專利名稱：截排水動力固結(jié)軟地基處理法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟地基處理方法，可應(yīng)用于大面積的堆載區(qū)、新近陸域形成的軟弱地基處理、道路路基處理、機場以及港口碼頭等工程的地基處理。
背景技術(shù)：
軟土地基處理由于地質(zhì)條件的復(fù)雜，以及軟土的滲透性差、含水量高、結(jié)構(gòu)性差等特點，已成為工程上特別復(fù)雜的難題。

新近吹填陸域、表層承載力差、場地下臥深厚軟弱層、大面積荷載作用下場地的軟地基處理，目前常用的方法有以下幾種1、復(fù)合地基處理方法水泥攪拌樁、CFG樁、強夯置換、砂石樁、混凝土樁等；2、排水固結(jié)法真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓、高真空擊密等；3、強夯法等強夯法是ー種較為經(jīng)濟的地基處理方法，但在現(xiàn)有強夯技術(shù)和現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范中，對強夯エ藝的適用范圍只限于碎石土、砂土、低飽和度的粉土和粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等場地地基。所以對飽和軟土一般不宣強夯，使用不當極易造成“橡皮土”現(xiàn)象，使地基承載カ反而降低。輕型井點聯(lián)合強夯的地基處理方法在一定程度上避免了“橡皮土”現(xiàn)象，但是實際工程效果中，輕型井點降水只能用于降低地下水位，且對于地下水較豐富的場地，滲透系數(shù)較大的土層，地下水位很難達到控制要求；并且對于滲透系數(shù)小于10-5cm/s的軟土，輕型井點聯(lián)合強夯的降水和消散孔隙水壓カ幾乎沒有效果。尋求ー種較為經(jīng)濟、快速、環(huán)保、質(zhì)量可控的方法，擴大動カ固結(jié)方法的使用范圍，很有必要在動カ固結(jié)基礎(chǔ)上做出重大改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了充分利用經(jīng)濟的動カ固結(jié)地基處理方法，擴大動力固結(jié)的適用范圍，克服現(xiàn)有技術(shù)問題和缺陷，使動カ固結(jié)施工過程中地下水位一直保持在控制范圍下，有效控制軟土的含水量，大大縮短施工エ期，大大降低由于地下水引起的地基處理風險，降低工程造價的目的。提出了一種經(jīng)濟、快速、環(huán)保、質(zhì)量可控的截排水動カ固結(jié)軟地基處理方法。為了達到以上目的，本發(fā)明的解決方案是截排水動カ固結(jié)軟地基處理方法,包括I、采用截排水動カ固結(jié)的地基處理方法使地基承載カ能滿足設(shè)計和使用要求。通過截排水降低地下水位和土體的含水量，結(jié)合動カ固結(jié)，在表層形成滿足使用要求的“硬殼層”，通過“硬殼層”形成擴散附加應(yīng)カ和調(diào)節(jié)減少荷載作用下的差異沉降，是整個場地能相對變形協(xié)調(diào)，共同作用；通過截排水降低地下水位形成附加荷載，對軟弱下臥層有一定的預(yù)壓，提高軟弱下臥層的工程性能；滿足地基承載カ和沉降的雙重要求。2、截水設(shè)計原則將要進行地基處理的場地進行封閉的截水施工，使處理區(qū)域外的水和區(qū)域內(nèi)的水隔斷，截水設(shè)計參數(shù)要結(jié)合不同類型的地質(zhì)條件場地和水文地質(zhì)條件，避免施工過程中造成大范圍的截水墻的水力破壞，影響處理效果。3、排水降水設(shè)計原則首先要滿足處理區(qū)域內(nèi)地下水位降到設(shè)計控制值，其次要考慮動力固結(jié)過程中的孔隙水壓カ消散問題，降排水系統(tǒng)要充分考慮地下水位控制、以及動カ固結(jié)過程中對排水系統(tǒng)的破壞。排水系統(tǒng)要做好過濾處理，防止降水過程中抽出大量的泥沙?，F(xiàn)場排水系統(tǒng)布置需要結(jié)合動力固結(jié)エ藝，特別是水平排水系統(tǒng)要盡量受動カ固結(jié)干擾，使排水和動カ固結(jié)有機結(jié)合。4、動カ固結(jié)設(shè)計原則地下水位下降值決定了動カ固結(jié)需要的處理深度的能量，動カ固結(jié)的能量要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件和使用條件逐級提高，施工過程中要避免“彈簧土”的出現(xiàn)，動カ固結(jié)可根據(jù)處理深度和能量選擇強夯或高能量震動碾等方式。5、對于截排水比較困難的場地條件，在動カ固結(jié)エ藝施工前要進行土質(zhì)的分析， 以及地下水的控制，排水系統(tǒng)的選擇和布置要著重設(shè)計，延長第一次疏干排水時間，使土質(zhì)達到較優(yōu)的含水量。6、本發(fā)明的設(shè)計方法原則首先根據(jù)場地具體的地質(zhì)條件進行截水和排水設(shè)計，確定截水帷幕的深度和厚度、布置方式；確定排水的強カ疏干井的長度、直徑、間距以及濾頭位置；其次確定選擇合適能量的動カ固結(jié)進行預(yù)夯，根據(jù)設(shè)計要求的承載カ和沉降要求進行動力固結(jié)設(shè)計，根據(jù)排水設(shè)計進行動カ固結(jié)施工エ序設(shè)計；再次根據(jù)動カ固結(jié)過程的水位和孔隙水壓カ變化，要及時調(diào)整排水施工參數(shù)，控制動力固結(jié)有效的地下水位和土體含水量。7、本發(fā)明施工エ藝先進行地基處理場地平整；再進行截水和排水施工；待地下水位降到設(shè)計要求，以及場地土層含水量達到動カ固結(jié)的初始要求；進行第一遍動カ固結(jié)，動カ固結(jié)的能量根據(jù)設(shè)計要求和現(xiàn)場預(yù)夯進行調(diào)整；第一遍結(jié)束后，根據(jù)現(xiàn)場檢測情況調(diào)整后續(xù)動カ固結(jié)施工參數(shù)；如此循環(huán)直至達到設(shè)計要求。最后進行場地平整和表層普夯，使表層達到設(shè)計要求,交付后續(xù)施工エ序。本發(fā)明的地基處理方法實施步驟包括I、收集相關(guān)資料，包括現(xiàn)場調(diào)查和場地地質(zhì)資料(主要為各個土層的物理力學(xué)性質(zhì)、滲透系數(shù)、水位條件等)和周邊環(huán)境情況、構(gòu)筑物的地基處理設(shè)計要求和使用荷載資料。2、依據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和場地地質(zhì)資料、地基處理要求和使用荷載情況，進行場地截水設(shè)計，確定截水墻的深度、厚度以及布置方式；根據(jù)截水墻設(shè)計、各土層的物理力學(xué)性質(zhì)和處理深度要求，進行排水設(shè)計，確定排水系統(tǒng)方式(如采用強力真空井、一般降水井等)、深度、直徑、間距以及排水時間確定。排水設(shè)計需要結(jié)合動力固結(jié)的施工エ藝一井設(shè)計。根據(jù)截水和降水設(shè)計，以及現(xiàn)場預(yù)夯情況，進行動カ固結(jié)設(shè)計，確定動カ固結(jié)方式(如強夯、振動碾壓等)、遍數(shù)、能量和擊數(shù)、間距、遍數(shù)間隔時間等。3、依據(jù)截排水動カ固結(jié)法設(shè)計資料，進行現(xiàn)場施工場地平整—— >劃分小
區(qū)------^進行截水和排水施工——^進行動力固結(jié)施工-----^表層處理一一交エ檢測。
每遍動力固結(jié)后需進行效果檢測和過程監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測和檢測資料及時調(diào)整下遍動カ固結(jié)參數(shù)。截排水動カ固結(jié)軟地基處理方法是ー種全新的地基處理方法，解決了軟地基處理中最難的問題-地下水的問題，對地下水進行了有效的控制，且處理深度可以根據(jù)設(shè)計要求靈活調(diào)整，是ー種施工エ期短、造價低和質(zhì)量可控和環(huán)保的地基處理方法。采用以上的地基處理方法，本發(fā)明有以下經(jīng)濟效果本發(fā)明可應(yīng)用于大面積堆場區(qū)域、大面積的陸域形成場地、機場、港口碼頭、倉儲和道路等工程的地基處理，是ー種可以解決表層承載力不足、軟弱下臥層土層較厚較差、大面積均勻荷載作用下差異變形較大問題的新方法。與傳統(tǒng)的輕型井點降水聯(lián)合合強夯法比較，截排水動カ固結(jié)法從根本上解決了地下水的問題，減少了輕型井點降水的風險和成本。該方法的地基處理在造價、エ期、質(zhì)量上有非常大的優(yōu)勢。


圖I為本發(fā)明截排水動カ固結(jié)法軟地基處理方法的設(shè)計施工エ藝流程圖；圖2為本發(fā)明截水方式的示意圖截水止水墻斷面示意圖；
圖3為本發(fā)明排水的結(jié)構(gòu)方式和布置示意圖；圖4為本發(fā)明的動カ固結(jié)方式和布點方法示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實例，進ー步闡述本發(fā)明。實例I某展覽區(qū)堆場工程，處理面積約10萬平方米，土層情況第I層素填土層以粘性土為主，厚度約O. 6 4. 6m，頂部為20cm左右厚的耕土，局部區(qū)域含碎石、磚塊及少量粘性土組成；第II層褐黃 灰黃色粉質(zhì)粘土，厚度約O. 5 2. 7m，含氧化鐵斑點和鐵錳質(zhì)結(jié)核，夾粉性土團塊，土質(zhì)由上而下漸漸變軟。第III層為灰黃 灰色粉砂，厚度約為I. 30
4.80m，含云母、有機質(zhì)，夾少量粉性土，滲透系數(shù)為10-4cm/s ;第IV層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，厚度約為8. 20 14. 30m,呈流塑狀態(tài)，具有高等壓縮性，含有機質(zhì)，夾薄層粉性土，滲透系數(shù)約為10-7cm/s ;第V層為灰色粉質(zhì)粘土，含云母、有機質(zhì)，鈣質(zhì)結(jié)核及腐殖質(zhì)，厚度約為16. 10 33. 70m，局部以粉質(zhì)粘土為主，夾薄層粉性土。在本工程中，根據(jù)堆場設(shè)計要求，表層承載カ為80kPa，要求在表層經(jīng)地基處理后形成ー個厚度約6m左右的硬殼層，地基處理的重點是對地基進行淺層加固處理，解決淺層松散土層的承載力，使土層在一定深度范圍內(nèi)的土層的強度得到有效提高，形成一定厚度的硬殼層，增強整體變形協(xié)調(diào)性，滿足設(shè)計要求的地基承載カ和沉降要求。具體的設(shè)計參數(shù)I、根據(jù)地質(zhì)條件和現(xiàn)場條件，將處理區(qū)域劃分為4個區(qū)，每個區(qū)之間設(shè)置截水墻，獨立截水使個區(qū)施工不會相互影響； 2、截水墻厚度經(jīng)水力計算可設(shè)置700_厚的泥漿攪拌墻進行截水，深度為入不透水層即第IV層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 50cm，整體長度約為6m。3、排水系統(tǒng)根據(jù)計算原理和第II層褐黃 灰黃色粉質(zhì)粘土及第III層為灰黃 灰色粉砂的滲透系數(shù)采用強力真空井，布置直徑325mm的強力真空井，井長度為7. 5m,間距為30m，梅花形布置；4、動カ固結(jié)采用50t履帶吊強夯，第一遍夯擊能以不破壞原有土層結(jié)構(gòu)為準，經(jīng)試夯確定第一遍夯擊能為IOOOkN. m,點夯遍數(shù)為3擊，點夯間距為3. 5*3. 5m，跳夯。第二遍夯擊能最后根據(jù)現(xiàn)場檢測反饋確定為1500kN. m,點夯遍數(shù)為4擊，點夯間距為3. 5*3. 5m，跳夯。最后進行根據(jù)檢測承載カ能滿足設(shè)計要求，進行第三遍普夯，夯擊能量為IOOOkN. m，搭接1/4錘，點夯遍數(shù)為3擊。具體的施工エ藝如下I、進行場地平整，劃分施工小區(qū)；2、雙頭攪拌法進行泥漿攪拌止水墻，采用功率55kw攪拌機；3、旋挖法進行強力真空井施工，間距為30m，梅花布置，埋入強力真空井管，管徑325mm,管長 7. 5m。

4、將井連接強力真空泵，進行井管集水連接，5、現(xiàn)場進行真空度控制，真空度控制大于90kPa，強力真空井抽水14天后，進行第一遍動カ固結(jié)施工，激發(fā)土層孔隙水壓力，使孔隙水在壓差作用下，迅速向強力真空井排放；6、第一遍動カ固結(jié)后，繼續(xù)進行強力真空井抽水，抽水約7天，進行第二遍動カ固結(jié)；7、經(jīng)檢測確定施工土層承載カ滿足設(shè)計要求，進行普夯平整場地。8、地基處理完成后，按規(guī)范規(guī)定時間采用荷載板、靜カ觸探等檢測，承載カ達到120kPa，施工沉降發(fā)生了 40cm。由于采用“截排水動カ固結(jié)軟地基處理法”，地基處理的エ期在2個月內(nèi)，解決了エ期緊張的問題，并且處理造價低，比原先傳統(tǒng)造價節(jié)省40%的費用，并且由于有截水和排水措施，有效的減少了降水對周邊環(huán)境的影響。實例2某道路工程，道路全長2. 1km，寬60m，開發(fā)區(qū)主干道，處理面積約12萬m2，土層情況第一層為雜填土 以風化砂、碎石和粘性土為主，平均厚度I. 7m ;第二層為粉質(zhì)粘土 軟塑，平均厚度為I. 5m ;第三層為淤泥質(zhì)粉細沙流塑，滲透系數(shù)為I. 0*10-4cm/s，層厚約4m ；第四層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 滲透系數(shù)為I. 0*10-6cm/s，層厚約6m ;第五層為粗沙礫層層厚約10m，滲透系數(shù)為I. 0*10-2cm/s。在本工程中，根據(jù)道路設(shè)計要求，地基處理后承載カ為120kPa，エ后沉降小于30cm，要求在表層經(jīng)地基處理后形成ー個厚度約6m左右的硬殼層，地基處理的重點是對地基進行淺層加固處理，解決淺層松散土層的承載力，使土層在一定深度范圍內(nèi)的土層的強度得到有效提高，形成一定厚度的硬殼層，增強整體變形協(xié)調(diào)性，滿足設(shè)計要求的地基承載力和沉降要求。具體的設(shè)計參數(shù)5、根據(jù)地質(zhì)條件和現(xiàn)場條件，將處理區(qū)域劃分為6個區(qū)段，每個區(qū)段之間設(shè)置截水墻，獨立截水使個區(qū)施工不會相互影響；6、截水墻厚度經(jīng)水力計算可設(shè)置800mm厚的泥漿攪拌墻進行截水，深度為入不透水層即第IV層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 50cm，整體長度約為Sm。7、排水系統(tǒng)采用強力真空井，真空井進入第四層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 lm，井的長度約9m，布置直徑325mm的強力真空井，沿道路方向布置兩排，排距30m，橫距為20m，正方形布置；8、動カ固結(jié)采用50t履帶吊強夯，第一遍夯擊能以不破壞原有土層結(jié)構(gòu)為準，經(jīng)試夯確定第一遍夯擊能為1200kN. m,點夯遍數(shù)為3擊，點夯間距為3. 5*3. 5m，跳夯。第二遍夯擊能最后根據(jù)現(xiàn)場檢測反饋確定為2000kN. m,點夯遍數(shù)為4擊，點夯間距為3. 5*3. 5m,跳夯。最后進行根據(jù)檢測承載カ能滿足設(shè)計要求，進行第三遍普夯，夯擊能量為IOOOkN. m，搭接1/4錘，點夯遍數(shù)為3擊。具體的施工エ藝如下9、進行場地平整，劃分施工小區(qū)；10、雙頭攪拌法進行泥漿攪拌止水墻，采用功率55kw攪拌機；11、旋挖法進行強力疏干井施工，排距為30m，橫距為20m，埋入強力真空井管，管徑 325mm,管長 9. 0m。 12、將井連接強力真空泵，進行井管集水連接，13、現(xiàn)場進行真空度控制，真空度控制大于90kPa，強力真空井抽水14天后，進行第一遍動カ固結(jié)施工，激發(fā)土層孔隙水壓力，使孔隙水在壓差作用下，迅速向強力真空井排放；14、第一遍動カ固結(jié)后，繼續(xù)進行強力真空井抽水，抽水約7天，進行第二遍動カ固結(jié)；15、經(jīng)檢測確定施工土層承載カ滿足設(shè)計要求，進行普夯平整場地。16、地基處理完成后，按規(guī)范規(guī)定時間采用荷載板、靜カ觸探等檢測，承載カ達到160kPa，施工沉降發(fā)生了 60cm。由于采用“截排水動カ固結(jié)軟地基處理法”，地基處理的エ期在55天內(nèi)，解決了エ期緊張的問題，并且處理造價低，比原先傳統(tǒng)造價節(jié)省45%的費用。
權(quán)利要求
1.一種軟地基處理新方法，其特征是利用截水墻止水和強排水有機結(jié)合動力固結(jié)，有效的降低被處理土體的含水量和處理區(qū)域的地下水位，通過動カ固結(jié)提高土體密實度和被處理土體的物理力學(xué)指標。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種“截排水動カ固結(jié)”軟地基處理方法，其特征在于截排水采用在處理區(qū)域周邊場地上設(shè)置有效的截水止水墻，然后在處理區(qū)域內(nèi)設(shè)置強排水措施，在處理區(qū)域內(nèi)水隔斷后，進行強排水，強排水使地下水位降到設(shè)計要求，以及土體至一定含水量；動力固結(jié)可采用在需處理區(qū)域內(nèi)地下水位和含水量達到設(shè)計要求后，采用振動碾壓或強夯等擊振設(shè)備擊密需處理區(qū)域土體至一定的密實度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種“截排水動カ固結(jié)”軟地基處理方法，其特征在于截水止水、強排水、振動碾壓或強夯三者有機結(jié)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種“截排水動カ固結(jié)”軟地基處理方法，其特征在于截水止水與強排水同時有機結(jié)合進行，有效降低地下水位和土體含水量。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種“截排水動カ固結(jié)”軟地基處理方法，其截水止水特征在于有效隔斷處理區(qū)域外和處理區(qū)域內(nèi)的水的補給和流動。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種“截排水動カ固結(jié)”軟地基處理方法，其強排水特征在于有效地下水位和土體含水量。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種“截排水動カ固結(jié)”軟地基處理方法，其強排水形成真空壓力，動カ固結(jié)激發(fā)土體的孔隙水壓力，兩者形成超過大氣壓的壓差，是土體的自由水在強大壓差作用下能快速排出，有效提高動カ固結(jié)效果。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種“截排水動カ固結(jié)”軟地基處理方法，其特征在于所述的截水墻深度及強排水井的長度根據(jù)各土層埋置深度、滲透系數(shù)確定；強排水井的直徑、間距和布置方式根據(jù)地基處理設(shè)計荷載要求確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種“截排水動カ固結(jié)”軟地基處理方法，其特征在于截水采用一定配比的泥漿攪拌形成密封墻、或者采用一定配比的水泥攪拌形成密封墻、或者采用垂直鋪塑形成密封墻的方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種“截排水動カ固結(jié)”軟地基處理方法，其特征在于強排水根據(jù)土層埋置深度、滲透系數(shù)以及承載カ要求，設(shè)置合理長度、密度的強カ真空井或其它類型排水系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種“截排水動力固結(jié)”軟地基處理方法，即采用截水、強排水、振動碾壓或強夯三者有機結(jié)合來降低處理場地的地下水位和土體含水量，提高土體密實度和物理力學(xué)指標。截水即采用在處理區(qū)域外圍設(shè)止截水帷幕，隔斷區(qū)域內(nèi)外水補給；強排水即采用在處理場地內(nèi)設(shè)一定數(shù)量的強力真空井或其他強排水系統(tǒng)，使地下水位和土體含水量至最優(yōu)范圍內(nèi)；動力固結(jié)即采用地下水位和土體含水量至最優(yōu)時，采用振動碾壓或強夯進行擊密，使土體至一定的密實度，提高處理區(qū)域土體物理力學(xué)指標。本發(fā)明使動力固結(jié)施工過程中地下水位一直保持在控制范圍下，軟土含水量保持最優(yōu)；本發(fā)明具有施工工期短、造價低、工藝簡單、質(zhì)量高、無污染等特點。
文檔編號E02D3/10GK102691287SQ20111035988
公開日2012年9月26日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者汪文彬 申請人:汪文彬