專(zhuān)利名稱(chēng)：快速“高真空擊密法”軟地基處理工法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大面積軟地基地基處理工法。
大面積軟地基地基處理，常用方法有三種第一種為樁基法例粉噴樁，攪拌樁，石灰樁、振沖樁等樁基。這種處理方法施工造價(jià)高、施工工期長(zhǎng)；第二種為排水固結(jié)法扦塑料板+真空或堆載予壓法。這種處理方法施工造價(jià)高，施工工期長(zhǎng)，處理后承載能力較低(一般8T/m2左右)；第三種為強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法需要通過(guò)大型設(shè)備調(diào)遣、粗骨料的填入等措施，施工造價(jià)較大。
本發(fā)明的目的在于提供一種施工工期短、施工造價(jià)較低、處理后承載能力較高的新型軟地基處理工法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種快速“高真空擊密法”軟地基處理工法，是采用高真空井點(diǎn)降水加振動(dòng)碾壓或強(qiáng)夯方法來(lái)降低被處理土體的含水量，以提高土體的密實(shí)度。
上述高真空井點(diǎn)降水即采用在需處理軟地基上扦置數(shù)排真空管，各真空管連接井點(diǎn)設(shè)備總集水管，在井點(diǎn)設(shè)備基礎(chǔ)上，加置一真空泵和一自動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡筒，平衡筒分別與真空泵、井點(diǎn)設(shè)備總集水管和排水泵相連，真空抽水，真空泵和井點(diǎn)設(shè)備的排水泵動(dòng)態(tài)平衡同步工作，達(dá)到高功率快速降低土體的含水量，使需處理土體達(dá)到最佳密實(shí)度的最佳含水量；振動(dòng)碾壓或強(qiáng)夯即采用在需處理土體經(jīng)真空抽水達(dá)一定含水量的同時(shí)，采用擊振設(shè)備擊實(shí)需處理的土體達(dá)最佳密實(shí)度。
與現(xiàn)有處理方法相比，本發(fā)明對(duì)大面積軟地基地基處理有著快速、廉價(jià)等特點(diǎn)工藝周期5-7天，一個(gè)月施工達(dá)數(shù)十萬(wàn)平方，能滿(mǎn)足重點(diǎn)工程工期超常規(guī)的要求，由攪拌樁每平方米近200元降至僅10多元。采用該工法軟地基經(jīng)過(guò)7天一個(gè)施工周期后，地基承載力從6T/m2提高到18T/m2；N63.5標(biāo)貫入為16～18m；N10＞50擊；地基回彈模量＞60MPa，施工前0～2m平均貫入阻力為1.39MPa，2～3m為1.69MPa，施工后，0～2m的平均比貫入阻力增加到7.03MPa，2～3m為4.28MPa。顯見(jiàn)該工藝的施工成果是明顯的。


圖1為本發(fā)明的平衡筒與真空泵、井點(diǎn)設(shè)備、排水泵連接示意圖。
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明為一種快速“高真空擊密法”軟地基處理工法，采用高真空井點(diǎn)降水加振動(dòng)碾壓或強(qiáng)夯方法來(lái)降低被處理土體的含水量，使需處理土體達(dá)到最佳含水量的密實(shí)度(不同土體，不同最佳含水量、不同最佳密實(shí)度)。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理是六大要素一是采用高真空強(qiáng)制改變被處理土體的含水量，使需處理土體達(dá)到最佳密實(shí)度的最佳含水量。二是在需處理土體達(dá)最佳含水量的同時(shí)，采用特制的大型擊實(shí)設(shè)備擊實(shí)需處理的土體達(dá)最佳密實(shí)度。三是根據(jù)需處理土體的自振頻率，調(diào)整擊振頻率(小于土體頻率10～15％)，使被處理土體密實(shí)共振加強(qiáng)密實(shí)深度。四是正確計(jì)算被處理土體超空隙水壓力消失時(shí)間，每道擊振土體初步固結(jié)恢復(fù)時(shí)間，嚴(yán)防“彈簧土”的形成。五是根據(jù)不同的土體的滲透系數(shù)、含水量，正確計(jì)算強(qiáng)制調(diào)整含水量的最佳真空度、真空氣量、平衡參數(shù)。六是根據(jù)需處理土體的深度，正確計(jì)算擊密土體應(yīng)力擴(kuò)散所需要的擊振力。
高真空井點(diǎn)降水即采用在需處理軟地基內(nèi)扦置數(shù)排真空管(不同土體，不同排距、間距、深度)，各真空管連接井點(diǎn)設(shè)備總集水管；在原輕型井點(diǎn)設(shè)備基礎(chǔ)上，加置一高功率的真空泵(設(shè)計(jì)參數(shù)為750mmHg，真空氣量50升/秒)和一自動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡筒。平衡筒為一直徑φ700、高1.2m的圓筒。筒頂部中間開(kāi)一抽氣孔，通過(guò)連接管與真空泵相連，筒身兩側(cè)離底200mm處對(duì)稱(chēng)開(kāi)二個(gè)φ63mm的連接口，一個(gè)連接輕型井點(diǎn)設(shè)備總集水管，一個(gè)連接BY3的高壓排水泵(排水量50/m3小時(shí))，在筒的內(nèi)底部中心電焊一根φ15mm、高60cm的導(dǎo)向軸，軸上安裝一個(gè)φ500mm、高800mm(中心有φ30mm通心孔)的運(yùn)動(dòng)活浮筒。該浮筒利用浮力的作用調(diào)節(jié)真空泵及高壓排水泵相互動(dòng)態(tài)配合工作。當(dāng)真空泵抽輕型井點(diǎn)水存貯量太大時(shí)，平衡筒內(nèi)水位升高，在活浮筒浮力的作用下，活浮筒上升，將真空泵頂部抽氣孔關(guān)閉，真空泵停止工用，高壓泵BY3加快排水；當(dāng)平衡筒內(nèi)水位降低至一定水位時(shí)，活浮筒自行下落，真空泵繼續(xù)工作，這樣就不斷循環(huán)，使真空泵和井點(diǎn)設(shè)備的高壓泵間隙連續(xù)動(dòng)態(tài)平衡工作。這樣來(lái)達(dá)到高功率快速調(diào)整土體的含水量。平衡筒與輕型井點(diǎn)、真空泵、高壓水泵的連接方式如圖1。
振動(dòng)碾壓或強(qiáng)夯在需處理土體達(dá)最佳含水量的同時(shí)，采用大型擊振設(shè)備擊實(shí)需處理的土體達(dá)最佳密實(shí)度。
具體應(yīng)用實(shí)例舉例如下
例1某地地質(zhì)情況為表層為當(dāng)年吹填的粉細(xì)砂，顆粒徑為0.075mm的含量占85％，含淤泥為5～10％，吹填砂厚2～2.5m左右，處理前含水量50％以上，處于液化狀態(tài)，承載力約4T/M2(人走動(dòng)困難)。吹填砂下(2～2.5m)為原較松散農(nóng)田(粘土)，承載力約為8T/m2。根據(jù)集裝箱堆場(chǎng)設(shè)計(jì)要求，表面荷載為15T/m2，并要求表層經(jīng)地基處理形成一個(gè)均勻的厚度超過(guò)3.5m的硬殼層。根據(jù)查表，該粉細(xì)砂的滲透系數(shù)為10-4cm/s，最佳密實(shí)度的最佳含水量為10～11％，根據(jù)設(shè)計(jì)要求形成3.5m以上的硬殼層，為此布置3.5m真空管，根據(jù)該粉細(xì)砂降水曲線(xiàn)的降水坡約為15～20°，經(jīng)計(jì)算真空管的排距應(yīng)為5～6m，但實(shí)際使用中，為了加快工期，實(shí)際布置排距為12～13m，中間5～6m的含水量控制在真空管工作36小時(shí)后利用壓路機(jī)在中間5～6m靜壓排擠空隙水向二邊真空管流動(dòng)，而起到控制含水量之目的。
擊振采用自重22.7T、擊振力450KN、頻率在0～30HZ可調(diào)的振動(dòng)壓路機(jī)(根據(jù)該粉細(xì)砂土體最佳密實(shí)頻率約25HZ，根據(jù)壓實(shí)理論當(dāng)壓路機(jī)擊振頻率小于土體頻率10～15％時(shí)，當(dāng)擊振力為450KN時(shí)，試驗(yàn)最佳最深影響深度為3.5m，此時(shí)3.5m處的密實(shí)度超90％以上，承載力超12T/m2以上)。
具體施工工藝如下1、水沖法布置真空管，排距12～13m，管距2m，埋深3.5m，(不灌砂)，連接井點(diǎn)設(shè)備總集水管(管長(zhǎng)約150m)。
2、連接真空泵、平衡筒、高壓水泵、井點(diǎn)設(shè)備總集水管。
3、調(diào)整真空度(大于500mmHg)。調(diào)整抽氣量＞40～45升/秒即可。真空抽水36小時(shí)，采用＞12T的壓路機(jī)在中間5～6m處?kù)o壓一遍，使空隙水向真空管排劑水。
4、真空抽水72小時(shí)，采用特制22.7T壓路機(jī)，頻率調(diào)在10～15HZ，行走速度二檔(5公里/小時(shí))來(lái)回反復(fù)擊振一遍。
5、根據(jù)粉細(xì)砂超空隙水壓力消失80％以上約24小時(shí)，及該土體初步固結(jié)約24小時(shí)，為此每次擊振碾壓間隔24小時(shí)，來(lái)回往復(fù)頻率速度同上擊振二遍。
6、分析粉細(xì)砂最佳含水量(如含水量＞12％，繼續(xù)真空降水，如含水量＜10％，采用表層均勻人工潑水)。當(dāng)含水量為10～11％時(shí)，采用調(diào)整土體擊振頻率(小于土體頻率10～15％)約22HZ，三檔行走(2.5公里/小時(shí))擊振力調(diào)到450KN，按間隙時(shí)間為24小時(shí)方式，來(lái)回?fù)粽袢?3天)。
7、待最后一遍完成7天后，采用荷載板、標(biāo)貫等進(jìn)行承載力、密實(shí)度等檢測(cè)，承載力達(dá)18T/m2(超設(shè)計(jì)15T/m2的要求)。
由于采用“高真空擊密法”，每40萬(wàn)m2地基處理工期都在2個(gè)月內(nèi)，滿(mǎn)足了工程工期緊的要求，并且處理價(jià)也較低，僅10多元/m2。
例2某地(38萬(wàn)m2)吹砂厚為2～2.3m(粒徑0.075mm占85％，含水量約50％)，當(dāng)時(shí)農(nóng)民為了養(yǎng)魚(yú)，用泥泵在原汰地進(jìn)行擾動(dòng)，使得吹填吵2～2.3m以下淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土(該層深度均大于6m，承載力僅4～6T/m2，含水量60％)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，經(jīng)地基處理后，表層0～2m設(shè)計(jì)承載力為15T/m2，2～4m承載力大于12T/m2。為此提出采用“高真空擊密法”進(jìn)行地基處理。由于表層0～2m、2～4m為兩類(lèi)不同的土質(zhì)(土體的滲透系數(shù)粉細(xì)砂10-4cm/s、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土10-6cm/s，土體超空隙水壓力消失時(shí)間不同粉細(xì)砂約20小時(shí)消失85％以上、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土約72小時(shí)；土體最佳密實(shí)度的最佳含水量不同粉細(xì)砂為10％，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為26％，土體擾動(dòng)后初步固結(jié)的時(shí)間不同，粉細(xì)砂約為1天，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土約7天)。為此，根據(jù)兩層不同的土體，抓住承載力提高的兩個(gè)關(guān)鍵(最佳含水量控制、最佳密實(shí)度控制)，其中最難是最佳含水量的控制，為此，根據(jù)二層不同的土體，采用分層處理法進(jìn)行地基處理，擊密土體，考慮2～4m為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，為了防止壓路機(jī)振動(dòng)而形成“彈簧土”，擊實(shí)采用強(qiáng)夯法，具體施工工藝如下1、表面2m含水量控制插2.5m真空管，排距10m管距4m，真空度700mmHg，抽真空48小時(shí)，拔真空管。
2、立即第一遍強(qiáng)夯，能量800KN(夯重12T，直徑2.5m)，坑位布置3.5×4m，每點(diǎn)一擊，推土機(jī)推平坑位，時(shí)間2～3天，讓超空隙水壓力基本消失。
3、2～3m含水量控制，布5m真空管，間距3.5m梅花型布置，真空度750mmHg，抽真空(含水量超26％，適當(dāng)延長(zhǎng))。
4、在滿(mǎn)足第一遍與第二遍間隔七天，2～4m土體含水量達(dá)最佳含水量的同時(shí)，在拔真空管的同時(shí)，立即第二遍強(qiáng)夯，能量1350KN，坑位3.5×4m(與第一遍錯(cuò)開(kāi))，每點(diǎn)二擊。
以上處理方法經(jīng)檢測(cè)，地基經(jīng)處理后，表面2m達(dá)15T/m2，2～4m達(dá)12T/m2的設(shè)計(jì)要求。為此38萬(wàn)平方大面積使用該“高真空擊密法”施工。
權(quán)利要求
1.一種快速“高真空擊密法”軟地基處理工法，其特征在于采用高真空井點(diǎn)降水加振動(dòng)碾壓或強(qiáng)夯方法來(lái)降低被處理土體的含水量，以提高土體的密實(shí)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速“高真空擊密法”軟地基處理工法，其特征在于高真空井點(diǎn)降水即采用在需處理軟地基上扦置數(shù)排真空管，各真空管連接井點(diǎn)設(shè)備總集水管，在井點(diǎn)設(shè)備基礎(chǔ)上，加置一真空泵和一自動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡筒，平衡筒分別與真空泵、井點(diǎn)設(shè)備總集水管和排水泵相連，真空抽水至一定含水量；振動(dòng)碾壓或強(qiáng)夯即采用在需處理土體達(dá)一定含水量的同時(shí)，采用擊振設(shè)備擊實(shí)需處理的土體達(dá)一定密實(shí)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種快速“高真空擊密法”軟地基處理工法，其特征在于自動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡筒筒體頂端中心開(kāi)設(shè)一抽氣孔，與真空泵相連，筒體兩側(cè)分設(shè)一抽氣孔，分別連接井點(diǎn)設(shè)備總集水管和排水泵，筒體內(nèi)底面中心裝置一導(dǎo)向軸，導(dǎo)向軸上套置一活浮筒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速“高真空擊密法”軟地基處理工法,是采用高真空井點(diǎn)降水加振動(dòng)碾壓或強(qiáng)夯方法來(lái)降低被處理土體的含水量,以提高土體密實(shí)度。高真空井點(diǎn)降水即采用:在需處理軟地基上扦置數(shù)排真空管,在井點(diǎn)設(shè)備基礎(chǔ)上,加置一真空泵和一自動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡筒,平衡筒分別與真空泵、井點(diǎn)設(shè)備總集水管和排水泵相連,真空抽水至一定含水量;振動(dòng)碾壓或強(qiáng)夯即采用:在需處理土體達(dá)一定含水量的同時(shí),采用擊振設(shè)備擊實(shí)需處理的土體達(dá)一定密實(shí)度。本發(fā)明施工工期短、施工造價(jià)較低、處理后承載能力較高。
文檔編號(hào)E02D3/046GK1330189SQ0112704
公開(kāi)日2002年1月9日 申請(qǐng)日期2001年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月28日
發(fā)明者徐士龍 申請(qǐng)人:徐士龍