專利名稱：無砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強夯加固中的真空降水工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強夯加固方法。
背景技術：
目前，我國沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展很快，帶動了沿海地區(qū)工程建設的 迅速發(fā)展，港口、機場、道路等工程建設規(guī)模日益擴大。由于沿海地 區(qū)土地資源缺乏，使用工程性質(zhì)較差場地或在灘地上采用吹填砂或淤 泥的方式形成陸域已成為一種發(fā)展趨勢。灘地上下臥淤泥質(zhì)軟土或者 吹填的砂含水量高，土質(zhì)較差， 一般不經(jīng)處理很難滿足工程建設對地 基變形和強度的要求，因此結合具體工程深入研究其工程性質(zhì)、選擇 經(jīng)濟有效的地基加固技術和工藝就具有十分重要的社會和經(jīng)濟效益。 如在建的上海蘆潮港鐵路集裝箱中心站工程西接浦東鐵路平安 站，東到臨港新城同盛物流園區(qū)，由鐵路支線和集裝箱中心站兩個單 項工程組成。本標段(II標)為集裝箱中心站的集裝箱裝卸線和堆場，
線路里程為ZDK10+040 ZDK11+175. 97。工程地點位于上海市東南 部，浦東新區(qū)蘆潮港鎮(zhèn)，毗鄰東海，占地約61.2萬m2，分主箱場區(qū)、 輔助箱場區(qū)、維修箱區(qū)、集卡走行區(qū)。
擬建場地地貌屬河口、砂嘴、砂島區(qū)。場地大部分己辟為桃源， 局部建有一些民宅，場區(qū)內(nèi)有兩條河流穿越，溝渠密布。場區(qū)地面標高一般為+3. 0 +4. 0m。場地表層廣泛分布有一層褐黃 灰色粘質(zhì)粉 土層，該層土的厚度分布不均且工程地質(zhì)性質(zhì)較差。根據(jù)地基承載力 驗算和變形分析結果，如果不對其進行加固處理，不但地基承載力達 不到設計要求，而且將來會產(chǎn)生較大的沉降和不均勻沉降，影響將來 場區(qū)的正常運營，所以必須采用合理有效的地基處理方法對其進行加 固處理。
強夯法是目前國內(nèi)外普遍采用的地基處理方法之一，具有加固效 果顯著，適用土類廣、施工期短，設備及施工費用低等優(yōu)點。目前已 有幾十個國家數(shù)千項工程采用此法加固地基。但該法在應用于飽和軟 弱粉性土地基或粘性土地基時，因夯擊工藝和排水問題，容易形成"橡 皮土"而導致加固失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種無砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強夯加固中的真空 降水工藝，該工藝與傳統(tǒng)強夯法相比，通過采用真空井點降水的主動 降水方式與改進的夯擊工藝相結合來有效地加速軟土中超靜孔隙水 壓力的消散和增加強夯加固效果，從而減小施工工期和提高工效，同 時該方法還可以有效避免軟土內(nèi)"橡皮土"的產(chǎn)生。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下 一種無砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強夯加固中的真空降水工藝，其具
體步驟是
(1)布置排水明溝和集水井 在強夯加固內(nèi)布置好排水明溝和集水井，并使之相互貫通；在加固區(qū)外圍布置好貫通的排水系統(tǒng)，使得場地內(nèi)的水能順利排至場外；
(2) 井點降水
采用兩遍降水方式，第一遍夯擊前和夯擊后均進行降水，具體參 數(shù)為
第一遍夯前，淺層、深層管降水相結合，淺層管和深層管相間布
置，淺管埋深4m，井點管間距2m，排距6m;深管埋深7m，井點管間 距2m，排距6m;
第一遍夯后，深管埋深7m，井點管間距4m，排距12m，不設淺
管；
(3) 外圍封管
為防止加固區(qū)域外圍地下水的滲入，確保加固區(qū)域的降水效果， 在加固區(qū)外圍布置封管，封管按深、淺管相間布置，間距2m。
上述第一步驟中，排水明溝在距離強夯加固區(qū)外6m起開挖，明 溝底寬lm，深1.5m，邊坡l: 2，明溝之間相互貫通。
上述第二步驟中，井點管周圍灌粗砂，孔口地面以下40 60cm 內(nèi)用粘土或淤泥封死；降水至指定標高以下，降水期間保證不間斷降 水，并設置好豎向排水體與表面水平排水層，使土體中形成有效的排 水通道。
本發(fā)明的有益效果是該降水工藝可以使軟土地基中的地下水快 速、有效的排出；
該工藝一方面采用主動降水措施來排出地下水，另一方面可形良好的排水通道，加速強夯后超孔壓水壓力的消散和土體固結，有效 提高軟土的強度，增加加固深度，從而達到較好的加固效果。
第一遍夯擊前的降水有利于降低淺層土的飽和度，從而有利于強 夯機械的行走和提高第一遍的夯能以及夯擊效果，并可以有效避免表 層土形成"橡皮土"。每遍夯擊后進行的降水有利于加速軟土內(nèi)夯擊 激發(fā)的超靜孔壓和孔隙水的排出，縮短超靜孔壓消散的時間，從而減 小兩遍夯擊的間歇時間，提高工效。
根據(jù)試驗區(qū)和隨后進行的大面積施工后進行的相關測試可知，在 低能量強夯聯(lián)合降水加固后，載荷板試驗所得地基極限承載力均大于
300kPa，地基承載力特征值均大于150kPa，滿足承載力設計要求。


圖1是第一遍真空井點降水布置圖； 圖2是第二遍真空井點降水布置圖； 圖3是真空井降水管剖面圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例 僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀 了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動 或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范 圍。一.大面積施工低能量強夯聯(lián)合真空降水時的具體施工工藝為
1、 降排水參數(shù)
a)排水明溝與集水井
排水明溝在距離強夯加固區(qū)外6m起開挖，明溝底寬lm，深1. 5m， 邊坡l: 2，明溝之間相互貫通。
(2) 井點降水(圖l至圖3所示)
采用兩遍降水方式，第一遍夯擊前和夯擊后均進行降水。具體參 數(shù)為
第一遍夯前，淺層、深層管降水相結合，淺層管和深層管相間布 置，淺管l埋深4m，井點管間距2m，排距6m;深管2埋深7m，井點 管間距2m，排距6m。
第一遍夯后，深管2埋深7m，井點管間距4m，排距12m(圖2)， 不設淺管l。
第二遍夯后不進行降水。
要求井點管周圍灌粗砂，孔口地面以下40 60cm內(nèi)用粘土或淤 泥封死。降水至指定標高以下，降水期間保證不間斷降水。并設置好 豎向排水體與表面水平排水層，使土體中形成有效的排水通道。
(3) 外圍封管
為防止加固區(qū)域外圍地下水的滲入，確保加固區(qū)域的降水效果， 需在加固區(qū)外圍布置封管，封管按深、淺管相間布置，間距2m。
2、 強夯施工參數(shù)(1) 夯錘要求
夯錘要求為10 13t，底面直徑2.5m，要求有通氣孔。
(2) 夯點間距、夯擊遍數(shù)和能量
采用兩遍夯施工方式，夯點呈4x4m正方形布置。第一遍2擊， 單點夯擊能1000kN*m;第二遍2擊，單點夯擊能1600kN*m。
(3) 相鄰兩遍夯擊之間間歇時間
相鄰兩遍夯擊之間間歇時間為7天，同時要求超孔隙水壓力消散 90%以上。
(4) 收錘標準
a) 夯坑周圍出現(xiàn)明顯隆起，距夯坑邊25cm左右地面隆起已超過 5cm時。
b) 后一擊夯沉量明顯大于前一擊夯沉量。
二.真空降水工藝在地基加固的作用
該降水工藝可以使軟土地基中的地下水快速、有效的排出。 該工藝一方面采用主動降水措施來排出地下水，另一方面可形成 良好的排水通道，加速強夯后超孔壓水壓力的消散和土體固結，有效 提高軟土的強度，增加加固深度，從而達到較好的加固效果。
設置科學有效的排水工藝和系統(tǒng)是真空降水聯(lián)合低能量強夯法 加固飽和軟土地基的最關鍵的一個環(huán)節(jié)，可加速超孔壓的消散，使軟 土中的孔隙水迅速有效地排出到夯區(qū)以外。真空降水這一主動人工排 水措施對于確保工程質(zhì)量具有非常重要的作用。不同的地下水位對于強夯影響比較明顯，如果第一遍夯前地下水 位埋深較淺(如沒有降至地表下指定位置)，則會明顯影響第一遍夯 擊的夯沉量，從而影響第一遍夯擊的加固效果，進而影響整個工程的 加固效果。每遍夯擊巨大的夯擊能會在軟土中激發(fā)較大的超靜孔壓， 從而使得地下水位升高，因此在進行后續(xù)夯擊前，同樣也需將地下水 位降低到預定的深度，否則也會影響場地強夯施工。
不同降水管布置方式產(chǎn)生的降水能力對強夯的加固效果也有較 顯著的影響。不同的降水管布置方式具有不同的降水能力，降水管的 井點距和排距越小，其將地下水位降低到地面以下指定位置所需的時 間越短，即降水效率更高。另外，淺層管和深層管相結合的降水管布 置方式更有利于地下水位的下降和提高降水效果。
第一遍夯擊前的降水有利于降低淺層土的飽和度，從而有利于強 夯機械的行走和提高第一遍的夯能以及夯擊效果，并可以有效避免表 層土形成"橡皮土"。每遍夯擊后進行的降水有利于加速軟土內(nèi)夯擊 激發(fā)的超靜孔壓和孔隙水的排出，縮短超靜孔壓消散的時間，從而減 小兩遍夯擊的間歇時間，提高工效。
三，降水施工對周邊環(huán)境影響分析
在上海地區(qū)的軟土地基中，有觀測數(shù)據(jù)表明，第一遍降水引起的
地表平均沉降約為16 22mm，中心區(qū)域地表平均沉降約為22 28mm， 邊緣平均沉降約為11 15mm。降水引起的地面沉降影響范圍約距邊 界線20m以內(nèi)，20m以外基本沒有影響。
權利要求
1.一種無砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強夯加固中的真空降水工藝，其特征在于，具體步驟是(1)布置排水明溝和集水井在強夯加固內(nèi)布置好排水明溝和集水井，并使之相互貫通；在加固區(qū)外圍布置好貫通的排水系統(tǒng)，使得場地內(nèi)的水能順利排至場外；(2)井點降水采用兩遍降水方式，第一遍夯擊前和夯擊后均進行降水，具體參數(shù)為第一遍夯前，淺層、深層管降水相結合，淺層管和深層管相間布置，淺管埋深4m，井點管間距2m，排距6m；深管埋深7m，井點管間距2m，掃距6m；第一遍夯后，深管埋深7m，井點管間距4m，排距12m，不設淺管；(3)外圍封管為防止加固區(qū)域外圍地下水的滲入，確保加固區(qū)域的降水效果，在加固區(qū)外圍布置封管，封管按深、淺管相間布置，間距2m。
2. 根據(jù)權利要求1所述的無砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強夯加固中的真空 降水工藝，其特征在于，上述第一步驟中，排水明溝在距離強夯加固 區(qū)外6m起開挖，明溝底寬lm，深1.5m，邊坡1: 2，明溝之間相互 貫通。
3.根據(jù)權利要求1所述的無砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強夯加固中的真空降水工藝，其特征在于，上述第二步驟中，井點管周圍灌粗砂，孔口地面以下40 60cm內(nèi)用粘土或淤泥封死；降水至指定標高以下，降 水期間保證不間斷降水，并設置好豎向排水體與表面水平排水層，使 土體中形成有效的排水通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無砂層覆蓋的粘質(zhì)粉土強夯加固中的真空降水工藝，其具體步驟是(1)布置排水明溝和集水井；(2)井點降水；(3)外圍封管。該工藝與傳統(tǒng)強夯法相比，通過采用真空井點降水的主動降水方式與改進的夯擊工藝相結合來有效地加速軟土中超靜孔隙水壓力的消散和增加強夯加固效果，從而減小施工工期和提高工效，同時該方法還可以有效避免軟土內(nèi)“橡皮土”的產(chǎn)生。
文檔編號E02D3/046GK101560761SQ200810035990
公開日2009年10月21日 申請日期2008年4月14日 優(yōu)先權日2008年4月14日
發(fā)明者徐安軍, 偉 李, 李耀良, 童超如, 陳宇明 申請人:上海市基礎工程公司