適用于水域軟基的上覆泥層密封真空預壓方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程地基與基礎的水下軟基處理技術領域，尤其涉及一種上覆泥層密封的水域軟基真空預壓方法。
【背景技術】
[0002]自1953年我國引進真空預壓技術至今，陸上真空預壓方法已逐漸發(fā)展成為軟粘土地基處理的有效手段之一。成熟的真空預壓加固軟土方法目前已廣泛應用于水利、港口、公路等工程領域，取得了令人滿意的效果，也帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。在天津濱海地區(qū)，海岸和海底覆蓋著大量的軟粘土，因其含水量高、強度低，難以在其上部直接進行工程項目施工。在天津濱海地區(qū)覆蓋著深厚的軟粘土層，其中新近沉積的淤泥和淤泥質(zhì)粘土占很大部分，因其強度極低、含水量大、壓縮性大、顆粒細小等特點，給工程項目施工帶來很大困難。另外，在軟粘土上施工，有可能會對周圍的建筑設施產(chǎn)生嚴重的影響。天津港地區(qū)的工程全都和軟粘土地基相關，因而容易出現(xiàn)因軟粘土地基施工而產(chǎn)生下述問題:
[0003](1)碼頭岸坡穩(wěn)定方面。在軟粘土地基中進行水下開挖施工時，岸坡會受到卸荷作用影響。軟粘土本身容易因外部擾動而產(chǎn)生較大變形，在水下更是容易移動。在卸荷作用影響下，坡度較陡且未經(jīng)加固的岸坡容易產(chǎn)生滑坡現(xiàn)象，從而對周圍的碼頭建筑設施產(chǎn)生很大影響，甚至會出現(xiàn)安全事故。
[0004](2)圍埝安置方面。在未經(jīng)加固的軟粘土上進行圍埝安置時，因為軟粘土具有很大的壓縮性，有可能會出現(xiàn)因沉降過大而導致圍埝無法達到預定標高的情況，或者因圍埝自重過大而發(fā)生傾覆等問題。如果為了避免上述問題而將圍埝斷面設計得很大，不僅會使造價增加，還會因為圍埝增大帶來施工難度增加、占地面積過大、工期延長等問題。
[0005](3)桶形基礎安置方面。桶形基礎通常體積大、自重大，需要地基土具有一定的強度。若土體強度較低，桶形基礎進行安置時會出現(xiàn)桶形基礎的偏移、歪斜甚至傾覆失穩(wěn)。
[0006]對上述問題而言，真空預壓無疑是天津濱海地區(qū)進行地基處理的有效方法之一。隨著工程涉及地域范圍的增加，許多工程項目都逐漸擴展到了水下和海底，如港口工程和海洋工程等。這些工程需要在水下進行，因此海底的軟弱地基土必須達到承載要求，處理這些地基土也需要在水下進行。這就對水下地基加固提出了新的要求。
[0007]然而，加固海底軟基的水下真空預壓方法雖提出已久，但至今在實際工程中仍未取得過良好的效果。目前，水下真空預壓所能應用的工程地段僅局限于潮間帶內(nèi)，漲潮時進行打設排水板的施工，落潮時進行鋪膜密封等工作。這種施工方法，一方面是施工時間的選擇上有一定的限制，需要等待漲潮和落潮發(fā)生;另一方面是工序比較復雜，打設排水板必須有水，船才能進行工作，而鋪膜時又必須要求干環(huán)境。顯然，現(xiàn)有的水下真空預壓技術難以滿足全程處于水下的工程項目的需求。
[0008]水域軟基水下真空預壓技術的一大難點是水下密封。就目前技術而言，若直接在水下進行鋪膜，主要存在兩方面的問題:一方面是塑料膜會在水的浮力作用下浮起，難以與水下土體表面貼合；另一方面是大面積的預壓處理區(qū)域難以一次完成鋪膜，只能分區(qū)域進行鋪膜，但是采取分區(qū)域鋪膜的方式處理，膜與膜之間的粘結在水下又難以實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術中水下真空預壓鋪膜困難的問題，本發(fā)明提供一種適用于水域軟基的上覆泥層密封真空預壓方法，采用泥封法代替塑料膜密封。泥封法是在待處理地基土表面鋪上一定厚度的泥，將待處理土體與土體上部水和空氣隔離開，以此代替塑料膜來進行密封，然后再進行真空預壓。泥封法不僅能夠解決水下鋪膜難的問題，而且真空預壓完成之后，密封用的泥也可作為地基土的一部分，相對塑料膜而言更加環(huán)保節(jié)能。
[0010]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出的一種適用于水域軟基的上覆泥層密封真空預壓方法，包括以下步驟:
[0011]步驟1、在水域軟基上劃定待加固區(qū)域，在水域軟基上沿所述待加固區(qū)域的周邊安置圍埝，所述圍埝由自下而上堆疊的至少三層充灌袋構成，所述充灌袋內(nèi)填充有砂或粉土；自下而上堆疊的多層充灌袋的截面寬度是依次變窄的，其中，最下層充灌袋的截面寬度為3.0?3.5m，最上層充灌袋的截面寬度為2.0m，每層充灌袋的厚度均為0.3?0.5m，多層充灌袋沿截面寬度對稱放置;所述圍埝的頂面比待加固區(qū)域的土體表面至少高出1.5m;
[0012]步驟2、使用插板船進行水上插板施工，插板區(qū)域是自待加固區(qū)域再向外延伸3?4m所形成的區(qū)域;插板區(qū)域內(nèi)插入有塑料排水板，所述塑料排水板按照梅花型布局，相鄰塑料排水板的間距為lm，所述塑料排水板的頂部高于待加固土層表面，塑料排水板的插入深度根據(jù)待加固土層底下的一層土體的滲透性不同，有以下兩種情形:一種是:待加固土層底下的一層土體為滲透性較強的透水層，塑料排水板的插入深度比待加固土層的厚度小2m;另一種是:待加固土層底下一層土體為不透水層，則塑料排水板的插入深度與待加固土層的厚度相同；
[0013]步驟3、在待加固區(qū)域的土體上面鋪設第一層土工布，所述第一層土工布上按照所述塑料排水板的布局位置預留多個孔洞，每個孔洞的大小、形狀與塑料排水板的橫截面相同，在第一層土工布上面鋪設厚度為300mm的砂墊層，此時，所述塑料排水板的頂部從第一層土工布上的孔洞穿出，并插入所述砂墊層10cm;在砂墊層的鋪設過程中埋設水平排水濾管，所述水平排水濾管埋入砂墊層的深度至少為150mm;所述水平排水濾管連接有多條引接至水面上的引水管；
[0014]步驟4、在所述砂墊層上面鋪設第二層土工布，所述第二層土工布上預留有用于引水管穿出的孔洞；
[0015]步驟5、利用泥漿栗和輸泥管在第二層土工布上鋪設密封泥層;該密封泥層的吹填厚度為0.5?1.0m;該密封泥層所用泥的含水量為70%-80%、塑性指數(shù)IP大于17;填滿圍埝內(nèi)的區(qū)域后用整平滾筒進行粗整平；
[0016]步驟6、在引水管的管口上連接包含有射流栗的真空裝置，啟動射流栗，開始施加真空荷載，在抽真空過程中，一旦發(fā)現(xiàn)密封泥層出現(xiàn)開裂、漏氣現(xiàn)象，則及時進行補泥和涂抹，將裂縫封堵住。
[0017]進一步講，步驟1中，圍埝由自下而上堆疊的三層充灌袋構成，最下一層充灌袋的截面寬度為3.0m，厚度0.5m;中間一層充灌袋的截面寬度為2.5m，厚度0.5m;最上一層充灌袋的截面寬度為2.0m，厚度0.5m。
[0018]步驟3中，鋪設第一層土工布的鋪設方法為:先將土工布浸濕，置于待加固區(qū)域水下，拉動土工布的四個角將土工布展平，覆蓋于待加固區(qū)域的土體表面，土工布的覆蓋面積超出待加固區(qū)域土體表面的邊緣2?3m。所述第一層土工布為單層土工布或是由層疊的多層土工布構成。將待加固區(qū)域劃分為若干小區(qū)域，每一小區(qū)域內(nèi)均有1條引接至水面上的引水管。
[0019]步驟3中，所述水平排水濾管包括由彎頭、三通或四通相連的網(wǎng)格狀PVC管道，所述PVC管道的管壁上設有若干通孔，在所述PVC管道的外壁上用土工織物包裹捆扎形成濾水層；網(wǎng)格狀PVC管道的橫向間距為6?7m，縱向間距為30?40m。
[0020]步驟4中，第二層土工布的鋪設方法與第一層土工布的鋪設方法相同。
[0021]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0022]將水下真空預壓技術能用于工程之中，不僅能夠提高工程的成功率，還能大大節(jié)約施工成本和使用成本。在岸坡穩(wěn)定、圍埝安置、桶形基礎安置等工程中，軟弱地基土強度提高之后，一方面能夠提供足夠的承載力，提高結構物的穩(wěn)定性和安全性，另一方面能夠降低工程施工、使用、維護各個方面的成本。工程成功率和結構穩(wěn)定性提高了，可以減少因為返工和補救措施而增加的費用。另外，地基土強度提高后，所需的結構物尺寸、數(shù)量都可以有所減少，這也可以節(jié)約不少成本，從而提高經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明適用于水域軟基的上覆泥層密封真空預壓方法中圍埝截面示意圖；
[0024]圖2是采用本發(fā)明上覆泥層密封真空預壓方法施工后的地基的立面圖；
[0025]圖3是圖2中所示塑料排水板布置平面圖；
[0026]圖4是圖2中所示水平排水濾管的局部平面圖。
[0027]圖中:1_充灌袋，2-待加固泥層，3-密封泥層，4-砂墊層，5-水平排水濾管，61-第一層土工布，62-第二層土工布，7-塑料排水板，8-彎頭，9-三通，10-四通。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發(fā)明進行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。
[0029]本發(fā)明提出的一種適用于水域軟基的上覆泥層密封真空預壓方法，為水域軟基處理提供一種運用新型密封技術的水下真空預壓加固方式，具體步驟如下:
[0030]安置圍埝:在水域軟基上劃定待加固區(qū)域2，在水域軟基上沿所述待加固區(qū)域2的周邊安置一圈圍埝1，從而將加固區(qū)域劃出來，安置圍埝的目的在于，防止吹填的密封用泥被水流沖走。
[0031]對于所安置的圍埝有以下要求:所述圍埝1由自下而上堆疊的至少三層充灌袋1構成，所述充灌袋1內(nèi)填充有砂或粉土；自下而上堆疊的多層充灌袋1的截面寬度是依次變窄的，其中，最下層充灌袋的截面寬度為3.0?3.5m，最上層充灌袋的截面寬度為2.0m，每層充灌袋1的厚度均為0.3?0.5m，多層充灌袋1沿截面寬度對稱放置;所述圍埝1的頂面比待加固區(qū)域2的土體表面(即水域軟基的表面)至少高出1.5m。
[0032]如圖1所示，本實施例中，圍埝由自下而上堆疊的三層充灌袋1構成，最下一層充灌袋1的截面寬度為3.0m，厚度0.5m;中間一層充灌袋1的截面寬度為2.5m，厚度0.5m;最上一層充灌袋1的截面寬度為2.0m，厚度0.5m。
[0033]打設塑料排水板7:圍埝建好之后，使用水上插板船進行水上插板施工，水上插板船由一艘400t自行方駁和4臺門架式插板機組成，方駁沿船長方向上每側安置兩臺插板機。插板區(qū)域四周應比加固區(qū)域稍大一些，即插板區(qū)域是自待加固區(qū)域2再向外延伸3?4m所形成的區(qū)域;水上打設塑料排水板時，使用定位標結合船上拉測繩的方式進行定位。定位的步驟主要是:
[0034](1)將兩個定位標放置在插板地點的兩側；
[0035](2)將插板船調(diào)節(jié)至與兩個定位標呈三點一線的位置；
[0036](3)利用測繩測量船與定位標間的距離，以此調(diào)整船位，將船調(diào)整至插板的目標點。