本實用新型涉及巖土工程軟土地基技術領域，尤其涉及一種對表層硬殼土層的軟土地阻隔式預壓處理方法及系統(tǒng)。

背景技術：

真空預壓法是對高含水率軟土地基進行排水固結處理，是十分成熟的軟土地基工藝，在國內得到了廣泛而成功的應用，其中真空負壓隨軟土地基深度和不同滲透性能的土體快速衰減的特性，從而影響著處理深度和處理效果。經過大量國內試驗和現(xiàn)場實測資料發(fā)現(xiàn)，不同滲透性能的材料使真空負壓傳播速率大為不同，表現(xiàn)為滲透性越差，真空度衰減速度越快，如淤泥＞淤泥質粉土＞粉質粘土＞袋裝砂井＞塑料排水板，亦即塑料排水板的真空度損失最慢而在淤泥中損失最快，表層硬殼土層的真空度損失快于塑料排水板和低于淤泥土。

在大范圍的真空預壓施工中，常會出現(xiàn)上層為滲透性能較好的天然或人工填土硬土層，下層為大厚度的淤泥或淤泥質土的二元結構狀態(tài)，上、下層的滲透系數(shù)差在10^-2～10^-3cm/s以上，在新近吹填場地上先筑設施工道路和魚塘養(yǎng)殖區(qū)吹填場地的眾多塘埂范圍均為此類狀況。為了加固下覆淤泥或淤泥質土，往往采用真空預壓進行排水固結處理。但處理結果發(fā)現(xiàn)，采用相同的真空預壓參數(shù)和施工時間確有差別較大的施工沉降量，有施工道路或塘埂范圍的施工沉降量遠小于無施工道路或塘埂(上層硬殼土層)的區(qū)域，如在珠海、溫州、深圳、寧波等地的真空預壓處理軟土地基時，20m厚的淤泥其沉降差可達1.2m以上。是什么原因產生這一現(xiàn)象？經認真研究發(fā)現(xiàn)，是上層硬殼土層因滲透性遠小于上部砂墊層，真空負壓在其中快速衰減，使下部淤泥在低真空度下排水固結造成的。

這種因上層硬殼土層導致采用真空預壓處理后的軟土地基出現(xiàn)沉降差，影響軟土地基處理的均勻性和處理效果，倘若后期二次處理，一方面會造成周期較長，另一方面也會提高成本，且現(xiàn)有的真空預壓處理軟土地基的方法遠遠不能夠滿足現(xiàn)代市場發(fā)展需求。

綜上所述，有必要對存在硬殼土層的真空預壓處理方法及結構做出改進。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的不足，本實用新型提供了一種對表層硬殼土層的軟土地阻隔式預壓處理方法及系統(tǒng)，其在軟土層表面同一平面內真空壓力基本一致，處理后軟土地基沉降基本一致，從而使得軟土地基處理之后更加平整，處理效果更加均勻，能夠消除因表層硬殼土層帶來的差異沉降問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采取的技術方案是：

一種對表層硬殼土層的軟土地阻隔式預壓處理方法,包括如下步驟：

第一步，在表層具有硬殼土層的軟土地層先進行如下設置：硬殼土層上表面從下至上依次鋪設有下層土工布、中層不透氣膜和上層土工布，下層土工布、中層不透氣膜和上層土工布的寬度均要大于硬殼土層寬度，上層土工布上表面鋪設砂墊層；

第二步，硬殼土層上插打直排式長排水板和直排式短排水板，所述在硬殼土層中的直排式長排水板和直排式短排水板外表面均包裹有阻隔膜，砂墊層內嵌有水平排水管一和水平排水管二，水平排水管一與直排式長排水板相連通，水平排水管二與直排式短排水板相連通，水平排水管一和水平排水管二分別對應的連接有真空泵一和真空泵二，砂墊層上表面從下至上依次鋪設有土工布和真空膜，鋪設土工布和真空膜起到作用密封，真空膜下埋設有真空表；

第三步，開啟真空泵二，當真空泵二中的真空壓力達到50Kpa以上，即當真空膜中的真空壓力達到50Kpa以上，再開啟真空泵一，直至真空膜下壓力達到80Kpa以上并連續(xù)抽真空至達到設計要求。

本實用新型中通過分別開動真空泵二和真空泵一，通過下層土工布、中層不透氣膜和上層土工布阻隔砂墊層中的真空負壓進入到硬殼土層中，在硬殼土層中的直排式長排水板和直排式短排水板外表面均包裹有阻隔膜，包裹的阻隔膜阻隔真空負壓進入硬殼土層中，其通過直排式短排水板傳入軟土地層中的真空負壓因未被硬殼層土吸收刪減而具有高真空度，加速排水固結的強度和深度，從而實現(xiàn)硬殼土層處和不具有硬殼土層的軟土地層處的沉降差相均勻，硬殼土層處和不具有硬殼土層的軟土地層處水平面相平齊。

一種對表層硬殼土層的軟土地阻隔式預壓處理系統(tǒng)，包括在局部具有硬殼土層的軟土地層，硬殼土層上表面從下至上依次鋪設有下層土工布、中層不透氣膜和上層土工布，下層土工布、中層不透氣膜和上層土工布的寬度均要大于硬殼土層寬度，上層土工布上表面鋪設有砂墊層，硬殼土層上插打有直排式長排水板和直排式短排水板，所述在硬殼土層中的直排式長排水板和直排式短排水板外表面均包裹有阻隔膜，砂墊層內嵌有水平排水管一和水平排水管二，水平排水管一與直排式長排水板相連通，水平排水管二與直排式短排水板相連通，水平排水管一和水平排水管二分別對應的連接有真空泵一和真空泵二。

所述硬殼土層之上鋪設下層土工布、中層不透氣膜和上層土工布，其寬度均比硬殼土層寬度至少外擴3m，所述中層不透氣膜的厚度至少為0.3mm，所述上層土工布和下層土工布采用的規(guī)格型號不低于150g/m²，便于能夠更好的阻隔砂墊層中的真空負壓進入到硬殼土層中，能夠真正起到阻隔式預壓，有利于硬殼土層處和不具有硬殼土層的軟土地層處在進行預壓時真空壓力均勻，沉降差基本一致。

所述在硬殼土層中的直排式長排水板和直排式短排水板外表面均包裹有的阻隔膜亦可采用無濾孔的PU氣管外套，PU氣管外套和所述阻隔膜均應向下穿透硬殼土層至少0.5m以上，一方面可以采用阻隔膜進行包裹或纏繞方式，也還可以通過PU氣管外套套在直排式長排水板和直排式短排水板外表面上，供選擇方式多樣，可選擇的余地較大，另一方面PU氣管外套和所述阻隔膜均應向下穿透硬殼土層至少0.5m以上也避免了通過直排式長排水板和直排式短排水板將砂墊層中的真空負壓傳給了硬殼土層，有利于實現(xiàn)了硬殼土層處和不具有硬殼土層的軟土地層處的真空壓力均勻，沉降差基本一致。

所述直排式長排水板和直排式短排水板均為直排式塑料排水板，直排式短排水板下端面穿過硬殼土層下端面的長度為1m～2m，由于所述直排式長排水板和直排式短排水板在硬殼土層深度范圍內表面包裹的阻隔膜，砂墊層中的含有的真空負壓也不會隨著直排式長排水板和直排式短排水板進入到硬殼土層中，直排式短排水板下端面穿過硬殼土層下端面的長度為1m～2m，其通過直排式短排水板進入到厚層的軟土地層中的真空負壓因未被硬殼土層吸收衰減而具有高真空度，從而加速了硬殼土層和硬殼土層下的軟土地層排水固結的強度和深度。

所述水平排水管一和水平排水管二分別為不同真空度的排水主管，在水平排水管一和水平排水管二的真空度下降過大和過快時提高真空度，從而實現(xiàn)硬殼土層處和不具有硬殼土層的軟土地層處的真空壓力和沉降差基本均勻。

實用新型原理：本實用新型的阻隔式真空預壓處理方法，其機理為不同的材料具有不同的滲透性能和對真空負壓的吸收衰減能力不同，具上硬下軟二元結構的真空預壓地基土，按常規(guī)真空預壓方式在砂墊層中抽氣產生負壓場后，負壓沿滲透性好的塑料排水板和滲透性能差的硬殼土層向下傳播，經吸收衰減后傳入軟土體內。位于塑料排水體周圍的軟土中的負壓因排水板對負壓的吸收衰減低而明顯高于處于塑料排水板之間的軟土中的負壓真空度，因負壓經硬殼土層傳播時產生了較大真空度的衰減，從而產生了塑料排水板周圍與塑料排水板之間的軟土中的負壓場差，導致在相同深度內的軟土具有不同的負壓真空度而形成不同的排水固結效果，加之軟土的滲透性較低，真空度隨深度加大快速下降，使塑料排水板之間的軟土因硬殼土層吸收衰減后較低的真空度快速降低到對軟土不具排水固結效果。由于塑料排水板之間的軟土范圍遠大于塑料排水板周圍土體，軟土排水固結不佳的效應就表現(xiàn)出了。這種現(xiàn)象就導致了具有表層硬殼土層和不具有表層硬殼土層條件下真空預壓處理深度和沉降差。

為了克服因處理地層有表層硬殼土層而產生真空負壓衰減的問題，提出了本實用新型的阻隔式真空預壓處理方法。

本實用新型的實施效果：

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型主要是通過在硬殼土層上表面從下至上依次鋪設有下層土工布、中層不透氣膜和上層土工布，硬殼土層上插打直排式長排水板和直排式短排水板，所述直排式長排水板和直排式短排水板在硬殼土層深度范圍內表面包裹的阻隔膜，通過上述方式實現(xiàn)阻隔了砂墊層、直排式長排水板和直排式短排水板中的真空負壓進入到硬殼土層中，避免了傳統(tǒng)中由于真空負壓進入到硬殼土層中，從而避免了導致硬殼土層處和不具有硬殼土層的軟土地層處的真空壓力差導致沉降差不一致，出現(xiàn)硬殼土層處和不具有硬殼土層的軟土地層處水平面沉降不均勻問題，也解決了后期的建設用地的安全問題。

采用本實用新型的實施方式與過程，可達到全真空預壓處理場地的處理深度一致，施工沉降量一致和基本消除沉降差異。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的平面示意圖；

圖3為本實用新型的俯視圖。

具體實施方式

一種對表層硬殼土層的軟土地阻隔式預壓處理方法：

第一步：在擬進行真空預壓的真空預壓范圍內劃分具有表層硬殼土層的區(qū)域，并平整場地后測量標高；

第二步，按劃分出的面積，在表層具有硬殼土層(寬度10m—20m) 的軟土地層先進行如下設置：硬殼土層上表面從下至上依次鋪設有下層土工布、中層不透氣膜和上層土工布，所述硬殼土層之上鋪設下層土工布、中層不透氣膜和上層土工布，其下層土工布、中層不透氣膜和上層土工布的兩邊與硬殼土層兩邊相比向外擴至少3m，中層不透氣膜的厚度為0.3m，所述上層土工布和下層土工布采用的規(guī)格型號為150g/m²，上層土工布上表面鋪設砂墊層，砂墊層的厚度和砂墊層中的沙粒粗細等等要求均可以根據(jù)實際情況進行設定；

第三步，硬殼土層上插打直排式長排水板和直排式短排水板，對于插打直排式長排水板和直排式短排水板可以根據(jù)實際情況進行設定其高度、數(shù)量、間隔距離等等，直排式短排水板下端面穿過硬殼土層下端面的長度為1.5m，所述在硬殼土層中的直排式長排水板和直排式短排水板外表面均包裹有阻隔膜，阻隔膜應向下穿透硬殼土層 0.5m，阻隔膜向上高出硬殼土地層水平面，其中的阻隔膜也可替換為接貫通在無濾孔的PU氣管外套，砂墊層內嵌有水平排水管一和水平排水管二，水平排水管一與直排式長排水板相連通，水平排水管二與直排式短排水板相連通，水平排水管一和水平排水管二分別對應的連接有真空泵一和真空泵二，砂墊層上表面從下至上依次鋪設有土工布和真空膜，鋪設土工布和真空膜起到作用密封，真空膜下埋設有真空表；

第四步，開啟真空泵二，通過觀看真空膜下埋的真空表是否達到 50Kpa以上，再開啟真空泵一，直至真空膜下壓力達到80Kpa以上并連續(xù)抽真空至達到設計要求，在真空泵一或真空泵二開啟后，在砂墊層中的真空負壓被阻隔而無法直接進入表層硬殼土層中，通過阻隔膜或無濾孔PU氣管外套中的真空負壓沿直排式長排水板和直排式短排水板下傳，同時也會被阻隔也不能進入硬殼土層內，而由直排式短排水板傳入軟土中的真空負壓因未被硬殼土層吸收衰減而具有高真空度以加速軟土的排水固結凈度和深度，在連續(xù)抽真空至達到設計要求。

如圖1、圖2和圖3所示，一種對表層硬殼土層的軟土地阻隔式預壓處理系統(tǒng)，包括在局部具有硬殼土層2的軟土地層1，在不具有硬殼土層2的軟土地層1處貫穿常規(guī)設置的直排式長塑料排水板111，硬殼土層2上表面從下至上依次鋪設有下層土工布3、中層不透氣膜 4和上層土工布5，下層土工布3、中層不透氣膜4和上層土工布5 的寬度均要大于硬殼土層2寬度，上層土工布5上表面鋪設有砂墊層 6，硬殼土層2上插打有直排式長排水板211和直排式長短排水板212，一般直排式長排水板211和直排式長短排水板212為間隔均勻分布，所述在硬殼土層2中的直排式長排水板211和直排式短排水板212外表面均包裹有阻隔膜，砂墊層6內嵌有水平排水管一61和水平排水管二62，水平排水管一61與直排式長排水板211相連通，水平排水管二62與直排式短排水板212相連通，水平排水管一61和水平排水管二62分別對應的連接有真空泵一71和真空泵二72。

本實用新型主要是通過在硬殼土層上表面從下至上依次鋪設有下層土工布、中層不透氣膜和上層土工布，硬殼土層上插打直排式長排水板和直排式短排水板，所述直排式長排水板和直排式短排水板在硬殼土層深度范圍內表面包裹的阻隔膜，通過上述方式實現(xiàn)阻隔了砂墊層、直排式長排水板和直排式短排水板中的真空負壓進入到硬殼土層中，避免了傳統(tǒng)中由于真空負壓進入到硬殼土層中，從而避免了導致硬殼土層處和不具有硬殼土層的軟土地層處的真空壓力差導致沉降差不一致，出現(xiàn)硬殼土層處和不具有硬殼土層的軟土地層處水平面沉降不均勻問題，也解決了后期的建設用地的安全問題。

本實用新型的實施方式與過程，可達到全真空預壓處理場地的處理深度一致，施工沉降量一致和基本消除沉降差異。