專利名稱：立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吹填造陸工程中的軟土地基處理工法，特別是把自重固結(jié)、堆載預(yù)壓以及人為制造水平與豎向排水通道等多種常規(guī)地基處理方法合理而有機(jī)地結(jié)合在一起，吹填一結(jié)束即可進(jìn)行處理、不需等待自重固結(jié)時(shí)間的軟土地基處理工法，屬于巖土工程中軟土地基處理技術(shù)領(lǐng)域。具體地說，是一種立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法。
背景技術(shù)：
1、軟地基處理有廣闊的應(yīng)用前景隨著城市可資利用土地的減少以及人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，近年來人們?cè)谘睾！⒑?、江邊吹填造陸工程日益增?例如青島海西灣北海船廠、深圳機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建、上海南匯區(qū)臨港新城、上海長(zhǎng)興島造船基地、曹妃甸首鋼搬遷工程等等都是圍海吹填來形成陸域)。大部分吹填土通常含水量、壓縮性很高、滲透性很差，屬于軟弱土，吹填之后必須經(jīng)過處理才能滿足使用要求，就目前土地資源緊缺來看，這類工程日后還會(huì)大量增加，因而軟地基處理有著廣闊的應(yīng)用前景。
2、傳統(tǒng)地基處理方法的不足目前對(duì)于吹填軟土常規(guī)的處理方法主要有排水固結(jié)法、換土墊層法、碾壓及夯實(shí)法、置換及拌入法等，這些方法都有各自的適用范圍，排水固結(jié)法適用于除了滲透性能極差的泥炭土外的幾乎大部分軟地基，主要包括堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法，堆載預(yù)壓法是指在場(chǎng)地臨時(shí)堆填土石等，對(duì)地基處理加載預(yù)壓，使地基沉降量能夠提前完成，并通過地基土固結(jié)提高地基承載力，達(dá)到要求后再卸去預(yù)壓荷載，該方法有三點(diǎn)不足其一需要附近有大量土石方，造價(jià)比較高；其二堆載高度過大會(huì)帶來邊坡穩(wěn)定性問題；其三工期較長(zhǎng)。真空預(yù)壓法是在擬處理地基上鋪設(shè)砂墊層，并設(shè)置豎向排水通道(塑料排水板或砂井)，然后再用薄膜密封砂墊層，用真空泵對(duì)砂墊層及豎向排水通道進(jìn)行抽氣，使薄膜下真空度降低，同時(shí)在大氣壓力作用下加速地基固結(jié)，達(dá)到要求后停止抽氣，該方法的不足之處為其一處理地基承載力有限，一般80kPa左右；其二工期較長(zhǎng)。換土墊層法是將地基中的軟弱土挖去，而換填為強(qiáng)度高、密度大的砂、碎石或灰土等，該方法比較適合局部少量的軟基處理，大面積、較深的軟基處理經(jīng)濟(jì)不合理，而且浪費(fèi)工期。碾壓及夯實(shí)法是采用一定的機(jī)械設(shè)備，將地基土壓實(shí)，同時(shí)提高強(qiáng)度的一種方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是施工工期短，強(qiáng)度提高明顯，但是一般只適用于無粘性土、雜填土、非飽和粘性土等，對(duì)于含水量高、強(qiáng)度極低的吹填土不太適用。對(duì)于處理吹填軟土來說，常規(guī)的方法必須在吹填完成并經(jīng)過一段時(shí)間的自重固結(jié)地表達(dá)到一定強(qiáng)度(這一過程少則3～4個(gè)月，多則1～2年之久)以后，人機(jī)料才能進(jìn)入進(jìn)行軟地基處理，也就是說目前常規(guī)方法在處理吹填軟土?xí)r都存在等待吹填土自重固結(jié)強(qiáng)度增長(zhǎng)這一較長(zhǎng)的時(shí)間過程，在當(dāng)前時(shí)間就是效益的時(shí)代，如果能有效利用這一等待時(shí)間將會(huì)為工程帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。此外，吹填土既是將來的地基，而對(duì)于原始地面來說又是附加荷載，即吹填土對(duì)下面原始地基發(fā)揮著“堆載預(yù)壓”的作用，由于沒有豎向排水體(砂井或塑料排水板)，“堆載預(yù)壓”的效果大打折扣，為了利用吹填土自重固結(jié)時(shí)間和吹填土本身的堆載作用，就需要開發(fā)一種不需要等待自重固結(jié)、吹填結(jié)束即能馬上進(jìn)行處理的新的地基處理方法，本發(fā)明正是出于這些考慮而提出了立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種處理工期短、效果、造價(jià)較低，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景的立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法，其特征是首先，在原始地基與將來吹填土之間制造一層水平排水通道；其次，在原始地基中建立豎向排水通道；再在原始地基表面上欲吹填土高度再設(shè)至少一層水平排水通道，并使之與前述豎向排水通道聯(lián)通；接著，在原始地基表面的水平排水通道中鋪設(shè)水平管，并延伸到圍堰外面并預(yù)留與真空泵聯(lián)接的接口；以上即形成立體式真空排水系統(tǒng)，接下來再進(jìn)行吹填施工，等吹填一結(jié)束就馬上進(jìn)入真空排水階段，使上下軟弱土地基在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)得到加固。
本發(fā)明中所述的原始地基表面的水平排水通道，是通過吹填之前在原始地基上鋪設(shè)砂墊層來構(gòu)筑的。在構(gòu)筑原始地基表面的水平排水通道時(shí)，若砂源不足，則開挖網(wǎng)格狀的盲溝并填砂。豎向排水通道，是在原始地基中接行列式插入豎向真空管并外露吹填土高度構(gòu)筑。在原始地基表面上欲吹填土高度再設(shè)至少一層水平排水通道，是在距離原始地基表面一定高度處設(shè)置一層或多層塑料排水板并與豎向真空管聯(lián)通構(gòu)筑。
本發(fā)明的有益效果為處理工期短、效果、造價(jià)較低，因而具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明


下面結(jié)合附圖對(duì)本方法的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。
圖1為本發(fā)明的一種立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法與常規(guī)地基處理方法的對(duì)比圖；圖2為原始地層示意圖；圖3為本發(fā)明的立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法的修筑圍堰及鋪設(shè)砂墊層示意圖；圖4為本發(fā)明的立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法的插真空管及預(yù)設(shè)水平排水通道示意圖；圖5為本發(fā)明的立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法的埋設(shè)水平管及預(yù)留真空泵接口示意圖；圖6為本發(fā)明的立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法的立體式排水系統(tǒng)設(shè)置完成后進(jìn)行吹填示意圖；圖7為本發(fā)明的立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法的吹填結(jié)束后立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1、2、3、4、5、6、7中1為表層軟土；2為下臥層土；3為圍堰；4為砂墊層；5為真空管；6為預(yù)設(shè)水平排水通道；7為預(yù)設(shè)水平總管；8為預(yù)留接口；9為吹填土；10為真空泵。
圖1為立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓法與常規(guī)處理方法在地基處理時(shí)間上的差別，其中橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為地基承載力，t1為吹填所用時(shí)間，t2為常規(guī)的自重固結(jié)時(shí)間，t3為常規(guī)方法地基處理所需時(shí)間；t3’為立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓法處理所需時(shí)間。L1+L2+L3+L4這一折線為常規(guī)方法處理過程，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為t1+t2+t3；L1+L2+L3’這一折線為立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓法處理過程，對(duì)應(yīng)的時(shí)間為t1+t3’。
圖2、3、4、5、6、7為立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓法地基處理施工流程，具體實(shí)施方式
如下表述。
從圖1可以看出，對(duì)于吹填土地基常規(guī)方法通常需要吹填時(shí)間t1、吹填后自重固結(jié)時(shí)間t2和地基處理時(shí)間t3，但是對(duì)于立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓法來說，吹填時(shí)間t1相等，但是它省去了自重固結(jié)時(shí)間直接進(jìn)行處理(從圖形中看是將L3+L4兩步合為L(zhǎng)3’一步進(jìn)行)，地基處理時(shí)間t3’遠(yuǎn)小于常規(guī)方法的t2+t3，因此在整個(gè)時(shí)間上占有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。
立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓法具體實(shí)施分以下六步進(jìn)行1)鋪設(shè)砂墊層在擬吹填場(chǎng)地先填厚度為40～50cm的砂墊層，在原始地基與將來吹填土之間人為制造一層水平排水通道(如果砂源不足也可以開挖網(wǎng)格狀的盲溝并填砂，盲溝排距按排水管影響半徑確定)；
2)插入真空管根據(jù)處理深度、擬吹填土厚度及預(yù)留長(zhǎng)度(包括預(yù)測(cè)沉降量、排水管出露部分)確定真空管長(zhǎng)度及相應(yīng)濾網(wǎng)長(zhǎng)度，然后將排水管按一定行列排列布置插入地層；3)在底層水平通道中設(shè)置塑料排水板將塑料排水板一排排鋪在原始地面上并與旁邊的真空管相聯(lián)接，然后再通過水平管將塑料排水板聯(lián)接起來(無塑料排水板時(shí)與砂墊層相聯(lián))并穿過圍堰伸出場(chǎng)地外面(預(yù)留接頭將來與真空泵相聯(lián))，塑料排水板和水平管分別與真空復(fù)合預(yù)壓法中的濾管與主管類似，鋪設(shè)完成后在原始地面形成一幅網(wǎng)狀排水通道，這一措施是為了進(jìn)一步增強(qiáng)砂墊層的排水效果；4)預(yù)先設(shè)置吹填土中的水平通道(空中水平通道)設(shè)置在吹填土中的水平排水通道與底層的塑料排水板類似，是在離開原始地基表面一定高度(一般1.5m左右)用塑料排水板將一排排真空管聯(lián)接起來形成一層網(wǎng)格狀的水平排水通道，當(dāng)吹填土較厚時(shí)，可以按1.5m左右的間距依次往上設(shè)置多層，這一工作完成后即可在將來吹填土中形成豎向與水平通道相結(jié)合的立體式排水系統(tǒng)；5)進(jìn)行吹填至設(shè)計(jì)標(biāo)高當(dāng)立體式真空排水系統(tǒng)預(yù)先完成并全面檢查氣密性后可進(jìn)行吹填，吹填施工時(shí)必須注意不可損壞立體式真空排水系統(tǒng)；6)真空排水預(yù)壓在圍堰外面將真空泵與已預(yù)留好的水平管相聯(lián)進(jìn)行真空排水，吹填土中的水向下流動(dòng)到砂墊層中最后經(jīng)真空泵排出，而原始地基中的水是向上流動(dòng)到砂墊層中最后經(jīng)真空泵排出，從而使上下兩層軟弱土在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)得到了加固；為了提高真空度可以在吹填土表面鋪設(shè)真空膜。
通過上述施工工藝流程實(shí)現(xiàn)了一套真空排水系統(tǒng)對(duì)上下兩層土進(jìn)行同時(shí)處理的功能，在具體實(shí)施中每個(gè)參數(shù)，例如真空管間距、長(zhǎng)度、預(yù)設(shè)空中水平通道的布置形式、層間距等都需要經(jīng)過計(jì)算，同時(shí)結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來確定。
由于吹填土在吹填結(jié)束后含水量極高、地基承載力極低，地基處理機(jī)械無法進(jìn)入，常規(guī)地基處理方法必須待吹填結(jié)束并經(jīng)過一段時(shí)間自重固結(jié)后才能進(jìn)行，不僅浪費(fèi)了大量時(shí)間，而且忽視了吹填土本身既是地基土、同時(shí)又是原始地基的堆載預(yù)壓荷載這一“雙重身份”，錯(cuò)過了地基處理的絕好時(shí)機(jī)，針對(duì)這一現(xiàn)狀，本發(fā)明采用在吹填之前埋設(shè)排水系統(tǒng)，吹填一結(jié)束即可進(jìn)行處理，從而避開了剛吹填結(jié)束時(shí)人機(jī)料無法進(jìn)場(chǎng)的不足，同時(shí)又最大限度地利用了吹填土的堆載作用。
該發(fā)明內(nèi)容主要包括四部分①吹填土與原始地基之間水平排水通道、②豎向排水通道、③預(yù)先設(shè)置吹填土中的水平排水通道以及④吹填土對(duì)原始土的預(yù)壓作用。
①.在吹填土與原始地基之間填加砂墊層作為水平排水通道，該處真空預(yù)壓中砂墊層類似，如果砂源不足也可以采用開挖盲溝并填砂；②.豎向排水通道采用真空管(根據(jù)需要可同時(shí)采用塑料排水板)，在吹填工作進(jìn)行之前先將真空管按一定點(diǎn)距行列式排列插到地層里，其長(zhǎng)度由原始地基的要求處理深度和吹填土厚度決定，并要保證吹填以后高出(低于)吹填土頂面30～50cm，為了加立體式低位真空效果將塑料排水板(已有砂墊層)一排排鋪在原始地面上并與旁邊的真空管相聯(lián)接，然后再通過水平管將塑料排水板聯(lián)接起來并穿過圍堰伸出場(chǎng)地外面，塑料排水板和水平管分別與真空復(fù)合預(yù)壓法中的濾管與主管類似，鋪設(shè)完成后在原始地面形成一幅網(wǎng)狀排水通道；③.預(yù)先設(shè)置在吹填土中的水平排水通道(當(dāng)擬吹填土厚度小于2m時(shí)可以省去這一道工序)與上步中鋪在原始地基上的水平通道類似，但標(biāo)高要高出原始地基1.5m左右，同時(shí)省去了水平管，如果吹填土較厚，可以按1.5m左右的間距依次往上設(shè)置多道，這一工作完成后即在空中形成一層或多層水平排水通道；④.吹填至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在場(chǎng)地外(圍堰外)將真空泵與主管聯(lián)接組成立體式的真空系統(tǒng)進(jìn)行真空立體式低位真空，該真空系統(tǒng)迫使吹填土中的水通過其中的水平向通道(③中設(shè)置)、豎向通道(②中設(shè)置)、水平向通道(①中設(shè)置)并經(jīng)過真空泵排出，立體式的排水通道和真空負(fù)壓大大加快了吹填土的自重固結(jié)速度，而原始地基在真空立體式低位真空和上面吹填土堆載作用下，一方面土中水能快速排水，另一方面土中的孔隙也能及時(shí)壓密，從而固結(jié)速度也大大提高。
立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓法是將地基處理與吹填相結(jié)合利用一套真空系統(tǒng)對(duì)上面吹填土和下面原始地基進(jìn)行同時(shí)處理的一種軟基處理方法，它具有節(jié)約工期、造價(jià)低和處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，說它節(jié)約工期是指將地基處理與吹填后自重固結(jié)同步進(jìn)行，節(jié)省了等待固結(jié)強(qiáng)度增長(zhǎng)時(shí)間；說它造價(jià)低是指插入地層中真空管可以回收重復(fù)使用，工期提前早日投產(chǎn)也是加快資金回收的一大途經(jīng)；說它處理效果好是指由于最高真空負(fù)壓是在吹填土底部，吹填土中的水在本身自重和真空負(fù)壓這一壓差作用下不僅自由水可以排出，而且部分弱結(jié)合水也能被強(qiáng)制排出，更有利于吹填土的固結(jié)效果。因此該方法具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法，其特征是首先，在原始地基與將來吹填土之間制造一層水平排水通道；其次，在原始地基中建立豎向排水通道；再在原始地基表面上欲吹填土高度再設(shè)至少一層水平排水通道，并使之與前述豎向排水通道聯(lián)通；接著，在原始地基表面的水平排水通道中鋪設(shè)水平管，并延伸到圍堰外面并預(yù)留與真空泵聯(lián)接的接口；以上即形成立體式真空排水系統(tǒng)，接下來再進(jìn)行吹填施工，等吹填一結(jié)束就馬上進(jìn)入真空排水階段，使上下軟弱土地基在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)得到加固。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法，其特征是原始地基表面的水平排水通道，是通過吹填之前在原始地基上鋪設(shè)砂墊層來構(gòu)筑的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法，其特征是在構(gòu)筑原始地基表面的水平排水通道時(shí)，若砂源不足，則開挖網(wǎng)格狀的盲溝并填砂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法，其特征是豎向排水通道，是在原始地基中接行列式插入豎向真空管并外露吹填土高度構(gòu)筑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法，其特征是在原始地基表面上欲吹填土高度再設(shè)至少一層水平排水通道，是在距離原始地基表面一定高度處設(shè)置一層或多層塑料排水板并與豎向真空管聯(lián)通構(gòu)筑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種立體式低位真空復(fù)合預(yù)壓軟地基處理方法，其特征是首先，在原始地基與將來吹填土之間制造一層水平排水通道；其次，在原始地基中建立豎向排水通道；再在原始地基表面上欲吹填土高度再設(shè)至少一層水平排水通道，并使之與前述豎向排水通道聯(lián)通；接著，在原始地基表面的水平排水通道中鋪設(shè)水平管，并延伸到圍堰外面并預(yù)留與真空泵聯(lián)接的接口；以上即形成立體式真空排水系統(tǒng)，接下來再進(jìn)行吹填施工，等吹填一結(jié)束就馬上進(jìn)入真空排水階段，使上下軟弱土地基在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)得到加固。本發(fā)明的有益效果為處理工期短、效果、造價(jià)較低，因而具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)E02D3/10GK101021069SQ200710020238
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月9日
發(fā)明者包國(guó)建 申請(qǐng)人:包國(guó)建