專利名稱：軟土地基工后不留排水通道的排水固結(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟弱土地基處理方法，特別涉及系統(tǒng)可以循環(huán)使用的軟土地基工 后不留排水通道的排水固結(jié)方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，沿海地區(qū)開發(fā)建設(shè)加速，灘涂地正成為各地建設(shè)用地的主要來源。灘涂 地的土質(zhì)主要為淤泥土和粘性土，其總體特性是含水量高、壓縮性強(qiáng)、滲透性差、承載力低、 軟土層分布深。灘涂地的場地自然標(biāo)高一般都比較低，進(jìn)行開發(fā)建設(shè)首先需要將場地填筑 到一定高度，滿足防洪要求。近幾年來常利用灘涂地豐富的淤泥土和粘性土資源，采用“吹 泥填筑，軟基固化”的造地方式，在灘涂地上吹填2-6米泥，采用無砂墊層改性真空預(yù)壓技術(shù) 對吹填土進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)預(yù)處理后的吹填土，承載力達(dá)到50Kpa以上，滿足了造地的要求。 但灘涂地承載力低、下臥軟土層深厚，無砂墊層改性真空預(yù)壓技術(shù)目前只能對吹填土層進(jìn) 行預(yù)處理場地軟土在上部2-6米吹填土荷載的作用下將緩慢產(chǎn)生二次固結(jié)，工后沉降量 大，這同大部分場地的快速開發(fā)建設(shè)相矛盾。目前對市政道路、堆場和使用要求比較高的場 地，都進(jìn)行專門的軟基處理，提高場地的承載力，加速施工期的沉降，減少工后沉降量。在本發(fā)明之前，常用的淤泥軟土地基處理方法有樁基類技術(shù)(鋼管樁、混凝土 樁、木樁等)，復(fù)合地基類技術(shù)(水泥攪拌、注漿、固化劑類等)、固結(jié)排水類技術(shù)(真空預(yù) 壓、堆載預(yù)壓等)。樁基類技術(shù)和復(fù)合地基類技術(shù)由于造價(jià)較高，在市政道路和場地處理中 使用較少；綜合考慮造價(jià)、工期和加固效果，目前在市政道路和場地處理中固結(jié)排水類技術(shù) 使用較多。固結(jié)排水類技術(shù)主要以堆載預(yù)壓+排水板和真空預(yù)壓類技術(shù)為代表，這兩種技術(shù) 的共同特點(diǎn)均為有排水通道的排水固結(jié)技術(shù)。在地基處理中有排水通道加快了軟土場地的 固結(jié)；但在工后也共同存在排水通道殘留在軟土中，下臥深厚軟土層中的孔隙水通過排水 通道源源不斷排出，孔隙水壓力下降，工后場地土繼續(xù)發(fā)生二次固結(jié)和沉降，對上部地基和 結(jié)構(gòu)造成破壞，降低了建筑物、市政管道、路面的設(shè)計(jì)壽命，產(chǎn)生了高額的維修費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種軟土地基工后不留排水通道的排水固
結(jié)方法。軟土地基工后不留排水通道的排水固結(jié)方法，其主要技術(shù)步驟在于(1)施打豎向排水濾管(1-1)孔位放樣，用高壓水強(qiáng)槍沖擊成孔；(1-2)將豎向排水濾管壓埋入孔中；(1-3)柔性滲水濾管一端連接豎向排水濾管上端；(1-4)豎向排水濾管端板以上填土至場地平；(2)布設(shè)真空系統(tǒng)
(2-1)將水平排水主管、水平排水支管埋入淺溝中，柔性滲水濾管另一端與水平排 水支管連接；水平排水支管同水平排水主管連接；(2-2)在場地上鋪一層土工布，土工布上再鋪設(shè)1-2層真空膜；(2-3)將水平排水主管同真空泵連接，抽真空，當(dāng)連續(xù)4天沉降小于2mm，且真空度 穩(wěn)定在SOkpa以上抽真空時(shí)間不少于90天，可以停載檢測；
(3)沖擊壓實(shí)(3-1)拆除真空膜、土工布、水平排水主管、水平排水支管、豎向排水濾管；(3-2)用粘土填筑豎向排水濾管拔除后留下的孔，并搗實(shí)；(3-3)在豎向排水濾管拔除孔洞密封后的場地上，填筑1.0米左右礦渣，開挖排水 邊溝；(3-4)用沖擊壓實(shí)機(jī)對礦渣層進(jìn)行沖擊壓實(shí)，平均壓實(shí)度90%以上，可以交工檢 測。本發(fā)明的有益效果是1、采用軟土地基工后不留排水通道的技術(shù)，減少了場地的工后沉降。采用豎向可 回收的豎向排水濾管替代傳統(tǒng)的塑料排水板，采用粘土填筑豎向排水濾管拔除后場地孔道 和采用沖擊壓實(shí)技術(shù)對場地的進(jìn)行動力固結(jié)處理等技術(shù)措施；形成了無排水通道的工后場 地。減緩了工后場地土中孔壓的消散，加速了場地土的穩(wěn)定，解決了真空預(yù)壓后殘留的豎向 排水通道引起的場地工后沉降量大的問題。2、采用豎向排水濾管替代傳統(tǒng)的排水板，加大了真空壓力的傳輸通道，減少了傳 遞摩中阻力，減緩真空壓力沿豎向排水通道的衰減速度，加快了加固土體的固結(jié)速度。傳統(tǒng) 的真空預(yù)壓技術(shù)，真空壓力在傳遞過程中要克服砂墊層的阻力和排水板的阻力，其真空壓 力沿排水板深度急劇衰減，一般膜下真空度在排水板下1. 5米時(shí)衰減了 50%左右，采用豎 向排水濾管替代傳統(tǒng)的塑料排水板，克服了真空壓力沿塑料排水板深度急劇衰減的技術(shù)難 題。3、經(jīng)過大通道、高真空的真空預(yù)壓處理后，處理深度范圍內(nèi)形成了 6-7米左右的 承載力在60-80kpa的硬殼層，硬殼層內(nèi)淤泥土的含水量大大降低，加大了后續(xù)沖擊壓實(shí)技 術(shù)對場地的有效加固深度。4、在真空預(yù)壓后的場地填筑1米左右礦渣，并進(jìn)行沖擊壓實(shí)，在場地的表層形成 2m以上的土石混合硬殼層，并使3-6米場地土的含水量、孔隙比和承載力等得到明顯改善， 其處理后場地表層承載力達(dá)到120kap以上，滿足了道路、堆場和重型車間地面的承載力要 求。5、采用可重復(fù)使用豎向排水濾管和水平排水主管、水平排水支管結(jié)構(gòu)，降低了工 程成本。


圖1——本發(fā)明系統(tǒng)示意圖。圖2——本發(fā)明中豎向排水濾管結(jié)構(gòu)示意圖。圖3——圖2中I-I剖面示意圖。其中，圖1中
柔性滲水濾管1、豎向排水濾管2、連接件(三通或四通)3、水平排水支管4、水平排水主管5、土工布6、真空膜7、真空泵8.圖 2 中金屬濾桿9、端板10、濾水孔11、十字支撐12、濾桿螺紋13。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示步驟一、施打豎向排水濾管1.高壓水槍沖擊成孔按照設(shè)計(jì)要求在需處理區(qū)域?qū)ωQ向排水濾管2的孔位進(jìn)行放樣，清理擬施打孔位 上的雜物；采用高壓水槍沖擊成孔，孔徑控制在15cm以內(nèi)，孔深一般在6. 5-7. 0米左右。高 壓水槍沖擊成孔施工工藝，可以克服在軟土中傳統(tǒng)打板機(jī)械移動不便的困難。2.壓埋豎向排水濾管2豎向排水濾管2外套土工布袋，土工布袋套至豎向排水濾管2的端板10下，用鐵 絲等物將土工布袋固定在濾桿螺紋13，土工布袋主要起著滲水和過濾作用，防止土顆粒進(jìn) 入豎向排水濾管2的濾水孔11中堵塞豎向排水通道。金屬濾桿9的下端設(shè)十字支撐12，可 以防止豎向排水濾管2壓入孔中碰到石頭等硬物進(jìn)入金屬濾桿9中。將豎向排水濾管2壓入高壓水槍沖擊孔中后，豎向排水濾管2的端板10封蓋在孔 位上。豎向排水濾管2下端同孔底的距離不小于0. 5米，這樣豎向排水濾管2在孔中呈懸 掛狀態(tài)，可以防止場地土豎向固結(jié)沉降后，孔底部土阻止豎向排水濾管2的豎向自由變形， 頂破真空膜7。豎向排水濾管2間距0. 8-1. 2米左右，豎向排水濾管2的長度在6米左右，最外排 的豎向排水濾管2距離密封溝邊不小于1.0米，適當(dāng)?shù)拈g距可以防止抽真空后邊溝漏氣。采 用豎向排水濾管2替代傳統(tǒng)的塑料排水板，加大了真空壓力沿深度方向的傳輸能力。傳統(tǒng)塑料排水板，在場地沉降變形后呈S形狀，加大了真空壓力沿塑料排水板傳 遞的損耗，造成了深層真空度的急劇衰減，大大降低了真空預(yù)壓的效果。豎向排水濾管在場 地中可以隨場地自由沉降，場地沉降后豎向排水濾管保持其形狀、排水、傳遞真空壓力能力 不變。3.連接柔性滲水濾管1同豎向排水濾管2柔性滲水濾管1 一側(cè)套在豎向排水濾管2的上端，另一側(cè)通過連接件3同水平排 水支管4連接。柔性滲水濾管2具有良好的柔韌性，可以協(xié)調(diào)水平排水支管4和豎向排水 濾管2的變形差。柔性滲水濾管1是豎向排水濾管2深層真空壓力和水的主要傳輸通道， 場地膜下的真空壓力也是通過柔性滲水濾管1來傳遞的。4.端板10上填土至場地平。端板10上部要填土同場地平，可以防止抽真空中端板10下的孔中形成真空通道 吸破真空膜7。金屬濾桿9的上端要略低于場地，防止抽真空后金屬濾桿9頂破真空膜7。步驟二、布設(shè)真空系統(tǒng)，抽真空5.布設(shè)水平排水主管5、水平排水主管4按照水平排水主管5、水平排水主管4的布設(shè)要求，在場地上開挖深度0. 1米左右的淺溝將水平排水主管5、水平排水主管4埋入溝中，或在場地上滿鋪0. 1米砂將水平排水 主管5、水平排水主管4埋入砂中；水平排水支管4通過柔性滲水濾管1同豎向排水濾管2 連接；水平排水支管4同水平排水主管5連接；水平排水主管5和水平排水管支4均采用硬 質(zhì)不開孔pvc管制成，管徑在53-75cm，環(huán)剛度在Skpa以上。埋在砂中或溝中的高環(huán)剛度和不開孔的水平排水主管4和水平排水主管5，可以 保證在真空壓力作用下，管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和傳遞壓力和水的性能穩(wěn)定性。
多根水平排水支管4之間的間距在1. 6-2. Om,多根水平排水主管5之間的間距在 15-20m。水平排水支管4上每隔0. 8-1. Om設(shè)連接件3 (指三通或四通)同柔性滲水濾管1 連接；水平排水支管4每隔12米左右采用一段柔性滲水濾管1連接，以協(xié)調(diào)場地的長向變 形。6.鋪土工布6和真空膜7在水平排水主管5、水平排水支管4上鋪設(shè)一層土工布6，土工布6上再鋪設(shè)1_2 層真空膜7，真空膜7在場地邊要留3-5m余量。7.開挖密封邊溝壓真空膜7在場地四周用機(jī)械開挖密封邊溝，密封邊溝寬在0. 6-0. 8米左右，溝深2米以上； 真空膜7壓入溝中不少于2米，多余的真空膜7碼在溝頂邊。真空膜7深埋可以避免場地 沉降后，密封溝中的真空膜被拉起，產(chǎn)生真空漏氣。8.安裝真空泵8 (真空射流泵)，抽真空采用真空泵8，按照1000平方布一臺7. 5Kw泵的原則布設(shè)；經(jīng)試抽泵運(yùn)行正常真 空密封良好，開始加載抽真空；真空度要求在SOkpa以上，以兩平行水平排水支管4間的膜 下真空度監(jiān)測數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；當(dāng)連續(xù)4天沉降小于2mm，且真空度穩(wěn)定在SOkpa以上抽真空時(shí)間 不少于90天，可以停載檢測。經(jīng)過大通道、高真空的真空預(yù)壓處理后，在豎向排水濾管2的影響深度范圍內(nèi)，軟 土得到充分固結(jié)，形成了 6-7米表層承載力在60-80kpa的硬殼層，硬殼層內(nèi)淤泥土的含水 量和空隙率大大降低，加大了后續(xù)沖擊壓實(shí)技術(shù)對場地的有效加固深度。步驟三、沖擊壓 實(shí)9.拆除真空系統(tǒng)拆除場地真空系統(tǒng)。土工布6可以二次使用，拆除水平排水主管5、水平排水支管 4、柔性滲水濾管1、拔除豎向排水濾管2。水平排水主管5、水平排水支管4、豎向排水濾管 2可以多次重復(fù)使用。10.密封孔洞采用粘土填筑豎向排水濾管2拔除后的孔洞，用金屬濾桿9將洞搗實(shí)。經(jīng)粘土填 充和搗實(shí)后，場地的豎向排水通道基本被堵塞。11.填筑礦渣在豎向排水濾管拔除孔洞密封后的場地上，鋪填1. 0米左右的礦渣，開挖邊溝，邊 溝的寬在0. 6-1. 0米深在1. 5-2. 0米，邊溝沿場地長向布設(shè)間距控制在25-30米，短向不設(shè) 邊溝，溝內(nèi)積水要及時(shí)外排。12.沖擊壓實(shí)采用25kJ三邊形雙輪沖擊壓路機(jī)，對場地進(jìn)行動力固結(jié)，壓遍數(shù)在20遍邊以上，平均壓實(shí)度90%以上，可以交工檢測。經(jīng)沖擊壓實(shí)后場地內(nèi)的排水土通道完全被堵塞，場地形成了 6米左右的硬殼層， 表層承載力由沖擊壓實(shí)前的60-80kpa提高到120kpa以上；0_6米以內(nèi)的各土層土的孔隙 率、含水量、滲透系數(shù)下降，容重增加，抗剪強(qiáng)度Cu和靜力觸探的比貫入阻力Ps和場地承 載力f等物理力學(xué)各項(xiàng)指標(biāo)顯著得到改善，場地土硬殼層的承載力可以滿足市政道路、堆 場等使用要求。在常規(guī)荷載使用下，經(jīng)工后不留排水通道的排水固結(jié)技術(shù)處理后的場地土 0-6米內(nèi)無排水通道存在，場地土中孔隙水和孔隙水壓力基本保持穩(wěn)定，工后的沉降和固結(jié) 均勻緩慢。經(jīng)處理后的場地土，其上部荷載的附加應(yīng)力擴(kuò)散到6米以下的軟土層上較小，在 低滲透性的軟土中深6米以下場地，沒有排水通道存在，其孔隙水位和孔壓基 本穩(wěn)定，其固 結(jié)沉結(jié)將非常小非常慢，工后沉降對上部道路、堆場等結(jié)構(gòu)的破壞影響將大大降低。軟土地基場地在常規(guī)荷載作用下的總沉降量是一定的，經(jīng)工后不留排水通道的排 水固結(jié)技術(shù)處理，其施工期沉降加大，工后沉降減少，在場地上形成了 6米左右的硬殼層， 場地的承載力和工后沉降可以滿足軟土地基上道路、堆場、地面的在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)的使用要 求。
權(quán)利要求
軟土地基工后不留排水通道的排水固結(jié)方法，其步驟在于(1)施打豎向排水濾管(1-1)孔位放樣，用高壓水強(qiáng)槍沖擊成孔；(1-2)將豎向排水濾管壓埋入孔中；(1-3)柔性滲水濾管一端連接豎向排水濾管上端；(1-4)豎向排水濾管端板以上填土至場地平；(2)布設(shè)真空系統(tǒng)(2-1)將水平排水主管、水平排水支管埋入淺溝中，柔性滲水濾管另一端與水平排水支管連接；水平排水支管同水平排水主管連接；(2-2)在場地上鋪一層土工布，土工布上再鋪設(shè)1-2層真空膜；(2-3)將水平排水主管同真空泵連接，抽真空，當(dāng)連續(xù)4天沉降小于2mm，且真空度穩(wěn)定在80kpa以上抽真空時(shí)間不少于90天，可以停載檢測；(3)沖擊壓實(shí)(3-1)拆除真空膜、土工布、水平排水主管、水平排水支管、豎向排水濾管；(3-2)用粘土填筑豎向排水濾管拔除后留下的孔，并搗實(shí)；(3-3)在豎向排水濾管拔除孔洞密封后的場地上，填筑1.0米左右礦渣，開挖排水邊溝；(3-4)用沖擊壓實(shí)機(jī)對礦渣層進(jìn)行沖擊壓實(shí)，平均壓實(shí)度90％以上，可以交工檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟土地基工后不留排水通道的排水固結(jié)方法，其特征在于步 驟(1)采用高壓水強(qiáng)槍沖擊成孔，豎向排水濾管壓埋入孔中，豎向排水濾管的端板封蓋在 孔位上，豎向排水濾管在孔中呈懸掛狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟土地基工后不留排水通道的排水固結(jié)方法，其特征在于步 驟(1)中豎向排水濾管為金屬開孔空心桿，豎向排水濾管外套土工袋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟土地基工后不留排水通道的排水固結(jié)方法，其特征在于步 驟(2)采用機(jī)械開挖密封邊溝，溝深2米以上，真空膜深埋入密封溝2米以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟土地基工后不留排水通道的排水固結(jié)方法，其特征在于步 驟(3)拆除豎向排水濾管后將孔洞密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及系統(tǒng)可以循環(huán)使用的軟土地基工后不留排水通道的排水固結(jié)方法。本發(fā)明是即高壓水強(qiáng)槍沖擊成孔，豎向排水濾管壓埋入孔中，柔性滲水濾管連接豎向排水濾管，將柔性滲水濾管另一端與水平排水支管連接，水平排水支管同水平排水主管連接，鋪土工布，土工布上再鋪設(shè)真空膜，水平排水主管同真空泵連接抽真空，拆除上述部件，填筑留下的孔，填筑礦渣，開挖排水邊溝，用沖擊壓實(shí)機(jī)對礦渣層進(jìn)行沖擊壓實(shí)。本發(fā)明解決了樁基類技術(shù)、復(fù)合地基類技術(shù)、固結(jié)排水類技術(shù)各自存在的缺陷。本發(fā)明采用可重復(fù)使用豎向排水濾管和水平排水主管、水平排水支管結(jié)構(gòu)，降低了工程成本，減少了場地的工后沉降，加大了真空壓力的傳輸通道，加快了加固土體的固結(jié)速度。
文檔編號E02D3/046GK101831902SQ20101018443
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者包聞錄, 曾國海, 李燕青 申請人:曾國海