于3％；2.在砂墊層上豎插塑料排水板6，塑料排水板的間距取0.8～1.4米，塑料排水板的加固深度按以下原則進(jìn)行當(dāng)場(chǎng)地軟土不太厚時(shí)，則塑料板宜貫穿軟土；當(dāng)場(chǎng)地軟土深厚，則加固深度應(yīng)由上部結(jié)構(gòu)的允許變形值確定；然后在所述墊層上鋪設(shè)粘土層8并壓實(shí)。
3.在砂墊層上布置真空井點(diǎn)降水系統(tǒng)，進(jìn)行真空井點(diǎn)降水即在砂墊層5上豎插許多排平行的十字井點(diǎn)管1，十字井點(diǎn)管長(zhǎng)約6～8米，盡量貫穿軟土，十字井點(diǎn)管的濾頭位置相應(yīng)為5～7米，十字井點(diǎn)管間距4米×4米，井點(diǎn)管和許多條橫置的連接管相連，連接管采用41毫米×51毫米×40毫米內(nèi)含螺旋型鋼絲的透明尼龍管，連接管和集水總管連接，集水總管采用直徑63毫米的PVC管，節(jié)間用與之配套的專用接頭連接，并用三通將集水總管和總管連接，總管和真空預(yù)壓裝置2連接。必須說明，在地下水豐富地區(qū)或外來補(bǔ)給水十分豐富地區(qū)，應(yīng)在被處理的場(chǎng)地外圍設(shè)置一排甚至數(shù)排外圍封管，以形成截水帷幕。真空降水時(shí)間一般為5～7天，當(dāng)平衡系統(tǒng)數(shù)大于0.75時(shí)，真空井點(diǎn)降水結(jié)束。
4.安裝電滲裝置4，在真空十字井點(diǎn)管的內(nèi)側(cè)豎插許多平行的電滲管3，真空電滲降水開始即在真空井點(diǎn)管的內(nèi)側(cè)布置直徑25毫米的鋼筋作為電滲管，電滲管和真空井點(diǎn)管成等邊三角形布置，電滲管比真空井點(diǎn)管長(zhǎng)1米～1.5米。電滲管之間用導(dǎo)電性能良好的鋁棒并用專用夾件相連，最后和電滲裝置的陽極相連；真空井點(diǎn)管之間用直徑6毫米的鋼筋點(diǎn)焊相連，最后和電滲裝置的陰極相連，二條線路形成真流回路，連接后用絕緣膠布包裹以確保絕緣良好。以上電滲降水系統(tǒng)通電后即可進(jìn)行真空電滲降水，真空電滲降水時(shí)間一般為15～20天，當(dāng)場(chǎng)地軟土的含水量達(dá)到塑限、場(chǎng)地面泛白并在靠近電滲管處的土出現(xiàn)裂縫，真空電滲降水結(jié)束。
5.拔除井點(diǎn)管和電滲管，在場(chǎng)地表面鋪0.8～1.5米的填料層7，進(jìn)行第一遍低能量強(qiáng)夯，參數(shù)見下表，當(dāng)最后二擊貫入量小于100毫米時(shí)，第一遍低能量強(qiáng)夯結(jié)束。
6.經(jīng)2～3輪先鋪填料后低能量強(qiáng)夯施工后，場(chǎng)地軟土包括深層軟土達(dá)到超固結(jié)。
7.振動(dòng)碾壓、平整場(chǎng)地。
各輪低能量強(qiáng)夯各項(xiàng)參數(shù)及指標(biāo)見下表

權(quán)利要求
1.一種真空電滲降水及低能量強(qiáng)夯的深層加固方法，其施工步驟包括，(1)真空井點(diǎn)降水；(2)真空電滲降水；(3)低能量強(qiáng)夯；(4)振動(dòng)碾壓、平整場(chǎng)地；其特征在于在進(jìn)行真空井點(diǎn)降水之前，首先構(gòu)建場(chǎng)地排水系統(tǒng)，方法為，在場(chǎng)地上鋪一層中粗砂墊層，厚度不小于40厘米，所述墊層與排水盲溝一起構(gòu)成水平排水系統(tǒng)；自砂墊層向下插入塑料排水板，相鄰塑料排水板的間距為0.8～1.4米，塑料排水板的長(zhǎng)度與加固深度相當(dāng)，構(gòu)成豎向排水系統(tǒng)；在所述墊層上鋪設(shè)粘土層并壓實(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層加固方法，其特征在于所述水平排水系統(tǒng)中，與排水盲溝連通設(shè)置有集水井，所述墊層采用的中粗砂含泥量小于3％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層加固方法，其特征在于所述塑料排水板插入時(shí)貫穿軟土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層加固方法，其特征在于所述塑料排水板的長(zhǎng)度由上部結(jié)構(gòu)允許變形確定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層加固方法，其特征在于所述真空井點(diǎn)降水至排出的水汽平衡系數(shù)大于0.75時(shí)結(jié)束；所述真空電滲降水至場(chǎng)地表面泛白、電滲管附近土體開裂時(shí)結(jié)束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層加固方法，其特征在于進(jìn)行至少3遍低能量強(qiáng)夯，第一遍低能量強(qiáng)夯夯擊能800～1200kNm，梅花型布置，每點(diǎn)1～2擊，當(dāng)最后二擊貫入量小于100毫米時(shí)結(jié)束；第二遍低能量強(qiáng)夯夯擊能為1200～1800kNm，梅花型布置，每點(diǎn)2～3擊；第三遍低能量強(qiáng)夯夯擊能為1500～2500kNm，滿夯，夯印搭接1/3，每點(diǎn)1～2擊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層加固方法，其特征在于所述真空電滲降水系統(tǒng)的構(gòu)建包括，在真空井點(diǎn)降水系統(tǒng)的井點(diǎn)管的內(nèi)側(cè)豎插許多平行的電滲管，將電滲管和電滲裝置的陽極相連，真空井點(diǎn)管和電滲裝置的陰極連接以形成直流回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的深層加固方法，其特征在于所述電滲管的長(zhǎng)度比井點(diǎn)管長(zhǎng)1～1.5米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種真空電滲降水及低能量強(qiáng)夯的深層加固方法，其施工步驟包括，(1)真空井點(diǎn)降水；(2)真空電滲降水；(3)低能量強(qiáng)夯；(4)振動(dòng)碾壓、平整場(chǎng)地；其特征在于在進(jìn)行真空井點(diǎn)降水之前，首先構(gòu)建場(chǎng)地排水系統(tǒng)，方法為，在場(chǎng)地上鋪一層中粗砂墊層，厚度不小于40厘米，所述墊層與排水盲溝一起構(gòu)成水平排水系統(tǒng)；自砂墊層向下插入塑料排水板，相鄰塑料排水板的間距為0.8～1.4米，塑料排水板的長(zhǎng)度與加固深度相當(dāng)，構(gòu)成豎向排水系統(tǒng)；在所述墊層上鋪設(shè)粘土層并壓實(shí)。本發(fā)明由中粗砂層和塑料排水板構(gòu)成了完整的排水系統(tǒng)，使場(chǎng)地深、淺層軟土都得到加固；并可以增加低能量強(qiáng)夯時(shí)的能量，大大擴(kuò)展了低能量強(qiáng)夯的影響深度，使得加固深層軟土成為可能。
文檔編號(hào)E02D3/10GK101016739SQ20071002042
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者張志鐵 申請(qǐng)人:張志鐵, 葉吉