專利名稱：無(wú)砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強(qiáng)夯加固中的真空降水工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強(qiáng)夯加固方法。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快，帶動(dòng)了沿海地區(qū)工程建設(shè)的 迅速發(fā)展，港口、機(jī)場(chǎng)、道路等工程建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大。由于沿海地 區(qū)土地資源缺乏，使用工程性質(zhì)較差場(chǎng)地或在灘地上采用吹填砂或淤 泥的方式形成陸域已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。灘地上下臥淤泥質(zhì)軟土或者 吹填的砂含水量高，土質(zhì)較差， 一般不經(jīng)處理很難滿足工程建設(shè)對(duì)地 基變形和強(qiáng)度的要求，因此結(jié)合具體工程深入研究其工程性質(zhì)、選擇 經(jīng)濟(jì)有效的地基加固技術(shù)和工藝就具有十分重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。 如在建的上海蘆潮港鐵路集裝箱中心站工程西接浦東鐵路平安 站，東到臨港新城同盛物流園區(qū)，由鐵路支線和集裝箱中心站兩個(gè)單 項(xiàng)工程組成。本標(biāo)段(II標(biāo))為集裝箱中心站的集裝箱裝卸線和堆場(chǎng)，
線路里程為ZDK10+040 ZDK11+175. 97。工程地點(diǎn)位于上海市東南 部，浦東新區(qū)蘆潮港鎮(zhèn)，毗鄰東海，占地約61.2萬(wàn)m2，分主箱場(chǎng)區(qū)、 輔助箱場(chǎng)區(qū)、維修箱區(qū)、集卡走行區(qū)。
擬建場(chǎng)地地貌屬河口、砂嘴、砂島區(qū)。場(chǎng)地大部分己辟為桃源， 局部建有一些民宅，場(chǎng)區(qū)內(nèi)有兩條河流穿越，溝渠密布。場(chǎng)區(qū)地面標(biāo)高一般為+3. 0 +4. 0m。場(chǎng)地表層廣泛分布有一層褐黃 灰色粘質(zhì)粉 土層，該層土的厚度分布不均且工程地質(zhì)性質(zhì)較差。根據(jù)地基承載力 驗(yàn)算和變形分析結(jié)果，如果不對(duì)其進(jìn)行加固處理，不但地基承載力達(dá) 不到設(shè)計(jì)要求，而且將來(lái)會(huì)產(chǎn)生較大的沉降和不均勻沉降，影響將來(lái) 場(chǎng)區(qū)的正常運(yùn)營(yíng)，所以必須采用合理有效的地基處理方法對(duì)其進(jìn)行加 固處理。
強(qiáng)夯法是目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的地基處理方法之一，具有加固效 果顯著，適用土類廣、施工期短，設(shè)備及施工費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。目前已 有幾十個(gè)國(guó)家數(shù)千項(xiàng)工程采用此法加固地基。但該法在應(yīng)用于飽和軟 弱粉性土地基或粘性土地基時(shí)，因夯擊工藝和排水問(wèn)題，容易形成"橡 皮土"而導(dǎo)致加固失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種無(wú)砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強(qiáng)夯加固中的真空 降水工藝，該工藝與傳統(tǒng)強(qiáng)夯法相比，通過(guò)采用真空井點(diǎn)降水的主動(dòng) 降水方式與改進(jìn)的夯擊工藝相結(jié)合來(lái)有效地加速軟土中超靜孔隙水 壓力的消散和增加強(qiáng)夯加固效果，從而減小施工工期和提高工效，同 時(shí)該方法還可以有效避免軟土內(nèi)"橡皮土"的產(chǎn)生。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 一種無(wú)砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強(qiáng)夯加固中的真空降水工藝，其具
體步驟是
(1)布置排水明溝和集水井 在強(qiáng)夯加固內(nèi)布置好排水明溝和集水井，并使之相互貫通；在加固區(qū)外圍布置好貫通的排水系統(tǒng)，使得場(chǎng)地內(nèi)的水能順利排至場(chǎng)外；
(2) 井點(diǎn)降水
采用兩遍降水方式，第一遍夯擊前和夯擊后均進(jìn)行降水，具體參 數(shù)為
第一遍夯前，淺層、深層管降水相結(jié)合，淺層管和深層管相間布
置，淺管埋深4m，井點(diǎn)管間距2m，排距6m;深管埋深7m，井點(diǎn)管間 距2m，排距6m;
第一遍夯后，深管埋深7m，井點(diǎn)管間距4m，排距12m，不設(shè)淺
管；
(3) 外圍封管
為防止加固區(qū)域外圍地下水的滲入，確保加固區(qū)域的降水效果， 在加固區(qū)外圍布置封管，封管按深、淺管相間布置，間距2m。
上述第一步驟中，排水明溝在距離強(qiáng)夯加固區(qū)外6m起開(kāi)挖，明 溝底寬lm，深1.5m，邊坡l: 2，明溝之間相互貫通。
上述第二步驟中，井點(diǎn)管周圍灌粗砂，孔口地面以下40 60cm 內(nèi)用粘土或淤泥封死；降水至指定標(biāo)高以下，降水期間保證不間斷降 水，并設(shè)置好豎向排水體與表面水平排水層，使土體中形成有效的排 水通道。
本發(fā)明的有益效果是該降水工藝可以使軟土地基中的地下水快 速、有效的排出；
該工藝一方面采用主動(dòng)降水措施來(lái)排出地下水，另一方面可形良好的排水通道，加速?gòu)?qiáng)夯后超孔壓水壓力的消散和土體固結(jié)，有效 提高軟土的強(qiáng)度，增加加固深度，從而達(dá)到較好的加固效果。
第一遍夯擊前的降水有利于降低淺層土的飽和度，從而有利于強(qiáng) 夯機(jī)械的行走和提高第一遍的夯能以及夯擊效果，并可以有效避免表 層土形成"橡皮土"。每遍夯擊后進(jìn)行的降水有利于加速軟土內(nèi)夯擊 激發(fā)的超靜孔壓和孔隙水的排出，縮短超靜孔壓消散的時(shí)間，從而減 小兩遍夯擊的間歇時(shí)間，提高工效。
根據(jù)試驗(yàn)區(qū)和隨后進(jìn)行的大面積施工后進(jìn)行的相關(guān)測(cè)試可知，在 低能量強(qiáng)夯聯(lián)合降水加固后，載荷板試驗(yàn)所得地基極限承載力均大于
300kPa，地基承載力特征值均大于150kPa，滿足承載力設(shè)計(jì)要求。


圖1是第一遍真空井點(diǎn)降水布置圖； 圖2是第二遍真空井點(diǎn)降水布置圖； 圖3是真空井降水管剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例 僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀 了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng) 或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范 圍。一.大面積施工低能量強(qiáng)夯聯(lián)合真空降水時(shí)的具體施工工藝為
1、 降排水參數(shù)
a)排水明溝與集水井
排水明溝在距離強(qiáng)夯加固區(qū)外6m起開(kāi)挖，明溝底寬lm，深1. 5m， 邊坡l: 2，明溝之間相互貫通。
(2) 井點(diǎn)降水(圖l至圖3所示)
采用兩遍降水方式，第一遍夯擊前和夯擊后均進(jìn)行降水。具體參 數(shù)為
第一遍夯前，淺層、深層管降水相結(jié)合，淺層管和深層管相間布 置，淺管l埋深4m，井點(diǎn)管間距2m，排距6m;深管2埋深7m，井點(diǎn) 管間距2m，排距6m。
第一遍夯后，深管2埋深7m，井點(diǎn)管間距4m，排距12m(圖2)， 不設(shè)淺管l。
第二遍夯后不進(jìn)行降水。
要求井點(diǎn)管周圍灌粗砂，孔口地面以下40 60cm內(nèi)用粘土或淤 泥封死。降水至指定標(biāo)高以下，降水期間保證不間斷降水。并設(shè)置好 豎向排水體與表面水平排水層，使土體中形成有效的排水通道。
(3) 外圍封管
為防止加固區(qū)域外圍地下水的滲入，確保加固區(qū)域的降水效果， 需在加固區(qū)外圍布置封管，封管按深、淺管相間布置，間距2m。
2、 強(qiáng)夯施工參數(shù)(1) 夯錘要求
夯錘要求為10 13t，底面直徑2.5m，要求有通氣孔。
(2) 夯點(diǎn)間距、夯擊遍數(shù)和能量
采用兩遍夯施工方式，夯點(diǎn)呈4x4m正方形布置。第一遍2擊， 單點(diǎn)夯擊能1000kN*m;第二遍2擊，單點(diǎn)夯擊能1600kN*m。
(3) 相鄰兩遍夯擊之間間歇時(shí)間
相鄰兩遍夯擊之間間歇時(shí)間為7天，同時(shí)要求超孔隙水壓力消散 90%以上。
(4) 收錘標(biāo)準(zhǔn)
a) 夯坑周圍出現(xiàn)明顯隆起，距夯坑邊25cm左右地面隆起已超過(guò) 5cm時(shí)。
b) 后一擊夯沉量明顯大于前一擊夯沉量。
二.真空降水工藝在地基加固的作用
該降水工藝可以使軟土地基中的地下水快速、有效的排出。 該工藝一方面采用主動(dòng)降水措施來(lái)排出地下水，另一方面可形成 良好的排水通道，加速?gòu)?qiáng)夯后超孔壓水壓力的消散和土體固結(jié)，有效 提高軟土的強(qiáng)度，增加加固深度，從而達(dá)到較好的加固效果。
設(shè)置科學(xué)有效的排水工藝和系統(tǒng)是真空降水聯(lián)合低能量強(qiáng)夯法 加固飽和軟土地基的最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，可加速超孔壓的消散，使軟 土中的孔隙水迅速有效地排出到夯區(qū)以外。真空降水這一主動(dòng)人工排 水措施對(duì)于確保工程質(zhì)量具有非常重要的作用。不同的地下水位對(duì)于強(qiáng)夯影響比較明顯，如果第一遍夯前地下水 位埋深較淺(如沒(méi)有降至地表下指定位置)，則會(huì)明顯影響第一遍夯 擊的夯沉量，從而影響第一遍夯擊的加固效果，進(jìn)而影響整個(gè)工程的 加固效果。每遍夯擊巨大的夯擊能會(huì)在軟土中激發(fā)較大的超靜孔壓， 從而使得地下水位升高，因此在進(jìn)行后續(xù)夯擊前，同樣也需將地下水 位降低到預(yù)定的深度，否則也會(huì)影響場(chǎng)地強(qiáng)夯施工。
不同降水管布置方式產(chǎn)生的降水能力對(duì)強(qiáng)夯的加固效果也有較 顯著的影響。不同的降水管布置方式具有不同的降水能力，降水管的 井點(diǎn)距和排距越小，其將地下水位降低到地面以下指定位置所需的時(shí) 間越短，即降水效率更高。另外，淺層管和深層管相結(jié)合的降水管布 置方式更有利于地下水位的下降和提高降水效果。
第一遍夯擊前的降水有利于降低淺層土的飽和度，從而有利于強(qiáng) 夯機(jī)械的行走和提高第一遍的夯能以及夯擊效果，并可以有效避免表 層土形成"橡皮土"。每遍夯擊后進(jìn)行的降水有利于加速軟土內(nèi)夯擊 激發(fā)的超靜孔壓和孔隙水的排出，縮短超靜孔壓消散的時(shí)間，從而減 小兩遍夯擊的間歇時(shí)間，提高工效。
三，降水施工對(duì)周邊環(huán)境影響分析
在上海地區(qū)的軟土地基中，有觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，第一遍降水引起的
地表平均沉降約為16 22mm，中心區(qū)域地表平均沉降約為22 28mm， 邊緣平均沉降約為11 15mm。降水引起的地面沉降影響范圍約距邊 界線20m以內(nèi)，20m以外基本沒(méi)有影響。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強(qiáng)夯加固中的真空降水工藝，其特征在于，具體步驟是(1)布置排水明溝和集水井在強(qiáng)夯加固內(nèi)布置好排水明溝和集水井，并使之相互貫通；在加固區(qū)外圍布置好貫通的排水系統(tǒng)，使得場(chǎng)地內(nèi)的水能順利排至場(chǎng)外；(2)井點(diǎn)降水采用兩遍降水方式，第一遍夯擊前和夯擊后均進(jìn)行降水，具體參數(shù)為第一遍夯前，淺層、深層管降水相結(jié)合，淺層管和深層管相間布置，淺管埋深4m，井點(diǎn)管間距2m，排距6m；深管埋深7m，井點(diǎn)管間距2m，掃距6m；第一遍夯后，深管埋深7m，井點(diǎn)管間距4m，排距12m，不設(shè)淺管；(3)外圍封管為防止加固區(qū)域外圍地下水的滲入，確保加固區(qū)域的降水效果，在加固區(qū)外圍布置封管，封管按深、淺管相間布置，間距2m。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強(qiáng)夯加固中的真空 降水工藝，其特征在于，上述第一步驟中，排水明溝在距離強(qiáng)夯加固 區(qū)外6m起開(kāi)挖，明溝底寬lm，深1.5m，邊坡1: 2，明溝之間相互 貫通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強(qiáng)夯加固中的真空降水工藝，其特征在于，上述第二步驟中，井點(diǎn)管周圍灌粗砂，孔口地面以下40 60cm內(nèi)用粘土或淤泥封死；降水至指定標(biāo)高以下，降 水期間保證不間斷降水，并設(shè)置好豎向排水體與表面水平排水層，使 土體中形成有效的排水通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強(qiáng)夯加固中的真空降水工藝，其具體步驟是(1)布置排水明溝和集水井；(2)井點(diǎn)降水；(3)外圍封管。該工藝與傳統(tǒng)強(qiáng)夯法相比，通過(guò)采用真空井點(diǎn)降水的主動(dòng)降水方式與改進(jìn)的夯擊工藝相結(jié)合來(lái)有效地加速軟土中超靜孔隙水壓力的消散和增加強(qiáng)夯加固效果，從而減小施工工期和提高工效，同時(shí)該方法還可以有效避免軟土內(nèi)“橡皮土”的產(chǎn)生。
文檔編號(hào)E02D3/046GK101560761SQ200810035990
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者徐安軍, 偉 李, 李耀良, 童超如, 陳宇明 申請(qǐng)人:上海市基礎(chǔ)工程公司