專利名稱：雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種大面積軟土地基的綜合加固方法，尤其是涉及一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法。適用于以粘粒等細顆粒為主、滲透系數(shù)很小的淤泥、淤泥質土地基，尤其適用于對強度和變形要求較高的大面積軟地基加固并利用清淤疏浚抬高其高程的圍海造地或低洼地填高工程。
背景技術：
經(jīng)查閱國內外的有關資料發(fā)現(xiàn)，加固軟土地基并抬高其高程的工藝方法有多種如堆載預壓法、真空堆載聯(lián)合預壓法、低位真空預壓法等。特別是一種名日“雙真空預壓及動力擠密法聯(lián)合加固軟土地基”的新工藝，該工藝不但克服了上述諸工法的不足，而且提供了一種對場地軟土及吹填抬高泥漿層同時處理后場地有一定強度、固結周期較短，完成了清淤和造陸兼得的“套裁”功效，具有明顯的社會和經(jīng)濟效益。然該工藝方法也有一些明顯的缺點和不足，以致在一定程度上制約了該工藝方法的推廣和應用。其主要缺點如下1、加固后的吹填泥漿層及其下場地軟土承載力不高該工法的預壓荷載由80kpa真空負壓和15kpa的泥封層自重壓力組成，總預壓荷載不會超過100kpa，這使場地軟土及其上吹填泥漿層經(jīng)預壓后的固結指標較低，加固后場地軟土的承載力不高。
2、經(jīng)處理后泥封層的固結指標低泥封層在工法中主要依靠真空降水及低能量強夯二次加固后獲得較高強度。而作為低位真空預壓法的閉氣系統(tǒng)，泥封層必須用滲透系數(shù)小(R≤0.001m/d)、閉氣性能佳的泥漿。然工法中的真空井點降水工藝只適用于滲透系數(shù)R≥0.1m/d的土層，這是一對無法彌合的矛盾，其結果泥封層將無法獲得有效的降水預壓，相繼的動力擠密也無法得以實施，只能靠自然蒸發(fā)下自然固結，故加固后泥封層的固結指標低，特別是當泥封層較厚時，由于中間尚有未經(jīng)固結的軟夾層，泥封層的固結指標更低。
上述缺點將很大程度上制約了該工藝方法的推廣和應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種能對軟土地基及其上吹填抬高的泥漿層同時處理、適用于不同性質吹填泥漿的加固且處理后的場地強度高、固結周期短的雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，其特征在于該法包括以下工藝步驟a)、低位真空自載聯(lián)合預壓在被處理場地外圍筑圍堰，吹泥漿入圍堰至一定高程，在吹填泥漿面上鋪上土工布和竹芭，在竹芭上豎插塑料排水板、鋪真空水平管網(wǎng)、安裝真空預壓系統(tǒng)、吹厚泥封層作為自載預壓荷載，泥封層厚2.0～6.0m，真空預壓系統(tǒng)抽真空，低位真空自載聯(lián)合預壓開始；b)、真空井點降水在泥封層上布置真空井點降水系統(tǒng)，真空井點降水開始；c)、真空電滲降水真空井點降水結束后，在泥封層上真空井點管的內側豎插電滲管，安裝電滲系統(tǒng)12，使真空井點管與電滲系統(tǒng)的陰極相連，使電滲管與電滲系統(tǒng)的陽極相連以形成直流回路，真空電滲降水開始；d)、低能量強夯在泥封層上鋪設一層填料，第一遍低能量強夯開始，經(jīng)2～3輪“鋪設填料～低能量強夯”施工后，低能量強夯結束，泥封層及其下軟土達到超固結；e)、振動碾壓、平整場地。
a)、低位真空自載聯(lián)合預壓在被處理場地外圍筑圍堰，吹泥漿入圍堰至一定高程，在吹填泥漿面上鋪上土工布和竹芭，在竹芭上豎插塑料排水板、鋪真空水平管網(wǎng)、安裝真空預壓系統(tǒng)、吹厚泥封層作為自載預壓荷載，真空預壓系統(tǒng)抽真空，低位真空自載聯(lián)合預壓開始；b)、真空井點降水在泥封層上布置真空井點降水系統(tǒng)，真空井點降水開始；c)、真空電滲降水真空井點降水結束后，在泥封層上真空井點管的內側豎插電滲管，安裝電滲系統(tǒng)12，使真空井點管與電滲系統(tǒng)的陰極相連，使電滲管與電滲系統(tǒng)的陽極相連以形成直流回路，真空電滲降水開始；d)、低能量強夯真空電滲降水結束后，拔除電滲管和真空井點管，在泥封層上鋪設一層填料，第一遍低能量強夯開始，當最后二擊貫入量小于10cm，第一遍低能量強夯結束；經(jīng)2～3輪“鋪設填料～低能量強夯”施工后，低能量強夯結束；e)、振動碾壓、平整場地。
本發(fā)明加固的機理a)由于在本發(fā)明中采用了超厚泥封層，一方面使有效抽真空時間超過100天以上，使泥封層以下的吹填泥漿和場地軟土的固結指標提高，同時超厚泥封層巨大的自重應力在本發(fā)明中已轉化為自載預壓荷載，使泥封層下的吹封泥漿和場地軟土處于真空負壓和自載預壓荷載的共同作用，使其固結指標大大提高。
b)超厚泥封層加固機理超厚泥封層雖然在自然蒸發(fā)和真空負壓共同作用下，在一定程度上得到固結，但總體上還屬于淤泥或淤泥質土范疇，尚需進行二次加固，其二次加固機理如下(1)、真空井點降水使泥封層在降水預壓荷載下含水量降低，土體得到初步壓縮固結。
(2)、真空電滲降水泥封層在真空電滲降水的過程中，在電泳現(xiàn)象、烘烤作用和真空降水的聯(lián)合作用下，有效地將軟土中大部分孔隙水經(jīng)由真空管排出，使軟土的含水量大幅度下降，以致最后達到低能量強夯所對應的最佳含水量，為下一輪強夯創(chuàng)造條件。
(3)、低能量強夯經(jīng)有效降水的土體，在夯擊能作用下，泥封層被擠密而最終達到超固結。
與雙真空預壓及動力擠密法相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點如下1、本發(fā)明有效地將超厚泥封層的自重應力轉化為自載預壓荷載，使總預壓荷載達到120～160kpa，這將大大提高泥封層下軟土的固結指標，使該軟土承載力超過100kpa。
2、本發(fā)明中引入了電滲工藝，使工法不但適用于滲透系數(shù)較大的軟土，更適用于滲透系數(shù)很小、以粘粒為主的吹填泥漿，大大拓寬了工法適用范圍。
3、本工法采用有填料的“高真空電滲降水～低能量強夯”施工，加固結束后，泥封層在交工面上的承載力可達100kpa。
4、本工法采用高真空電滲降水，使原工法中須分三遍真空井點降水為一遍真空井點降水和一遍真空電滲降水，不但提高了降水效率也縮短了工期。
5、本工法采用真空電滲降水，該降水方法對滲透系數(shù)很小的軟土特別有效，這將能有效地防止因強夯而出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明施工工藝圖。
圖2為本發(fā)明在泥封層上布置井點管示意圖。
圖3為本發(fā)明在泥封層上布置電滲管示意圖。
圖中場地軟土，圍堰2，泥漿3，土工布和竹芭4，真空水平管網(wǎng)5，泥封層6，真空預壓系統(tǒng)7，十字井點管8，電滲管9，軟土地基表層10，吸水裝置11，電滲系統(tǒng)12，強夯(振動碾壓設備)13，塑料排水板14。
具體實施例方式本發(fā)明為一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，該法包括以下工藝步驟a)、低位真空自載聯(lián)合預壓參見圖1，在被處理場地外圍筑圍堰2，吹泥漿3入圍堰至一定高程，在吹填泥漿面上鋪上土工布和竹芭各一層4，在竹芭上豎插塑料排水板14、鋪真空水平管網(wǎng)5、安裝真空預壓系統(tǒng)7和吹厚泥封層6作為自載預壓荷載，泥封層厚2.0～6.0m，真空預壓系統(tǒng)抽真空，低位真空自載聯(lián)合預壓開始。
當泥封層下的軟土在真空負壓和泥封層的自載預壓的共同作用下，達到設計固結度，泥封層也具有一定強度時，低位真空自載聯(lián)合預壓結束。真空預壓系統(tǒng)即在竹芭上鋪設水平干管和支管，塑料排水板連接支管，支管連接干管，干管與集水井相連，集水井與真空泵相連。
b)、真空井點降水在泥封層上布置真空井點降水系統(tǒng)，第一遍真空井點降水開始，直至真空管中不出水為止。即在泥封層6上豎插許多排平行的十字井點管8，十字井點管長約6～8m，貫穿泥封層(圖2)，十字井點管濾頭長約1～1.5m，十字井點管間距1×1m，十字井點管與許多條橫置的連接管相連，連接管采用φ32mm內含螺旋形鋼絲的透明尼龍管，連接管與集水總管相連，集水總管采用φ63mm的PVC管，節(jié)間用與之配套的接頭連接，并用三通將集水總管與總管相連，總管與真空吸水裝置11相連。在地下水豐富地區(qū)，應在被處理場地外圍設外圍封管。真空井點降水時間一般為5～7天，當平衡系數(shù)R大于0.75時，真空井點降水結束。
c)、真空電滲降水真空井點降水結束后，在泥封層上真空十字井點管的內側豎插許多平行的電滲管9，安裝電滲系統(tǒng)12，使真空十字井點管與電滲系統(tǒng)的陰極相連，使電滲管與電滲系統(tǒng)的陽極相連以形成直流回路，真空電滲降水開始。即在真空井點管(陰極)的內側(圖3)布置φ25mm鋼筋或50×50mm角鋼作為電滲管(陽極)，電滲管與井點管成等腰三角形布置，電滲管比井點管長1mm左右。電滲管之間用電阻小的鋁棒并用夾件相連后與電滲系統(tǒng)的陽極連接，井點管之間用鋁板等導電性能良好的材料相連后與電滲系統(tǒng)的陰極連接，二條線路形成直流回路，最后用絕緣膠布包裹以確保絕緣良好。真空電滲降水時間一般為15～20天左右，當場地軟土(包括泥封層)的含水量達塑限附近，場地表面出現(xiàn)泛白，在靠近電滲管處的場地土開裂，真空電滲降水結束。
當電滲管插入不需電滲的土層(如滲透系數(shù)大于0.1m/d及土層表面50cm范圍以上土層)，為確保電滲效率，表面應涂瀝青兩層或用塑料套管加以絕緣。
d)、低能量強夯(1)真空電滲降水結束后，拔除電滲管和真空井點管，在泥封層上鋪設一層0.5m左右的填料，第一遍低能量強夯開始。當最后二擊貫入量小于10cm，第一遍低能量強夯結束。
(2)經(jīng)2～3輪“鋪設填料～低能量強夯”施工后，泥封層達到超固結。
注第二、三遍低能量強夯各項參數(shù)和指標詳見下表

e)、振動碾壓、平整場地。
權利要求
1.一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，其特征在于該法包括以下工藝步驟a)、低位真空自載聯(lián)合預壓在被處理場地外圍筑圍堰，吹泥漿入圍堰至一定高程，在吹填泥漿面上鋪上土工布和竹芭，在竹芭上豎插塑料排水板、鋪真空水平管網(wǎng)、安裝真空預壓系統(tǒng)、吹厚泥封層作為自載預壓荷載，真空預壓系統(tǒng)抽真空，低位真空自載聯(lián)合預壓開始；b)、真空井點降水在泥封層上布置真空井點降水系統(tǒng)，真空井點降水開始；c)、真空電滲降水真空井點降水結束后，在泥封層上真空井點管的內側豎插電滲管，安裝電滲系統(tǒng)，使真空井點管與電滲系統(tǒng)的陰極相連，使電滲管與電滲系統(tǒng)的陽極相連以形成直流回路，真空電滲降水開始；d)、低能量強夯真空電滲降水結束后，拔除電滲管和真空井點管，在泥封層上鋪設一層填料，第一遍低能量強夯開始，經(jīng)2～3輪“鋪設填料～低能量強夯”施工后，低能量強夯結束；e)、振動碾壓、平整場地。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，其特征在于所述泥封層厚2.0～6.0m。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，其特征在于所述真空井點降水時間為5～7天，當平衡系數(shù)R＞0.75時，真空井點降水結束。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，其特征在于真空電滲降水時間為15～20天，當場地軟土包括泥封層的含水量達塑限值，場地表面出現(xiàn)泛白，電滲管附近土體開裂，真空電滲降水結束。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，其特征在于第一遍低能量強夯夯擊能500～800knm，梅花形布置，每點1～2擊，當最后二擊貫入量小于10cm，第一遍低能量強夯結束；第二遍低能量強夯夯擊能800～1000knm，梅花形布置，每點2～3擊；第三遍低能量強夯夯擊能1000～1200knm，滿夯，夯印搭接1/3，每點1～2擊。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，其特征在于所述真空預壓系統(tǒng)是在竹芭上鋪設水平干管和支管，塑料排水板連接支管，支管連接干管，干管與集水井相連，集水井與真空泵相連。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，其特征在于所述真空井點降水系統(tǒng)是在泥封層上豎插井點管，井點管與橫置的連接管相連，連接管與集水總管相連，集水總管與總管相連，總管與真空吸水裝置相連。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，其特征在于電滲管比井點管長0.8～1.2m。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，其特征在于當電滲管插入滲透系數(shù)大于0.1m/d及土層表面50cm范圍土層時，電滲管表面涂瀝青兩層或用塑料套管加以絕緣。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，其特征在于所述電滲管采用φ25mm鋼筋或50×50mm角鋼，電滲管與井點管成等腰三角形或并列對稱布置，電滲管之間用鋁棒并用夾件相連后與電滲系統(tǒng)的陽極連接，井點管之間用鋁板等導電性能良好的材料相連后與電滲系統(tǒng)的陰極連接，十字井點管長6～8m，貫穿泥封層，十字井點管濾頭長1～1.5m，十字井點管間距1×1m，連接管采用φ32mm內含螺旋形鋼絲的透明尼龍管，集水總管采用φ63mm的PVC管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙真空自載聯(lián)合預壓及動力擠密綜合加固軟土地基的方法，該法包括以下工藝步驟場地外圍筑圍堰，吹泥漿入圍堰，吹填泥漿面上鋪土工布和竹芭，竹芭上插塑料排水板、鋪真空水平管網(wǎng)、安裝真空預壓系統(tǒng)、吹厚泥封層，真空預壓系統(tǒng)抽真空；在泥封層上布置真空井點降水系統(tǒng)，真空井點降水；在泥封層上真空井點管的內側豎插電滲管，安裝電滲系統(tǒng)，真空井點管和電滲管分別與電滲系統(tǒng)的陰極和陽極相連以形成直流回路；真空電滲降水，拔除電滲管和真空井點管，在泥封層上鋪設一層填料，第一遍低能量強夯開始，經(jīng)2～3輪施工后；振動碾壓、平整場地。本發(fā)明能對軟土地基及其上吹填抬高的泥漿層同時處理、適用于不同性質吹填泥漿的加固且處理后的場地強度高、固結周期短。
文檔編號E02D3/02GK1884708SQ20061008834
公開日2006年12月27日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權日2006年7月11日
發(fā)明者張志鐵, 葉吉 申請人:張志鐵, 葉吉