專利名稱：深層軟土地基加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種土木工程地基加固方法，具體涉及一種對(duì)含水量高的深層軟土地基的加固方法。
背景技術(shù)：
在建筑工程中，對(duì)不良地基土進(jìn)行處理與加固的方法一般有置換法、預(yù)壓法、壓實(shí)與夯實(shí)法、擠密法、加筋法及灌漿法等，針對(duì)地基土質(zhì)的不同，選用其中的一種或是幾種的結(jié)合，完成對(duì)地基土的處理。
在我國(guó)廣泛存在著海相、湖相及河相沉積的軟弱粘土層，這種土的特點(diǎn)是含水量大、壓縮性高、強(qiáng)度低、透水性差，在建筑物荷載作用下會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的沉降和沉降差，對(duì)于該種地基，尤其是大面積施工，如在該地基上建造碼頭、機(jī)場(chǎng)等時(shí)，需要對(duì)地基進(jìn)行處理與加固。真空預(yù)壓法是處理軟粘土地基的有效方法之一。其基本方法是在需要加固的軟粘土地基內(nèi)設(shè)置砂井或塑料排水板，然后在地面鋪設(shè)砂墊層，其上覆蓋不透氣的密封膜使與大氣隔絕，通過(guò)埋設(shè)于砂墊層中的吸水管道，用真空裝置進(jìn)行抽氣，將膜內(nèi)空氣排出，從而在膜內(nèi)外產(chǎn)生一個(gè)氣壓差，這部分氣壓差即變成作用于地基上的荷載。地基隨著等向應(yīng)力的增加而固結(jié)。抽真空前，土中的有效應(yīng)力等于土的自重應(yīng)力，抽真空后，土體完成固結(jié)時(shí)，真空壓力完全轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力。
但僅憑真空預(yù)壓一種方法對(duì)粘軟土進(jìn)行加固，仍存在加固效果不理想、加固強(qiáng)度不高及固結(jié)指標(biāo)太低等問(wèn)題，因而，中國(guó)發(fā)明專利CN1818227A公開了一種《雙真空預(yù)壓及動(dòng)力擠密法聯(lián)合加固軟土地基方法》的加固方法，其基本步驟為①低位真空預(yù)壓；②高真空井點(diǎn)降水；③低能量強(qiáng)夯；④反復(fù)②、③步2～3輪；⑤振動(dòng)碾壓，平整場(chǎng)地。實(shí)踐證明，通過(guò)上述步驟完成的軟粘土加固，其軟土的固結(jié)度可達(dá)到80％以上，泥封層達(dá)1～1.2m，而泥封層及其下軟土承載力可達(dá)100Kpa左右，大大改善了上述各項(xiàng)不良指標(biāo)。
然而，該種加固方法中的所使的井點(diǎn)降水方式的極限降水深度不超過(guò)8米，這使得地基深層軟土得不到有效的降水預(yù)壓，仍保持高含水量狀態(tài)；此外，低能量強(qiáng)夯的夯擊能的傳遞影響深度也只局限于淺層，致使該方法無(wú)法對(duì)深層軟土加固。而在實(shí)際工程中經(jīng)常遇到地基軟土深厚的情形，這時(shí)若采用上述方法，其結(jié)果將導(dǎo)致深層軟土承載力不足，從而形成深層軟土變形，使施工后出現(xiàn)沉降大，地基穩(wěn)定性不佳等問(wèn)題。
因此，施工人員通常認(rèn)為在具有深層軟土的地基上施工，必須采用造價(jià)昂貴的鋼筋混凝土做樁，植入深層軟土下的持力層，而不能采用支承于密實(shí)土中的純混凝土樁，同時(shí)，為提供足夠的承載力，還需提高布樁密度，因而以增加整個(gè)工程造價(jià)來(lái)?yè)Q取地基強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種深層軟土地基加固方法，采用該方法加固后的地基承載力高，沉降小，地基強(qiáng)度及穩(wěn)定性好，適用于加固各類深層粘軟土土質(zhì)地基。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種深層軟土地基加固方法，其施工步驟包括(1)真空井點(diǎn)降水；(2)真空電滲降水在真空井點(diǎn)管的內(nèi)側(cè)豎插電滲管，安裝電滲系統(tǒng)，使真空井點(diǎn)管和電滲系統(tǒng)的陰極連接，電滲管和電滲系統(tǒng)的陽(yáng)極連接以形成直流回路；(3)低能量強(qiáng)夯；(4)振動(dòng)碾壓、平整場(chǎng)地；(5)加入素砼樁樁機(jī)打鉆成孔，采用管內(nèi)泵壓砼的施工工藝作素砼樁復(fù)合地基施工；(6)鋪設(shè)褥墊層在素砼樁頂和場(chǎng)地結(jié)構(gòu)層之間采用靜力壓實(shí)法施工褥墊層。
上述方法中，步驟(1)中所述的真空井點(diǎn)降水一般采用輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)或深井井點(diǎn)，其目的是降低地下水位，從而可減少地基的孔隙水壓力增加上覆土自重應(yīng)力，使有效應(yīng)力增加，靠地基土自重來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)壓，一般降水時(shí)間為5～7天，當(dāng)平衡系數(shù)R大于0.75時(shí)，真空井點(diǎn)降水結(jié)束；而當(dāng)土層為飽和粘土、粉土、淤泥和淤泥質(zhì)粘性土?xí)r，便加入步驟(2)中的電滲法，在地基中插入金屬電極并通以直流電，在直流電場(chǎng)作用下，土中水將從陽(yáng)極流向陰極形成電滲，不讓水在陽(yáng)極補(bǔ)充而從陰極的井點(diǎn)用真空抽水，這樣就使地下水位降低，土中含水量減少，從而地基得到固結(jié)壓密，強(qiáng)度提高，一般電滲降水采用直流電壓40～60V，降水時(shí)間15～20天左右，當(dāng)場(chǎng)地表面泛白、靠近電滲管處的場(chǎng)地開裂，真空電滲降水結(jié)束。
在真空電滲降水結(jié)束后，拔除電滲管和井點(diǎn)管，進(jìn)行上述步驟(3)中的低能量強(qiáng)夯，該步的具體實(shí)施方式
可采用現(xiàn)有技術(shù)，經(jīng)2～3次的鋪設(shè)填料低能量強(qiáng)夯，調(diào)整基土中顆粒物的密實(shí)度，提高地基強(qiáng)度和降低壓縮性。
上述技術(shù)方案中，所述素砼樁樁身砼強(qiáng)度為C15～C35，直徑為320～600毫米，樁間距4～10倍樁直徑，呈等邊三角形、正方形或矩形布置，素砼樁的面積置換率為0.6～6％。
進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述素砼樁包括加固淺層軟土的短樁及加固深層軟土的長(zhǎng)樁，其中短樁支承于上端持力層，置換率為3～6％，長(zhǎng)樁支承于下端持力層中，置換率為0.6～1％。短樁對(duì)淺層軟土加固，成倍提高基承載力，長(zhǎng)樁貫穿軟土層，至持力層，對(duì)深層軟土加固，消除深層軟土的沉降。
上述技術(shù)方案中，所述樁頂褥墊層厚160～350毫米，粒徑≤30毫米，夯填度≤0.9。褥墊層宜用中砂、粗砂、碎石等，通過(guò)在基土和樁頂之間設(shè)置一定厚度的褥墊層，使樁、樁間土和褥墊層一起構(gòu)成復(fù)合地基。
本發(fā)明的加固原理在深層軟土地基上，其淺層(6～8m)通過(guò)步驟(1)～(3)后，使流塑狀的淤泥變?yōu)榭伤軤畹恼承酝?，提高了土的抗剪能力，完成一次加固；待地面平整后，再進(jìn)行步驟(5)(6)，通過(guò)素砼樁貫穿軟土層，進(jìn)入持力層，提高軟土的承載力，消除深層沉降，從而對(duì)軟土地基構(gòu)成二次加固，而褥墊層被設(shè)于素砼樁與基土之間，作為兩者相互連接的過(guò)渡，構(gòu)成復(fù)合地基。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明通過(guò)井點(diǎn)、電滲兩步降水，對(duì)淺層軟土加固，增加淺層的基土承載力，再通過(guò)加設(shè)素砼樁，對(duì)深層軟土加固，消除深層軟土的沉降，運(yùn)用兩者相結(jié)合的方式，突破了以往降水方法僅用于淺層軟土、對(duì)深層軟土必須采用鋼筋混凝土樁的傳統(tǒng)觀念，大大降低了施工成本；2.采用長(zhǎng)短素砼樁相結(jié)合的布樁方法，利用短樁對(duì)淺層軟土置換作用，可成倍增加淺層土的承載力。


附圖1本發(fā)明實(shí)施例一的軟土地基橫斷面示意圖。
其中1、淺層軟土；2、持力層；3、十字井點(diǎn)管；4、真空吸水系統(tǒng)；5、電滲管；6、電滲系統(tǒng)；7、深層軟土；8、短樁；9、長(zhǎng)樁；10、褥墊層。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見(jiàn)附圖1所示，一種深層軟土地基加固方法，其施工步驟包括(1)真空井點(diǎn)降水在軟土上豎插平行排列的十字井點(diǎn)管3，每根長(zhǎng)約6m，十字井點(diǎn)管3濾頭長(zhǎng)1m，間距1×1m，十字井點(diǎn)管3與橫置的連接管相連，連接管采用直徑32毫米內(nèi)含螺旋形鋼絲的透明尼龍管，連接管和集水總管相連，集水總管采用直徑63毫米的PVC管，節(jié)間用與之配套的接頭連接，并用三通將集水總管和總管連接，總管和真空吸水系統(tǒng)4相連，在被處理場(chǎng)地外圍設(shè)外圍封管，以形成隔水真空帷幕，真空井點(diǎn)降水時(shí)間為6天，使平衡系數(shù)R大于0.75，真空井點(diǎn)降水結(jié)束；(2)真空電滲降水在真空井點(diǎn)管的內(nèi)側(cè)豎插電滲管5，安裝電滲系統(tǒng)6，使真空十字井點(diǎn)管和電滲系統(tǒng)的陰極連接，電滲管和電滲系統(tǒng)的陽(yáng)極連接以形成直流回路，電滲管長(zhǎng)7m，采用直徑25毫米鋼筋，電滲管與井點(diǎn)管成等腰三角形布置；電滲管5之間用電阻小的鋁棒及夾件相連，與電滲系統(tǒng)6的陽(yáng)極連接，井點(diǎn)管之間可用導(dǎo)電性能良好的金屬材料相連，與電滲系統(tǒng)6的陰極連接，二條線路形成直流回路，最后用絕緣膠布包扎以確保絕緣良好。電滲降水的直流電壓50伏，時(shí)間為18天，當(dāng)場(chǎng)地表面泛白、靠近電滲管處的場(chǎng)地開裂，真空電滲降水結(jié)束；(3)低能量強(qiáng)夯拔除電滲管和十字井點(diǎn)管后，在場(chǎng)地表面鋪設(shè)一層厚為0.4m的填料，進(jìn)行第一遍低能量強(qiáng)夯，經(jīng)2～3輪鋪設(shè)填料低能量強(qiáng)夯，地基完成一次加固；(4)振動(dòng)碾壓、平整場(chǎng)地；(5)加入素砼樁長(zhǎng)螺旋鉆孔樁機(jī)打孔，采用管內(nèi)泵壓砼的施工工藝作素砼樁復(fù)合地基施工；素砼樁樁身砼強(qiáng)度為C25，直徑為500毫米，樁間距8倍樁直徑，呈等邊三角形布置，素砼樁包括加固淺層軟土1的短樁8及加固深層軟土7的長(zhǎng)樁9，其中短樁8長(zhǎng)6m，置換率m為5％，承載力提高3倍；長(zhǎng)樁9長(zhǎng)20m，置換率為0.8％，植入深層軟土7下的持力層2，有效減少深層軟土的變形、沉降；素砼樁的施工工藝如下①樁機(jī)到位，確保樁垂直度≤1％；②鉆進(jìn)成孔；③灌注及拔管成孔后，開始泵送砼，當(dāng)鉆機(jī)芯管充分滋合料后拔管；④灌注砼成樁后，用水泥袋蓋好樁頭，進(jìn)行保護(hù)。
(6)鋪設(shè)褥墊層10在素樁頂和場(chǎng)地結(jié)構(gòu)層之間采用靜力壓實(shí)法施工褥墊層，褥墊層采用碎石，厚300毫米，粒徑20毫米，夯填度(即夯實(shí)后褥墊層厚度和虛鋪厚度之比)0.7?；猎谏喜吭O(shè)計(jì)荷載作用下，通過(guò)褥墊的調(diào)整，一方面村體向褥墊層10中刺入，另一方面樁頂上部墊層材料在受壓縮的同時(shí)，向周圍發(fā)生流動(dòng)，墊層材料的流動(dòng)補(bǔ)償，使樁間土和結(jié)構(gòu)層底面始終保持接觸，增大樁間土的壓縮量，樁間土的強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，樁土與基土共同作用得到保證。
本實(shí)施例中，通過(guò)步驟(1)～(3)完成對(duì)淺層軟土加固，一次加固；(4)～(6)完成對(duì)深層軟土的加固，二次加固；一次加固解決軟土的承載力，二次加固解決軟土的沉降變形，當(dāng)一次加固對(duì)淺層軟土加固不夠時(shí)，可加入短樁(素砼樁)，成倍增加其承載力。通過(guò)上述兩次加固，完成對(duì)深層軟土土質(zhì)的地基處理，彌補(bǔ)使用單一方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的缺陷，大大降低成本。
權(quán)利要求
1.一種深層軟土地基加固方法，其施工步驟包括(1)真空井點(diǎn)降水；(2)真空電滲降水在真空井點(diǎn)管的內(nèi)側(cè)豎插電滲管，安裝電滲系統(tǒng)，使真空井點(diǎn)管和電滲系統(tǒng)的陰極連接，電滲管和電滲系統(tǒng)的陽(yáng)極連接以形成直流回路；(3)低能量強(qiáng)夯；(4)振動(dòng)碾壓、平整場(chǎng)地；(5)加入素砼樁樁機(jī)打鉆成孔，采用管內(nèi)泵壓砼的施工工藝作素砼樁復(fù)合地基施工；(6)鋪設(shè)褥墊層在素砼樁頂和場(chǎng)地結(jié)構(gòu)層之間采用靜力壓實(shí)法施工褥墊層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層軟土地基加固方法，其特征在于所述素砼樁樁身砼強(qiáng)度為C15～C35，直徑為320～600毫米，樁間距4～10倍樁直徑，呈等邊三角形、正方形或矩形布置，素砼樁的面積置換率為0.6～6％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深層軟土地基加固方法，其特征在于所述素砼樁包括加固淺層軟土[1]的短樁[8]及加固深層軟土[7]的長(zhǎng)樁[9]，其中短樁支承于上端持力層，長(zhǎng)樁支承于下端持力層中，所述短樁的置換率為3～6％，長(zhǎng)樁的置換率為0.6～1％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深層軟土地基加固方法，其特征在于所述樁頂褥墊層[10]厚160～350毫米，粒徑≤30毫米，夯填度≤0.9。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深層軟土地基加固方法，其施工步驟包括(1)真空井點(diǎn)降水；(2)真空電滲降水在真空井點(diǎn)管的內(nèi)側(cè)豎插電滲管，安裝電滲系統(tǒng)，使真空井點(diǎn)管和電滲系統(tǒng)的陰極連接，電滲管和電滲系統(tǒng)的陽(yáng)極連接以形成直流回路；(3)低能量強(qiáng)夯；(4)振動(dòng)碾壓、平整場(chǎng)地；(5)加入素砼樁樁機(jī)打鉆成孔，采用管內(nèi)泵壓砼的施工工藝作素砼樁復(fù)合地基施工；(6)鋪設(shè)褥墊層在素砼樁頂和場(chǎng)地結(jié)構(gòu)層之間采用靜力壓實(shí)法施工褥墊層。本發(fā)明通過(guò)真空降水及素砼樁相結(jié)合的處理方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)深層軟土地基的加固，突破了以往對(duì)深層軟土必須采用鋼筋混凝土樁的傳統(tǒng)觀念，降低了施工成本。
文檔編號(hào)E02D5/38GK1948632SQ20061009696
公開日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者張志鐵, 楊靜明, 王玉濤 申請(qǐng)人:楊靜明, 張志鐵, 王玉濤