專利名稱：快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飽和軟土、極軟土的地基處理方法，屬于巖土工程中 的軟土地基處理技術(shù)領(lǐng)域。具體地說，是一種快速增壓預(yù)壓法軟地基 處理方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展和我國土地資源的日益緊 缺，大規(guī)模的圍海造陸工程和碼頭堆場工程在我國的海岸帶大力開展。 此類場地多為高含水的淤泥、淤泥質(zhì)土、沙類土，必須經(jīng)過固結(jié)處理 才可成為可利用的土地資源。因此，快速處理這類高含水的軟土是經(jīng) 濟建設(shè)的急需。幾十年來，我國積累了許多處理飽和軟土的成功技術(shù)，如堆載 預(yù)壓、真空預(yù)壓、真空一堆載聯(lián)合預(yù)壓等靜力排水固結(jié)方法，塑料排 水板加強夯、降水加強夯等動力排水固結(jié)方法，以及換土墊層，碾壓 夯實、置換，拌入等方法。但對于厚度大于10m的淤泥、淤泥質(zhì)土場 地，除了靜力排水固結(jié)外，目前尚無更加快速的方法。帶有豎向排水 體和水平排水體的堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓法的最大不足就是工期長，無法滿足建設(shè)速度的需要。因此，開發(fā)可快速處理深大厚度淤泥及淤泥 質(zhì)土的新方法已是目前地基處理的迫切要求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種可克服靜力排水固結(jié)法不足的軟地基 處理方法，其使軟土處理后沉降量小、工期短、效果好且工程造價較 低。為達到上述目的，本發(fā)明提供快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法，其特征在于包括如下步驟(1 )在地層內(nèi)設(shè)置豎向排水體，在地表安 置水平集排水的中粗砂層、水平排水管，并在設(shè)置豎向排水體時按一 定的間隔埋設(shè)振動器；(2)在進行靜力排水固結(jié)法的同時，開啟振動 器，使軟土產(chǎn)生高孔隙水壓力，與靜力排水固結(jié)法產(chǎn)生的壓力疊加， 使軟土中的水快速排出。優(yōu)選地，步驟(2)中的靜力排水固結(jié)法為真空預(yù)壓法，所述步 驟(1 )安排在鋪設(shè)土工布和真空膜之前。優(yōu)選地，步驟(2)中的靜力排水固結(jié)法為堆載預(yù)壓法，所述步 驟(1 )安排在堆載填土之前。優(yōu)選地，步驟(2)中的靜力排水固結(jié)法為真空一堆載聯(lián)合預(yù)壓 法，所述步驟(1)安排在鋪設(shè)土工布和真空膜之前。進一步地，在步驟(1)前還有一步驟纟艮據(jù)預(yù)處理場地的地層 資料與設(shè)計使用要求，計算確定振動點間距、深度、振動力、振動頻 率、振動次數(shù)。進一步地，在進行步驟(2)的同時進行沉降觀測和側(cè)向變形觀測。進一步地，根據(jù)沉降觀測情況，調(diào)整所述振動器的振動頻率并繼 續(xù)進行沉降觀測和側(cè)向變形觀測，直至滿足施工沉降量或軟土固結(jié)度 的設(shè)計要求時停止聯(lián)合處理。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明所提供的快速增壓預(yù)壓法軟地基 處理方法屬于動靜排水固結(jié)法，當(dāng)在對軟土實施真空預(yù)壓或堆栽預(yù)壓 或真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓等靜力排水固結(jié)的同時，在振動器高頻的周期性 振動力作用下，軟土粘粒之間摩擦力減小，顆粒重新排列，孔隙水壓 力升高后土體液化，使顆粒向低勢能位置聚集，并在振沖器周圍形成 高孔隙水壓力區(qū)，即高水頭勢位，其與抽真空在豎向排水體周圍產(chǎn)生 的負壓形成壓差，或與堆載預(yù)壓產(chǎn)生的正壓相疊加形成更高的正壓，從而使軟土中的自由水沿豎向排水體迅速向上運動而排到水平排水 層，從而快速降低軟土中的含水量而加速固結(jié)。該方法與真空預(yù)壓法 及堆載預(yù)壓法相比工期縮短、工后沉降小、造價低，且利用其可處理 含有機質(zhì)的極軟土，同時將振動法的應(yīng)用范圍從僅能處理砂類土擴大 到可處理飽和軟土。


圖1為本發(fā)明的快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法一個實施例加固地基的凝:觀才幾理圖；圖2為本發(fā)明的快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法一個實施例的施 工流程中的真空負壓固結(jié)圖；圖3為本發(fā)明的快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法一個實施例的施 工流程中的振動孔隙水壓力正壓固結(jié)圖；圖4為本發(fā)明的快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法一個實施例的施 工流程中的振動真空正負壓力迭加固結(jié)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明的具體實施例進行說明。附圖中標(biāo)示說明 l:處理前的有效應(yīng)力 2:降水增加的有效應(yīng)力 3:堆載預(yù)壓豎向排水體增加的有效應(yīng)力4:振動增壓增力。的有效應(yīng)力21:水平排水層集水井23:地層一25:下臥地層27:第二級堆載29:豎向排水體5:處理后殘余的孔隙水壓力 22:水平排水通 24:擬處理地層二 26:第一級堆載 28:第三級堆載 30:振動器連接桿31:振動器頭 32:以豎向排水體為中心的壓力區(qū)33:以振動器為中心的超孔隙水壓力區(qū)如圖1—4所示，采用快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法要處理圖1 中的擬處理地層二24、在擬處理地層二 24上為地層一 23，在擬處理 地層二 24下為下臥地層25。圖1為本發(fā)明快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法一個實施例加固地 基的微觀機理圖，該實施例中的靜力排水固結(jié)法采用的堆載預(yù)壓法。 處理之前地層中的總應(yīng)力由有效應(yīng)力和孔隙水壓力組成，有效應(yīng)力為 圖中的l，孔隙水壓力由2、 3和5組成；進行振動增壓后一部分由于 降水預(yù)壓孔隙水壓力轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力即2,另一部分由于含水量的降 低孔隙水壓力轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力即3;進行振動工藝施工后地層中產(chǎn)生 了超孔隙水壓力即4，隨著消散轉(zhuǎn)化成為有效應(yīng)力；最后剩余的孔隙 水壓力為5。圖1表明本發(fā)明提供的快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法的處理結(jié) 果是堆載預(yù)壓與振動二者的迭加，各自增加的孔隙水壓力最終將轉(zhuǎn)化 為土體的有效應(yīng)力而使軟土的強度得到了提高。在本發(fā)明其他的實施 例中，靜力排水固結(jié)法采用真空預(yù)壓法或者真空一堆載預(yù)壓法等時， 微觀機理與上述相同。本發(fā)明快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法的一個實施例(靜力排水 固結(jié)法采用堆載預(yù)壓法)的施工流程包括如下步驟1. 根據(jù)擬處理場地的地層資料與設(shè)計使用要求，計算確定振動點 間距、深度、振動力、振動頻率、振動次數(shù)等參數(shù)。2. 如圖2所示，往地層內(nèi)設(shè)置豎向排水體29 (塑料排水板或袋裝 砂井)、振動器(包括振動器連接桿30和振動器頭31 )，在地表安置 水平集排水的中粗砂層、水平排水通道22、水平排水層集水井21;然 后堆載填土第一級堆載26、第二級堆載27、第三級堆載28;在本發(fā) 明其他的實施例中，若靜力排水固結(jié)法采用真空預(yù)壓法，則鋪設(shè)土工布和真空膜；若采用真空一堆載預(yù)壓法，則先鋪設(shè)土工布和真空膜， 再堆載填土。3. 在進行堆載預(yù)壓的同時開啟振動器進行振動增壓作業(yè)，進行沉 降，見測和側(cè)向變形觀測。4. 根據(jù)沉降觀測情況，調(diào)整振動頻率并繼續(xù)進行沉降觀測和側(cè)向 變形觀測，直至滿足施工沉降量或軟土固結(jié)度的設(shè)計要求時停止聯(lián)合 處理。5. 如圖3、圖4所示，在上述步驟3、 4過程中形成以振動器為 中心的超孔隙水壓力區(qū)33和以豎向排水體為中心的壓力區(qū)32，水沿 著豎向排水體29、水平排水通道22排出至水平排水層集水井21。本發(fā)明使軟土快速排水固結(jié)的機理是當(dāng)插入豎向排水體之間的 振動器振動時，會在振動器周圍產(chǎn)生高孔隙水壓力而相當(dāng)形成一個正 壓源和一個環(huán)狀正壓區(qū)而抽真空使豎向排水體周圍產(chǎn)生一個大氣壓的 負壓力，形成一個遠遠大于一個大氣壓的壓力差；或環(huán)狀正壓區(qū)與堆 載預(yù)壓產(chǎn)生的正壓相疊加形成更高的正壓，從而使軟土中的水快速排 出。通過振動增壓，使加固的軟土地基比以真空預(yù)壓或堆載預(yù)壓或真 空—堆載預(yù)壓快得多的排水速度完成排水固結(jié)。其他靜力排水固結(jié)法的機理與上述相同。由于上述的振動增壓聯(lián)合真空預(yù)壓或/和堆載預(yù)壓 等靜力排水固結(jié)法處理，使全場地軟土處在真空壓力或/和堆載壓力和 反復(fù)振動增壓過程中，保持持久的高孔隙水壓力并通過豎向排水體的 快速消散而不斷降低土體含水量，增加土體的有效應(yīng)力和固結(jié)度，直 至達到設(shè)計要求。以上所揭露的僅為本發(fā)明的實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本 發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬 本發(fā)明所涵蓋的保護范圍。
權(quán)利要求
1、快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法，其特征在于包括如下步驟(1)在地層內(nèi)設(shè)置豎向排水體，在地表安置水平集排水的中粗砂層、水平排水管，并在設(shè)置豎向排水體時按一定的間隔埋設(shè)振動器；(2)在進行靜力排水固結(jié)法的同時，開啟振動器，使軟土產(chǎn)生高孔隙水壓力，與靜力排水固結(jié)法產(chǎn)生的壓力疊加，使軟土中的水快速排出。
2、 如權(quán)利要求1所述的快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法，其特征 在于步驟(2)中的靜力排水固結(jié)法為真空預(yù)壓法，所述步 驟(1)安排在鋪設(shè)土工布和真空膜之前。
3、 如權(quán)利要求1所述的快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法，其特征 在于步驟(2)中的靜力排水固結(jié)法為堆載預(yù)壓法，所述步 驟(1 )安排在堆載填土之前。
4、 如權(quán)利要求1所述的快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法，其特征 在于步驟(2)中的靜力排水固結(jié)法為真空一堆載聯(lián)合預(yù)壓 法，所述步驟(1)安排在鋪設(shè)土工布和真空膜之前。
5、 如權(quán)利要求1所述的快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法，其特征 在于在步驟(1)前還有一步驟根據(jù)預(yù)處理場地的地層資料 與設(shè)計使用要求，計算確定振動點間距、深度、振動力、振動 頻率、振動次數(shù)。
6、 如權(quán)利要求1所述的快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法，其特征 在于在進行步驟(2)的同時進行沉降觀測和側(cè)向變形觀測。
7、 如權(quán)利要求6所述的快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法，其特征 在于根據(jù)沉降觀測情況，調(diào)整所述振動器的振動頻率并繼續(xù) 進行沉降觀測和側(cè)向變形，見測，直至滿足施工沉降量或軟土固結(jié)度的設(shè)計要求時停止聯(lián)合處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了快速增壓預(yù)壓法軟地基處理方法，其特征在于包括如下步驟(1)在地層內(nèi)設(shè)置豎向排水體，在地表安置水平集排水的中粗砂層、水平排水管，并在設(shè)置豎向排水體時按一定的間隔埋設(shè)振動器；(2)在進行靜力排水固結(jié)法的同時，開啟振動器，使軟土產(chǎn)生高孔隙水壓力，與靜力排水固結(jié)法產(chǎn)生的壓力疊加，使軟土中的水快速排出。利用該方法后的工期比常規(guī)真空預(yù)壓或堆載預(yù)壓縮短1/3以上，固結(jié)度高，工后沉降小，價格低。
文檔編號E02D3/10GK101581092SQ20091004010
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者吳價城, 吳名江, 武亞軍, 陳杰德 申請人:陳杰德;吳名江;吳價城;武亞軍