專(zhuān)利名稱(chēng)：軟土地基基坑支護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種道路施工中的基坑支護(hù)方法，具體涉及一種對(duì)軟土路段進(jìn)行基坑 支護(hù)的方法。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越需要交通快速方便，因此道路快速化改造工程 日益增多，下穿方案由于其對(duì)外觀(guān)影響較小，越來(lái)越多的受到青睞。在軟土路段進(jìn)行下穿施 工，需要進(jìn)行基坑支護(hù)。公路工程下穿基坑支護(hù)有其特殊性，基坑深度大多在7 9m之間， 且下穿兩側(cè)還有地面道路。目前軟土路段基坑支護(hù)采用的方法主要有SMW工法樁支護(hù)、水泥土攪拌樁支護(hù)、 灌柱樁支護(hù)等。其原理是不改變土體的物理性質(zhì)，采用支護(hù)來(lái)?yè)踝蓚?cè)軟土，使得在支護(hù)內(nèi) 側(cè)開(kāi)挖軟土得以順利實(shí)施。這樣做造價(jià)較高，且并沒(méi)有改變兩側(cè)軟土的物理性質(zhì)，且為了減 少兩側(cè)地面道路的工后沉降，仍然需要處理兩側(cè)地面道路的軟土路基，即對(duì)于軟土地基和 基坑支護(hù)，是分開(kāi)來(lái)處理的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將兩側(cè)地面道路的軟基處理和下穿段基坑支護(hù)結(jié)合起來(lái)，從而提 供一種對(duì)軟土地基基坑支護(hù)方法，這樣不僅可以使得軟土路段的基坑支護(hù)得以實(shí)現(xiàn)，而且 還能夠同時(shí)對(duì)下穿段兩側(cè)地面道路的軟土路基進(jìn)行加固。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的一種軟土地基基坑支護(hù)方法，在軟土路段公路下穿施工中進(jìn)行基坑支護(hù)時(shí)對(duì)軟土 地基進(jìn)行真空預(yù)壓，其特征在于采用如下的施工步驟(a)、在下穿段兩側(cè)地面道路相應(yīng)位置打設(shè)水泥土攪拌樁，從而將軟土路段劃分成 多個(gè)封閉區(qū)域；(b)、在每個(gè)封閉區(qū)域內(nèi)按一定間距打設(shè)塑料排水板；(c)、在封閉區(qū)域的地面鋪設(shè)砂墊層并在其中埋設(shè)濾水管，再用密封膜覆蓋住沙墊 層使之與大氣隔絕；(d)、將真空泵與沙墊層中的濾水管接通并抽氣將密封膜內(nèi)空氣排出；(e)、保持密封膜內(nèi)真空度值大于lOOKPa，停止下穿段預(yù)壓時(shí)，地基固結(jié)度要求大 于90 %，然后進(jìn)行下穿段基坑開(kāi)挖，設(shè)置下穿段擋墻。進(jìn)一步地，所述濾水管平面布置采用條形或魚(yú)刺形排列，排距為6 8m，最外層濾 水管距場(chǎng)地邊水泥土攪拌樁的距離為2 4m。采用本專(zhuān)利方法進(jìn)行基坑支護(hù)的作用機(jī)理在于應(yīng)用真空排水預(yù)壓法加固軟土地基時(shí)，首先通過(guò)水泥土攪拌樁將軟土路段圍合劃 分成多個(gè)封閉區(qū)域，再在欲加固的地基上按一定的間距打設(shè)塑料排水板，然后在地面鋪設(shè) 砂墊層并在其中埋設(shè)濾水管，再用不透氣的密封膜覆蓋使之與大氣隔絕，如圖1所示，借助
3于埋設(shè)在砂墊層中的管道，與真空泵接通并抽氣，將密封膜內(nèi)空氣排出，大氣壓力Pa作用于 密封膜上，密封膜下抽真空壓力P。，使密封膜下壓力降至PV(PV = Pa_P。)，密封膜內(nèi)外存在壓 力差Pa_Pv，使密封膜緊貼在沙墊層上，這個(gè)壓差稱(chēng)之為“真空度”。壓差通過(guò)塑料排水板逐 漸向下延伸并向四周擴(kuò)展，引起自由水發(fā)生滲流，使孔隙水應(yīng)力降低，有效應(yīng)力增加，土體 固結(jié)，強(qiáng)度增長(zhǎng)，形成負(fù)的超靜孔隙水應(yīng)力。抽真空中形成的孔隙水應(yīng)力小于大氣壓力，所 以孔隙水應(yīng)力增量值為負(fù)值。該方法實(shí)質(zhì)是在總應(yīng)力基本不變的情況下，降低垂直排水通 道中的孔隙水應(yīng)力，使有效應(yīng)力增加。圖2中陰影部分為抽真空前、后的有效應(yīng)力隨深度的 分布情況。從以上分析可以看出，垂直排水通道在真空預(yù)壓中，不僅僅起著垂直排水、減少排 水距離、加速土體固結(jié)的作用，而且起著傳遞真空度的雙重作用。“預(yù)壓荷載”在這里是通過(guò) 垂直排水通道向土體施加的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果本專(zhuān)利采用真空預(yù)壓來(lái)對(duì)下穿段進(jìn)行真空預(yù)壓，由于沙墊層和塑料排水板間的壓 差，自由水發(fā)生滲流，使孔隙水壓力降低，有效應(yīng)力增加，土體固結(jié)，強(qiáng)度增長(zhǎng)。強(qiáng)度增長(zhǎng)到 一定程度，就可以進(jìn)行基坑開(kāi)挖。在土體強(qiáng)度增長(zhǎng)、塑料排水板、大氣壓力等有利因素作用 下，可以較好的實(shí)現(xiàn)在公路軟土路段下穿處基坑進(jìn)行支護(hù)。真空預(yù)壓實(shí)際上起到了雙重作用，第一個(gè)作用是對(duì)下穿段兩側(cè)道路的軟土路基進(jìn) 行處理，減少工后沉降。經(jīng)驗(yàn)表明，采用真空預(yù)壓，在較短的時(shí)間內(nèi)可提高地基土的強(qiáng)度為 2 3倍，第二個(gè)作用是對(duì)軟土路段的基坑開(kāi)挖進(jìn)行支護(hù)。所以在進(jìn)行軟基處理的基礎(chǔ)上只 需再增加一點(diǎn)點(diǎn)維持真空的費(fèi)用，就可以實(shí)現(xiàn)雙重目的，從而可以節(jié)省大量的資金。采用真 空預(yù)壓可以將下穿范圍內(nèi)軟基處理和基坑支護(hù)有機(jī)的結(jié)合到一起，從而可以節(jié)省大量的工 程費(fèi)用。


圖1為本發(fā)明真空預(yù)壓示意圖；圖2為本發(fā)明水泥土攪拌樁圍合封閉區(qū)域平面示意圖；圖3為本發(fā)明水泥土攪拌樁向地下打設(shè)示意圖；圖4為本發(fā)明在封閉區(qū)域內(nèi)打設(shè)塑料排水板的示意圖；圖5為本發(fā)明在地面鋪設(shè)沙墊層、安裝濾水管及密封膜的示意圖；圖6為本發(fā)明對(duì)封閉區(qū)域進(jìn)行抽真空示意圖的示意圖；圖7為本發(fā)明對(duì)下穿段基坑開(kāi)挖的示意圖；圖8為本發(fā)明對(duì)下穿段基坑設(shè)置擋墻、路面施工的示意具體實(shí)施例方式以下結(jié)合

和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖2至圖8所示，進(jìn)行真空預(yù)壓基坑支護(hù)的第一步是在下穿段兩側(cè)地面道路相 應(yīng)位置打設(shè)水泥土攪拌樁，水泥土攪拌樁將軟土路段圍合劃分成多個(gè)封閉區(qū)域；圖2中，分 為中間下穿段封閉區(qū)域3，兩側(cè)地面道路封閉區(qū)域1、2、4、5，箭頭表示下穿道路前進(jìn)方向。 具體實(shí)施時(shí)，850mm水泥土攪拌樁應(yīng)互相咬合，起到封閉的作用，這樣能保持較高的真空度，
4使得真空預(yù)壓支護(hù)得以順利的實(shí)施。封閉區(qū)域劃分是真空預(yù)壓施工的重要環(huán)節(jié)，理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)際加固效果均表 明，每塊真空預(yù)壓加固場(chǎng)地的面積宜大不宜小。目前國(guó)內(nèi)單塊真空預(yù)壓面積已達(dá)30000m2。 但如果受施工能力或場(chǎng)地條件限制，需要把場(chǎng)地劃分成幾個(gè)加固區(qū)域，分期加固。圖3為本發(fā)明水泥土攪拌樁7向地下打設(shè)示意圖；圖4為本發(fā)明在封閉區(qū)域內(nèi)打設(shè)塑料排水板8的示意圖，在每個(gè)封閉區(qū)域內(nèi)按一 定間距打設(shè)塑料排水板8。圖5為本發(fā)明在地面鋪設(shè)沙墊層、安裝濾水管及密封膜的示意圖；在封閉區(qū)域的 地面鋪設(shè)砂墊層并在其中埋設(shè)濾水管，再用密封膜覆蓋住沙墊層使之與大氣隔絕；圖6為本發(fā)明對(duì)封閉區(qū)域進(jìn)行抽真空示意圖的示意圖；將真空泵與沙墊層中的濾 水管接通并抽氣將密封膜內(nèi)空氣排出；上述兩個(gè)步驟中，需要使用到如下設(shè)備(1)、抽真空工藝設(shè)備包括真空源和一套膜內(nèi)、膜外濾水管路。真空源目前國(guó)內(nèi)大多采用射流真空裝置，射流真空裝置由射流箱和真空泵組成。 抽真空裝置的布置視加固面積和射流裝置的能力而定，一套高質(zhì)量的抽真空裝置在施工初 期可負(fù)擔(dān)1000 1200m2的加固面積，后期可負(fù)擔(dān)1500 2000m2的加固面積。抽真空裝置 設(shè)置數(shù)量，應(yīng)以始終保持密封膜內(nèi)高真空度為原則。膜下真空值一般要求大于80kPa。膜外濾水管路連接著射流裝置的回閥、載水閥、管路。過(guò)水?dāng)嗝鎽?yīng)能滿(mǎn)足排水量， 且能承受lOOkPa徑向力而不變形破壞的要求。膜內(nèi)水平濾水管，目前常用直徑為60 70mm的鐵管或硬質(zhì)塑料管。為了使水平 濾水管標(biāo)準(zhǔn)化并能適應(yīng)地基沉降變形，濾水管一般加工成5m長(zhǎng)一根；濾水部分鉆有直徑為 8 10mm的濾水孔，孔距5cm，三角形排列；濾水管外繞直徑為3mm的鉛絲(圈距5cm)，外 包一層尼龍窗紗布，再包濾水材料構(gòu)成濾水層。目前常用的濾水層材料為土工聚合物。(2)、密封系統(tǒng)密封系統(tǒng)由密封膜、密封溝和輔助密封措施組成。密封膜一般選用聚乙烯或聚氯 乙烯薄膜。加工好的密封膜面積要大于封閉區(qū)域的場(chǎng)地面積，一般要求每邊要大于封閉區(qū) 域相應(yīng)邊2 4m。為了保證整個(gè)預(yù)壓過(guò)程中的密封性，塑料膜一般宜鋪設(shè)2 3層，第1層 膜鋪好后應(yīng)檢查和黏補(bǔ)漏處。密封膜周邊的密封可采用挖溝折鋪膜，在地基土粒較細(xì)密、含 水率較大、地下水位淺的地區(qū)采用平鋪膜。密封溝的截面尺寸應(yīng)視具體情況而定，密封膜與 密封溝內(nèi)坡密封性好的黏土接觸，其長(zhǎng)度a—般為1. 3 1. 5m，密封溝的密封長(zhǎng)度b應(yīng)大于 0. 8m，其深度d也應(yīng)大于0. 8m,以保證周邊密封膜上足夠的覆土厚度和壓力。如果密封溝底或兩側(cè)有碎石或砂層等滲透性好的夾層存在，應(yīng)將該夾層挖除干 凈，回填40cm厚的軟土。由于某種原因，密封膜和密封溝發(fā)生漏氣現(xiàn)象時(shí)，施工中必須采取 輔助密封措施。如膜上溝內(nèi)同時(shí)覆水、封閉式板樁墻或封閉式板樁墻內(nèi)覆水等。在真空預(yù)壓持續(xù)了一段時(shí)間后，要停止下穿段密封區(qū)域的預(yù)壓，對(duì)于真空預(yù)壓是 否已經(jīng)達(dá)到進(jìn)行下一階段的施工時(shí)需要做一個(gè)質(zhì)量檢驗(yàn)，經(jīng)常進(jìn)行的質(zhì)量檢驗(yàn)和檢測(cè)項(xiàng)目 有孔隙水壓力觀(guān)測(cè)、沉降觀(guān)測(cè)、測(cè)向位移觀(guān)測(cè)、真空度觀(guān)測(cè)、地基土物理力學(xué)指標(biāo)檢測(cè)等。圖7為本發(fā)明對(duì)下穿段基坑開(kāi)挖的示意圖；如下穿段密封區(qū)域3真空預(yù)壓達(dá)到施 工要求后，停止預(yù)壓，其兩側(cè)道路封閉區(qū)域繼續(xù)保持真空預(yù)壓狀態(tài)，這樣能夠保證下穿段開(kāi)挖的順利進(jìn)行。圖8為本發(fā)明對(duì)下穿段基坑設(shè)置擋墻、路面施工的示意圖；對(duì)下穿段進(jìn)行施工，修 建船塢式通道或者采用擋墻形式，從而完成下穿段基坑支護(hù)。以上表明真空預(yù)壓對(duì)于處理軟土地基的基坑支護(hù)的作用是非常明顯的(1)、真空預(yù)壓法產(chǎn)生的負(fù)壓加快了地基土的孔隙水排出，縮短了固結(jié)時(shí)間，同時(shí) 由于在孔隙水的排出過(guò)程中，滲流速度增大，由滲流力引起的附加應(yīng)力也隨之增大，提高了 加固的效果，使得地基土的強(qiáng)度能夠提高2 3倍，從而為軟土路段下穿段基坑敞開(kāi)式開(kāi)挖 打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；(2)、孔隙水的流向和滲透力引起的附加應(yīng)力均指向被固結(jié)土體，使土體在加固過(guò) 程中產(chǎn)向側(cè)向收縮變形，結(jié)果使得基坑壁部分側(cè)向變形與之相抵消；(3)、真空荷載可一次加足，抽真空到80kPa，僅需3 7天。此后基坑可連續(xù)施工， 不需間歇。真空壓力作用在基坑壁上，起著內(nèi)支撐的作用。按80kPa考慮，一個(gè)平方上大氣 壓力為8噸，是一個(gè)相當(dāng)可觀(guān)的支撐力；(4)、研究表明，真空度從密封膜下到砂井或塑料排水板的這個(gè)傳遞過(guò)程中是會(huì)有 損失的，這種損失是垂直排水通道的阻力造成的，研究表明，塑料排水板的傳遞阻力比起袋 裝砂井來(lái)要小得多，這對(duì)基坑支護(hù)來(lái)講是有利的。
權(quán)利要求
一種軟土地基基坑支護(hù)方法，在軟土路段公路下穿施工中進(jìn)行基坑支護(hù)時(shí)對(duì)軟土地基進(jìn)行真空預(yù)壓，其特征在于采用如下的施工步驟(a)、在下穿段兩側(cè)地面道路相應(yīng)位置打設(shè)水泥土攪拌樁，從而將軟土路段劃分成多個(gè)封閉區(qū)域；(b)、在每個(gè)封閉區(qū)域內(nèi)按一定間距打設(shè)塑料排水板；(c)、在封閉區(qū)域的地面鋪設(shè)砂墊層并在其中埋設(shè)濾水管，再用密封膜覆蓋住沙墊層使之與大氣隔絕；(d)、將真空泵與沙墊層中的濾水管接通并抽氣將密封膜內(nèi)空氣排出；(e)、保持密封膜內(nèi)真空度值大于100KPa，停止下穿段預(yù)壓時(shí)，地基固結(jié)度要求大于90％，然后進(jìn)行下穿段基坑開(kāi)挖，設(shè)置下穿段擋墻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟土地基基坑支護(hù)方法，其特征在于所述濾水管平面布置采用條形或魚(yú)刺形排列，排距為6 8m，最外層濾水管距場(chǎng)地邊 水泥土攪拌樁的距離為2 4m。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種軟土地基基坑支護(hù)方法，在軟土路段公路下穿施工中進(jìn)行基坑支護(hù)時(shí)對(duì)軟土路段進(jìn)行真空預(yù)壓，采用如下的施工步驟首先在下穿段兩側(cè)地面道路相應(yīng)位置打設(shè)水泥土攪拌樁，所述水泥土攪拌樁將軟土路段圍合劃分成多個(gè)封閉區(qū)域；再在每個(gè)封閉區(qū)域內(nèi)按一定間距打設(shè)塑料排水板；然后在封閉區(qū)域的地面鋪設(shè)砂墊層并在其中埋設(shè)濾水管，再用密封膜覆蓋住沙墊層使之與大氣隔絕；其次將真空泵與沙墊層中的濾水管接通并抽氣將密封膜內(nèi)空氣排出；最后保持密封膜內(nèi)真空度值大于80KPa，停止下穿段預(yù)壓時(shí)，地基固結(jié)度要求大于80％，然后進(jìn)行下穿段基坑開(kāi)挖，設(shè)置下穿段擋墻。
文檔編號(hào)E02D17/20GK101858085SQ20091005705
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者范娟娟 申請(qǐng)人:范娟娟