專利名稱：大面積軟弱地基動(dòng)力加固表層移動(dòng)填料及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大面積軟弱地基的動(dòng)力加固填料層結(jié)構(gòu)及基于該結(jié)構(gòu) 的施工方法，尤其是一種可用于替代砂石填料的可移動(dòng)式填料及利用該移 動(dòng)式填料層進(jìn)行施工的方法，具體地說是一種大面積軟弱地基動(dòng)力加固表 層移動(dòng)填料及其施工方法。
技術(shù)背景目前，對于高含水量、超軟弱的粘性土地基常采用排水固結(jié)加表面動(dòng) 力擠密相結(jié)合的方法進(jìn)行處理。排水固結(jié)有真空降水、真空-電滲聯(lián)合降水等工法，通過排水固結(jié)，使之達(dá)到表層動(dòng)力擠密所需的最佳含水量;低能量 強(qiáng)夯是表層動(dòng)力擠密法中最為典型的一種，其目的是提高土體的壓實(shí)度。 排水固結(jié)加表面動(dòng)力擠密相結(jié)合的綜合加固技術(shù)能有效快速地使流塑狀於 泥改變?yōu)檐浰軤钌踔凉腆w狀，從而提高地基承載力。但該類加固技術(shù)也有 一些缺點(diǎn)以致在某種程度上限制了其更為廣泛的推廣和應(yīng)用，其主要缺點(diǎn) 如下1、強(qiáng)夯施工前，通常需要在場地表面鋪設(shè)一層足夠厚的砂石填料。 其作用為l)避免夯錘與軟基直接接觸，減少在夯擊過程中產(chǎn)生"橡皮土" 的可能性;2)在軟基表面形成一個(gè)硬殼層，使強(qiáng)夯設(shè)備能進(jìn)入場地。因?yàn)閷?于高含水量、超軟弱的粘性土，僅通過真空電滲降水等工法排水固結(jié)，地 基的承載力不可能得到較大幅度的提高，達(dá)不到夯機(jī)施工的要求。強(qiáng)夯施 工的砂石填料對少(缺)砂石區(qū)域的工程來說是一個(gè)制約因素，會(huì)使得工程 造價(jià)大大提高。2 、在松散砂石填料上進(jìn)行強(qiáng)夯，不可避免地會(huì)留下大量深淺不一的 夯坑，夯點(diǎn)處的砂石填料嵌入土層多而在夯點(diǎn)下形成密實(shí)的土柱，夯點(diǎn)以 外的砂石填料嵌入土層少，使得強(qiáng)夯后土層在平面內(nèi)呈不均勻性，影響上 部工程的安全。
3、 砂石填料嵌入軟土層后，填料層的排水效果降低，在夯擊力的作 用下，土中的孔隙水無法自由地排出。
4、 鋪設(shè)填料的傳統(tǒng)做法占用一定的工期。因?yàn)橐笆洗竺娣e鋪 填到一定厚度后，才能進(jìn)行下序的強(qiáng)夯施工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是克服上述不足，提供一種可移動(dòng)、可反復(fù)使用的 特殊土工袋組合結(jié)構(gòu)的表層移動(dòng)填料，以替代通常的強(qiáng)夯施工前鋪設(shè)的砂 石填料。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種基于表面移動(dòng)填料的大面積軟弱地基 的施工方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一個(gè)目的的技術(shù)方案是
一種大面積軟弱地基動(dòng)力加固表層移動(dòng)填料，其特征是它主要由以下 三層結(jié)構(gòu)件組成-
一直接或間接鋪設(shè)在軟弱地基表面的底層土工布或土工格柵布(l)，在 其與地基表面相接觸的一面上設(shè)有兼具加強(qiáng)筋作用的吊裝帶(101);
一位于前述底層土工布或土工格柵(O之上的、至少一層由多個(gè)充填
有卵礫石(202)及砂子(203)的土工袋(2)組成的土工袋層(3)，每層 相鄰?fù)凉ご?2)之間通過連接帶(201)相互水平向聯(lián)接；
一位于最上層土工袋層(3)之上的起保護(hù)土工袋2免受夯錘直接夯擊 作用的橡膠護(hù)板(4)，該橡膠護(hù)板(4)的一面與土工袋層(3)相接觸， 另一面與夯錘相對。
當(dāng)所述的土工袋層(3)的數(shù)量為二層或二層以上時(shí)，相鄰層之間的土 工袋(2)呈錯(cuò)位搭接布置。
在所述的土工袋(2)中裝填的起骨架作用的卵礫石(202)為質(zhì)地緊 硬、表面光滑的卵礫石，砂子(203)起填充卵礫石骨架間空隙的作用。 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二個(gè)目的的技術(shù)方案是
一種基于表層移動(dòng)填料的大面積軟弱地基的動(dòng)力加固方法，其特征是
首先利用起吊設(shè)備將前述的表層移動(dòng)填料吊裝或平移到夯點(diǎn)位置處， 使其與待加固軟弱地基接觸，如果待加固軟弱地基的粘粒含水量大于50%時(shí)，可先在待加固軟弱地基的表面鋪設(shè)一層厚度0.1 0. 15m的砂石料或內(nèi) 裝有普通土料的小土袋，然后再將表層移動(dòng)填料置于所鋪設(shè)的砂石料或小 土袋的上部；然后以500 800kNm的夯擊力進(jìn)行第一遍低能量強(qiáng)夯，在每一個(gè)位置 處連續(xù)夯擊，直到表層移動(dòng)填料壓入地基中的貫入量小于100mm時(shí)再將表 層移動(dòng)填料吊裝或平移到下一夯擊點(diǎn)，再以相同的方法進(jìn)行夯擊，夯擊點(diǎn) 之間間隔為4.5 7m，且呈等邊三角形或梅花形布置，完成第一遍夯擊；第三，在第一遍夯擊結(jié)束后，再進(jìn)行第二遍低能量強(qiáng)夯，此時(shí)的夯擊 力為800-1000kNm，每點(diǎn)夯擊2-4次，夯擊點(diǎn)之間的間隔也為4. 5 7m，呈 等邊三角形或梅花形布置，完成第二遍低能量強(qiáng)夯；最后，進(jìn)行第三遍低能量滿夯，夯擊力為1000-1200kNm，夯擊點(diǎn)之間 相互重疊，每點(diǎn)夯擊1-2次，夯擊完畢，即可得到含水量符合要求的固結(jié) 地基。在所述的大面積軟弱地基中如果預(yù)設(shè)有由排水板組成的豎向排水系統(tǒng) 可進(jìn)一步提高作業(yè)速度和加固的強(qiáng)度。 本發(fā)明的有益效果1) 全部或部分取代傳統(tǒng)的砂石填料，且本發(fā)明的移動(dòng)填料結(jié)構(gòu)可以反 復(fù)使用，大大降低工程造價(jià)，對于少或缺砂石區(qū)域的工程尤為如此。2) 因?yàn)橥凉ご且环N柔性的傳力結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)場地的軟、硬情況， 調(diào)整傳入地基中的夯擊力，使加固后的地基趨于均勻。3) 土工袋組合結(jié)構(gòu)具有良好的透水性，保證夯擊過程中土中的空隙水 能夠自由通暢地排出，加速土體固結(jié)。本工法若和豎問排水系統(tǒng)結(jié)合，則 效果更佳。4) 施工速度快，大大縮短了工期。省去鋪設(shè)填料的時(shí)間，真空電滲等 降水結(jié)束后，立即可以進(jìn)行強(qiáng)夯施工，且強(qiáng)夯施工過程中土體排水固結(jié)快。


圖l本發(fā)明的移動(dòng)填料的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的底層土工布或土工格柵布的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明大型土工袋的外形結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明的土工袋內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本發(fā)明的夯擊力傳遞過程示意圖。 圖6是本發(fā)明的表層移動(dòng)填料移位時(shí)的狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 如圖1-5所示。
一種大面積軟弱地基動(dòng)力加固表層移動(dòng)填料，它主要依次由底層土工 布或土工格柵l、 土工袋層3和橡膠護(hù)板4組成，土工袋層3可為一層，也 可為二層或二層以上，當(dāng)土工袋層3的數(shù)量為二層或二層以上，相鄰層的 土工袋應(yīng)錯(cuò)開相互搭接，如圖1所示。底層的土工布1要求高強(qiáng)度，克重 》400g/m3，經(jīng)緯向拉伸強(qiáng)度^80kN/m，具有良好的透水性。也可以用具有 足夠韌性與強(qiáng)度的土工隔柵或鉛絲網(wǎng)來代替。組成土工袋層3的土工袋2 可設(shè)計(jì)成二種規(guī)格， 一種是大型土工袋(如圖3所示)，另一種為小型土 工袋，其中大型土工袋材料要求徑、緯向拉伸強(qiáng)度》55kN/m，小型土工袋 材料要求徑、緯向拉伸強(qiáng)度》26kN/m。 土工袋2內(nèi)的砂、卵礫石的混合比 以卵礫石在袋中能形成骨架為原則，如圖4所示，通常可選1:1.5-3,其中 以l: 2為佳，卵礫石要求質(zhì)地堅(jiān)硬、表面光滑。對于大型土工袋2，水平 橫向、縱向均用其外側(cè)附有的肋條吊裝帶互相連接，以形成一個(gè)整體。對 于小型土工袋，土袋四角與相鄰?fù)链迷€扎緊。在底層土工布或土工格 柵1與地基表面相接觸的一面上設(shè)有兼具加強(qiáng)筋作用的吊裝帶101;吊裝帶 101可采用圖2所示的交叉布置。每層相鄰?fù)凉ご?之間通過連接帶201相 互水平向聯(lián)接。
一種基于表層移動(dòng)填料的大面積軟弱地基的動(dòng)力加固方法 首先利用起吊設(shè)備將前述的表層移動(dòng)填料吊裝或平移到夯點(diǎn)位置處， 使其與待加固軟弱地基接觸，如果待加固軟弱地基的粘粒含水量大于50%
時(shí)，可先在待加固軟弱地基的表面鋪設(shè)一層厚度0.1 0. 15m的砂石料或內(nèi) 裝有普通土料的小土袋，然后再將表層移動(dòng)填料置于所鋪設(shè)的砂石料或小 土袋的上部；
然后以500 800kNm的夯擊力進(jìn)行第一遍低能量強(qiáng)夯，在每一個(gè)位置 處連續(xù)夯擊，直到表層移動(dòng)填料壓入地基中的貫入量小于100mm時(shí)再將表 層移動(dòng)填料吊裝或平移到下一夯擊點(diǎn)(如圖6所示)，再以相同的方法進(jìn)行 夯擊，夯擊點(diǎn)之間間隔為4.5 7m，且呈等邊三角形或梅花形布置，完成第 —遍夯擊；
第三，在第一遍夯擊結(jié)束后，再進(jìn)行第二遍低能量強(qiáng)夯，此時(shí)的夯擊 力為800-1000kNm，每點(diǎn)夯擊2-4次，夯擊點(diǎn)之間的間隔也為4. 5 7m，呈 等邊三角形或梅花形布置，完成第二遍低能量強(qiáng)夯；
最后，進(jìn)行第三遍低能量滿夯，夯擊力為1000-1200kNm，夯擊點(diǎn)之間 相互重疊，每點(diǎn)夯擊1-2次，夯擊完畢，即可得到含水量符合要求的固結(jié) 地基。
此外，在所述的大面積軟弱地基中如果預(yù)設(shè)有由排水板組成的豎向排 水系統(tǒng)可進(jìn)一歩提高作業(yè)速度和加固的強(qiáng)度。
本發(fā)明的工作原理為
本發(fā)明的強(qiáng)夯施工用表層移動(dòng)填料為一種特殊的土工袋組合結(jié)構(gòu)，由 高強(qiáng)度透水土工布、扁平狀土工袋、橡膠板組成(圖l)。高強(qiáng)度透水土工布
直接鋪于強(qiáng)夯施工的場地表面，其作用為l)用于移動(dòng)或吊裝整個(gè)組合結(jié) 構(gòu)，因此設(shè)有加筋肋條及吊鉤，如圖2所示;2)增加上方土工袋組合體的整 體性。扁平狀土工袋，其尺寸有兩種大型土工袋lmX lmX (0. 25 0. 3)m(長 X寬X高)與小型土工袋O. 4mX 0. 4mX 0. lm(長X寬X高)。對于大型土工 袋，袋子外圍設(shè)置有兩根吊帶，用于吊裝及袋子間的聯(lián)結(jié)，如圖3所示。土 工袋內(nèi)充填砂與卵礫石混合料。袋子與袋子間水平向互相聯(lián)結(jié)。通常設(shè)置 2-3層土工袋。在土工袋的頂面鋪設(shè)一塊薄橡膠板，用于保護(hù)土工袋，提高 土工袋的反復(fù)使用率。
本發(fā)明的土工袋2內(nèi)充填的是具有卵礫石與砂的混合料，卵礫石要求質(zhì)
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地堅(jiān)硬、滾圓，新鮮無風(fēng)化，受力后顆粒不破碎，基本無觸破袋子的棱角， 卵礫石在土工袋中形成傳力骨力骨架，砂子起充填骨架間的空隙并增大袋 子張力的作用，如圖4所示。
土工袋在夯擊動(dòng)力荷載作用下，周長會(huì)有所伸長，其結(jié)果在袋子中產(chǎn) 生一個(gè)張力(稱袋子張力)。袋子張力又反過來約束袋子中的砂卵石，使土 體間的接觸力增大，土工袋內(nèi)的砂卵石在土袋張力約束下形成一個(gè)強(qiáng)度很
大的整體，夯擊力通過土袋傳入其下的土層中，如圖5所示。在動(dòng)力荷載作
用下，土體被擠密，強(qiáng)度得到提高。
權(quán)利要求
1、一種大面積軟弱地基動(dòng)力加固表層移動(dòng)填料，其特征是它主要由以下三層結(jié)構(gòu)件組成一直接或間接鋪設(shè)在軟弱地基表面的底層土工布或土工格柵布(1)，在其與地基表面相接觸的一面上設(shè)有兼具加強(qiáng)筋作用的吊裝帶(101)；一位于前述底層土工布或土工格柵(1)之上的、至少一層由多個(gè)充填有卵礫石(202)及砂子(203)的土工袋(2)組成的土工袋層(3)，每層相鄰?fù)凉ご?2)之間通過連接帶(201)相互聯(lián)接；一位于最上層土工袋層(3)之上的起保護(hù)土工袋(2)免受夯錘直接夯擊作用的橡膠護(hù)板(4)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積軟弱地基動(dòng)力加固表層移動(dòng)填料，其特征 是當(dāng)所述的土工袋層(3)的數(shù)量為二層或二層以上時(shí)，相鄰層之間的土工 袋(2)呈錯(cuò)位搭接布置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大面積軟弱地基動(dòng)力加固表層移動(dòng)填料，其特征 是在所述的土工袋(2)中裝填的起骨架作用的卵礫石(202)為質(zhì)地緊硬、 表面光滑的卵礫石，砂子(203)起填充卵礫石骨架間空隙的作用。
4、 一種基于權(quán)利要求1所述的表層移動(dòng)填料的大面積軟弱地基的動(dòng)力加固 方法，其特征是首先利用起吊設(shè)備將前述的表層移動(dòng)填料吊裝或平移到夯點(diǎn)位置處， 使其與待加固軟弱地基接觸，如果待加固軟弱地基的粘粒含水量大于50% 時(shí)，先在待加固軟弱地基的表面鋪設(shè)一層厚度0.1 0. 15m的砂石料或內(nèi)裝 有普通土料的小土袋，然后再將表層移動(dòng)填料置于所鋪設(shè)的砂石料或小土 袋的上部；然后以500 800kNm的夯擊能進(jìn)行第一遍低能量強(qiáng)夯，在每一個(gè)位置 處夯擊連續(xù)夯擊，直到表層移動(dòng)填料壓入地基中的貫入量小于100mm時(shí)再 將表層移動(dòng)填料吊裝或平移到下一夯擊點(diǎn)，再以相同的方法進(jìn)行夯擊，夯 擊點(diǎn)之間間隔為4. 5 7m，且呈等邊三角形或梅花形布置，完成第一遍夯擊； 第三，在第一遍夯擊結(jié)束后，再進(jìn)行第二遍低能量強(qiáng)夯，此時(shí)的夯擊力為800-1000kNm，每點(diǎn)夯擊2-4次，夯擊點(diǎn)之間的間隔也為4. 5 7m，呈 等邊三角形或梅花形布置，完成第二遍低能量強(qiáng)夯；最后，進(jìn)行第三遍低能量滿夯，夯擊能為1000-1200kNm，夯擊點(diǎn)之間 相互重疊，每點(diǎn)夯擊1-2次，夯擊完畢，即可得到含水量符合要求的固結(jié) 地基。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于表層移動(dòng)填料的大面積軟弱地基的動(dòng)力加固 方法，其特征是在所述的大面積軟弱地基中預(yù)設(shè)有由排水板組成的豎向排 水系統(tǒng)可進(jìn)一步提高作業(yè)速度和加固的強(qiáng)度。
全文摘要
一種大面積軟弱地基動(dòng)力加固表層移動(dòng)填料及其施工方法，屬于水利、港灣、建筑技術(shù)中的地基加固技術(shù)領(lǐng)域，其中移動(dòng)填料主要由以下三層結(jié)構(gòu)件組成底層土工布或土工格柵布(1)、土工袋層(3)和橡膠護(hù)板(4)組成；本發(fā)明的方法是利用所得到的表層移動(dòng)填料分三次進(jìn)行夯實(shí)作用，它解決了目前無砂石地區(qū)地基加固中存在的投資大、周期長的問題，較好地解決了軟弱地基在無砂石情況下的正常動(dòng)力加固，具有投資少，施工周期短，且表層移動(dòng)填料可反復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E02D3/046GK101109177SQ200710024389
公開日2008年1月23日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者劉斯宏, 張志鐵, 楊靜明 申請人:劉斯宏;張志鐵;楊靜明