專利名稱：極軟淤泥快速加固的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圍海造地工程的工程方法，具體涉及一種采用了加筋式多級復(fù)合力排
水實現(xiàn)固結(jié)的極軟淤泥快速加固的方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展和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進(jìn)行。由于我國的許多海岸帶為淤積性海岸， 其圍海造地的物料為浮狀、流狀淤泥，而其下為大厚度極軟淤泥類土，場地圍填后無法在短 期內(nèi)成為可用之地，快速處理此類場地是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的急需。 現(xiàn)有技術(shù)圍海造田的工程，多是先將海底極軟的流淤泥先提至表層，再在流態(tài)淤 泥表面不斷吹填砂土，自然風(fēng)干，或小型機(jī)械擠壓，然后重復(fù)填土，直到流泥干化固結(jié)。但是 這種常用的方法，第一是工期太長， 一次造田少則4年，多則5年甚至6年，這是極大程度上 浪費時間的。 為了快速將此類場地投入使用，國內(nèi)正在探索可行的方法，目前常規(guī)軟地基處理 方法基本上是采用土工布、土工格柵等作為施工工作面材料，鋪設(shè)水平與垂直排水通道后 采用真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓及真空聯(lián)合堆載預(yù)壓后對填土進(jìn)行動力擊密的慢速加固方法，該 種方法的缺點是，土工格柵無法承載機(jī)械作業(yè)，因此并不能大幅度提高工程的工期，加固工 期依舊長達(dá)2 3年，無法滿足建設(shè)速度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種極軟淤泥快速加固的方法，以解
決現(xiàn)有技術(shù)的淤泥加固方式施工工期太長的問題。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案 —種極軟淤泥快速加固的方法，應(yīng)用于圍海造地工程，首先，按照工程計劃規(guī)劃好 需要施工的場地面積，還包括 步驟(1):在極軟的淤泥表層對淤泥土層進(jìn)行竹網(wǎng)框架式加筋； 步驟(2):在竹網(wǎng)框架上表面鋪設(shè)土工布，并在土工布上進(jìn)一步鋪設(shè)集水砂墊層； 步驟(3):自集水砂墊層往下插設(shè)豎向排水體； 步驟(4):自外部向集水砂墊層埋設(shè)抽水管道，并延伸至極軟淤泥層； 步驟(5):在集水砂墊層表面進(jìn)行多次填土，每次填土后進(jìn)行動力擊密； 步驟(6):每次動力擊密后，通過所述抽水管道將擠壓出的水分排出，并快速消散
填土荷載與動力擊密荷載所造成的淤泥土的超孔隙水壓力。 依照本發(fā)明較佳實施例所述的極軟淤泥快速加固的方法，所述竹網(wǎng)式框架為竹質(zhì) 立體架構(gòu)。 依照本發(fā)明較佳實施例所述的極軟淤泥快速加固的方法，所述動力擊密的能量依 照填土次數(shù)能量不斷加大，首次動力擊密為最低能量的動力擊密。
依照本發(fā)明較佳實施例所述的極軟淤泥快速加固的方法，所述集水砂墊層的厚度 為0. 8 1. 5m之間。 依照本發(fā)明較佳實施例所述的極軟淤泥快速加固的方法，所述多次填土中，每次 填土的厚度均為低于2m。 依照本發(fā)明較佳實施例所述的極軟淤泥快速加固的方法，所述動力擊密為強(qiáng)夯、 碾壓及其他壓緊方式之一。 依照本發(fā)明較佳實施例所述的極軟淤泥快速加固的方法，所述豎向排水體間隔均 勻。 依照本發(fā)明較佳實施例所述的極軟淤泥快速加固的方法，所述豎向排水體為排水 板或砂井或排水管其中之一。 依照本發(fā)明較佳實施例所述的極軟淤泥快速加固的方法，所述抽水管道等間距設(shè)置。 由于采用了以上的技術(shù)特征，使得本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下的優(yōu)點和積極 效果 首先，本發(fā)明采用了竹網(wǎng)立體結(jié)構(gòu)對極軟淤泥進(jìn)行先期加固，不僅在水平方向上 有竹排，豎直方向同樣設(shè)置竹網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這樣不僅更有利于機(jī)械設(shè)備對淤泥進(jìn)行擊打，成型 后，竹網(wǎng)結(jié)構(gòu)和加固的淤泥成為一體的厚層筏板式超固結(jié)復(fù)合地基。 其次，在淤泥中布設(shè)排水板，并由外部設(shè)備將淤泥中擠壓出的水分不斷去除，相比 現(xiàn)有技術(shù)自然風(fēng)干，加固工期大量減少； 再次，本發(fā)明采用多次填土，且多級變能量動力擊密的方式，可采用外部設(shè)備機(jī)械 加固，相比自然風(fēng)干，工期顯著縮短。 再次，因毛竹材料為可再生資源，采用竹網(wǎng)而減少土工格柵的使用可大幅降低對 土體環(huán)境的污染。


圖1為本發(fā)明的淤泥加固方法的流程圖； 圖2為本發(fā)明中的竹網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3A為本發(fā)明中未進(jìn)行加固狀態(tài)的場地結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3B為本發(fā)明完成竹網(wǎng)框架和排水裝置設(shè)置的狀態(tài)圖； 圖3C為首次填土低能量夯實后的狀態(tài)圖； 圖3D為本發(fā)明二次夯實后的狀態(tài)圖。
具體實施例方式以下，結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)敘述。 本發(fā)明的核心思想在于，實用竹網(wǎng)立體式對極軟淤泥進(jìn)行加筋，以便于機(jī)械設(shè)備 對淤泥進(jìn)行動力擊密，通過管道把動力擊密產(chǎn)生的淤泥的超孔隙水壓力迅速消散，從而實 現(xiàn)迅速把淤泥加固的效果。 請參考圖l，為本發(fā)明的極軟淤泥的快速加固方法的流程圖，按照工程計劃規(guī)劃好 需要施工的場地面積后，主要進(jìn)行以下的步驟
S201 :在極軟的淤泥表層對淤泥土層進(jìn)行竹網(wǎng)框架式加筋； 參考圖2，圖2為本發(fā)明中竹網(wǎng)式框架為竹質(zhì)立體架構(gòu)圖，框架式竹網(wǎng)選用直徑 4 6cm圓毛竹，單根長5 6m(尾部直徑大于3cm)的三年生以上圓形毛竹，水平向竹網(wǎng)框 架按40cmX40cm或50cmX50cm網(wǎng)格綁扎，單根之間的搭接長度為lm。豎向插筋按2m 3m間距往軟土中插入圓毛竹。
S202 :在竹網(wǎng)框架上表面鋪設(shè)土工布，并在土工布上進(jìn)一步鋪設(shè)集水砂墊層； 在此處鋪設(shè)土工布的原因在于，土工布為纖維狀的結(jié)構(gòu)，可以阻擋淤泥涌出，但是
卻有很好的滲水效果，允許水分滲透。所述集水砂墊層的厚度為0. 8 1. 5m之間，本發(fā)明
取lm作為首選。集水砂墊層主要有兩個作用，一是集水，將底層的水集中，便于排出；二是，
便于機(jī)械在砂墊層上進(jìn)行施工操作安全。
S203 :自集水砂墊層往下插設(shè)豎向排水體； 此處的豎向排水體為塑料的排水板或者排水管，也可以采用砂井；優(yōu)選為塑料排 水板，該些排水板等間距均勻插設(shè)在淤泥內(nèi)，淤泥內(nèi)的水可以通過這些豎直的排水體排到 集水砂墊層。
S204 :自外部向集水砂墊層埋設(shè)抽水管道，并延伸至極軟淤泥層； 為實現(xiàn)最佳的抽水效果，提高效率，抽水管道最佳為等間距均勻設(shè)置。
S205 :在集水砂墊層表面進(jìn)行多次填土，每次填土后進(jìn)行動力擊密； 動力擊密的能量依照填土次數(shù)能量不斷加大，首次動力擊密為最低能量的動力擊
密；每次填土的厚度應(yīng)盡量小于2m以實現(xiàn)較好的動力擊密效果。動力擊密可以采用強(qiáng)夯、
碾壓及其他壓緊方式之一。 S206 :每次動力擊密后，通過所述抽水管道將擠壓出的水分排出，并且通過管道把 動力擊密產(chǎn)生的淤泥的超孔隙水壓力迅速消散。 抽水管道有兩個作用，其一為排水，即將淤泥內(nèi)的較多水分機(jī)械力排出；其二為快 速消散超孔隙水壓力；填土荷載與動力擊密荷載對需處理的軟土層的擠壓力，會造成軟土 體內(nèi)部的孔隙水壓力上升，即學(xué)術(shù)上稱的超孔隙水壓力。超孔隙水壓力與動力擊密等外部 壓縮土體的擠壓力作用相反，超孔隙水壓力消散過程就是需處理的軟土排水固結(jié)的過程， 超孔隙水壓力消散速率越快，需處理的軟土排水固結(jié)時間就越短。如果只靠自然消散是個 漫長的周期，因此需通過抽水管道加以控制可以大幅度提高消散超孔隙水壓力的速度。
實施例一 以下請參考圖3A 圖3D，為本發(fā)明的一應(yīng)用例的實施過程。 請參考圖3A，為未進(jìn)行任何動作的場地原始狀態(tài)。不需處理土層上有淤泥質(zhì)的土
層，再上層為吹填的流態(tài)的淤泥或者浮泥，即本發(fā)明要解決的極軟的淤泥。 請參考圖3B，在極軟淤泥中鋪設(shè)如圖3所示的竹網(wǎng)框架，之后，再在竹網(wǎng)框架上表
面鋪設(shè)土工布，并在土工布上進(jìn)一步鋪設(shè)集水砂墊層，自集水砂墊層往下插設(shè)豎向排水體， 這些豎向排水體一直延伸到接近不需處理土層的位置；并且自外部向集水砂墊層埋設(shè)抽水
管道，并延伸至極軟淤泥層； 請參考圖3C，水平集水砂層上鋪一層土工布，進(jìn)行首層厚度1. 5 2. Om的填土，并 對該層填土進(jìn)行低能量動力擊密，對極軟淤泥進(jìn)行第一級動靜預(yù)壓排水固結(jié)。產(chǎn)生的超孔 隙水壓力通過排水板快速消散，土體中的水從豎向排水體排到水平集水砂墊層中，最后通
5過抽水管道機(jī)械抽出。此過程中，動力擊密的能量較小，實現(xiàn)低能量擊密的方式有多種，例 如減低擊打物體本身的重量或者降低擊打物體本身相對填土層的高度，實現(xiàn)方式多樣，不 作為限制。 此時，已經(jīng)有大量的極軟淤泥中的水分被排出，極軟淤泥產(chǎn)生固結(jié)沉降，因此竹網(wǎng) 框架的下端可以開始接近淤泥質(zhì)的土層。 請參考圖3D，經(jīng)過一定時間穩(wěn)壓之后，即進(jìn)行二次填土，側(cè)向變形穩(wěn)定后開始第二
層填土和動力擊密，動力擊密能量逐級增大，進(jìn)一步將淤泥內(nèi)的水分排出，極軟淤泥繼續(xù)產(chǎn)
生固結(jié)沉降。此次填土完成后，竹網(wǎng)框架進(jìn)一步接近和淤泥質(zhì)土層結(jié)合為一體。 經(jīng)過一段時間穩(wěn)壓，側(cè)向變形穩(wěn)定后，相繼進(jìn)行第三級動靜預(yù)壓排水固結(jié)，如此逐
級重復(fù)進(jìn)行直到填土高度達(dá)到設(shè)計標(biāo)高加計算沉降量厚度之和為止。待s-t曲線完全穩(wěn)
定后五次沉降量均小于2mm，或固結(jié)度滿足設(shè)計要求后，再對填土進(jìn)行最后的動力擊密和整平。 本發(fā)明能夠使得極軟淤泥快速排水固結(jié)的機(jī)理是以加筋式竹網(wǎng)框架和豎向排水 體、水平集水層為載體，通過分層填土與從小到大的多級變能動力擊密結(jié)合過程，控制每級 動力擊密的能量，使極軟的淤泥橫向變形盡可能小而垂直壓縮盡可能大、硬殼層厚度與強(qiáng) 度逐級加大；使填土荷載與動力沖擊荷載形成有機(jī)組合而導(dǎo)致極軟淤泥及下伏淤泥類軟土 的排水固結(jié)疊加，這是一個動靜排水固結(jié)不斷疊加和分級強(qiáng)化的極軟淤泥從上往下逐漸固 結(jié)過程，也是一個框架式竹網(wǎng)逐漸與極軟淤泥緊密連結(jié)過程。 同時，填土的分層多級變能動力擊密，逐漸使填土與下伏極軟淤泥通過框架式竹 網(wǎng)而緊密結(jié)合，成為竹網(wǎng)框架加筋式的厚層筏板式超固結(jié)復(fù)合地基，以實現(xiàn)最大限度降低 不均勻沉降產(chǎn)生的概率和造成的影響。 在分層填土過程中對動力擊密能量的控制，可使極軟淤泥產(chǎn)生超孔隙水壓力的上 升幅度相對較低而不導(dǎo)致強(qiáng)度破壞和形成微拉張裂隙而加快超孔隙水壓力消散，可使淤泥 產(chǎn)生較大壓縮變形而將橫向變形控制到最小，也可使填土的密實度逐漸增大和使極軟淤泥 從上往下不斷加固，從而達(dá)到處理后地基土承載力高、施工沉降大而工后沉降小、不均勻沉 降小的工程效果。 綜上所述，本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下的優(yōu)點和積極效果 首先，本發(fā)明采用了竹網(wǎng)立體結(jié)構(gòu)對極軟淤泥進(jìn)行先期加固，不僅在水平方向上
有竹排，豎直方向同樣設(shè)置竹網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這樣不僅更有利于機(jī)械設(shè)備對淤泥進(jìn)行擊打，成型
后，竹網(wǎng)結(jié)構(gòu)和加固的淤泥成為一體的厚層筏板式超固結(jié)復(fù)合地基。 其次，在淤泥中設(shè)施排水板，并由外部設(shè)備將淤泥中擠壓出的水分不斷去除，相比 現(xiàn)有技術(shù)自然風(fēng)干，加固工期大量減少； 再次，本發(fā)明采用多次填土，且多級能量動力擊密的方式，可采用外部設(shè)備機(jī)械加 固，相比風(fēng)干，工期顯著縮短。 再次，因毛竹材料為可再生資源，采用竹網(wǎng)而減少土工格柵的使用可大幅降低對 土體環(huán)境的污染。 依據(jù)本發(fā)明的方法可以使得工程的工期比常規(guī)的排水固結(jié)法縮短1/5以上、工程 造價可降低10%以上、極軟淤泥加固后固結(jié)度高、復(fù)合地基強(qiáng)度高、工后沉降小、壓應(yīng)力擴(kuò) 散效應(yīng)大為提高等優(yōu)點。
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以上公開的僅僅是本發(fā)明的較佳實施例，但并非用于限制其本身，任何熟習(xí)本領(lǐng) 域的技術(shù)人員，在不違背本發(fā)明精神的情況下，所做的均等變化和更動，均應(yīng)落在本發(fā)明的 保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種極軟淤泥快速加固的方法，應(yīng)用于圍海造地工程，首先，按照工程計劃規(guī)劃好需要施工的場地面積，其特征在于，還包括步驟(1)在極軟的淤泥表層對淤泥土層進(jìn)行竹網(wǎng)框架式加筋；步驟(2)在竹網(wǎng)框架上表面鋪設(shè)土工布，并在土工布上進(jìn)一步鋪設(shè)集水砂墊層；步驟(3)自集水砂墊層往下插設(shè)豎向排水體；步驟(4)自外部向集水砂墊層埋設(shè)抽水管道，并延伸至極軟淤泥層；步驟(5)在集水砂墊層表面進(jìn)行多次填土，每次填土后進(jìn)行動力擊密；步驟(6)每次動力擊密后，通過所述抽水管道將擠壓出的水分排出，并快速消散由于填土荷載與動力擊密荷載所造成的淤泥土的超孔隙水壓力。
2. 如權(quán)利要求1所述的極軟淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述竹網(wǎng)式框架為竹 質(zhì)立體架構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1所述的極軟淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述動力擊密的能量 依照填土次數(shù)能量不斷加大，首次動力擊密為最低能量的動力擊密。
4. 如權(quán)利要求1所述的極軟淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述集水砂墊層的厚度為0. 8 1. 5m之間。
5. 如權(quán)利要求1所述的極軟淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述多次填土中，每次 填土的厚度均為低于2m。
6 如權(quán)利要求1所述的極軟淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述動力擊密為強(qiáng)夯、 碾壓及其他壓緊方式之一。
7. 如權(quán)利要求1所述的極軟淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述豎向排水體間隔 均勻。
8. 如權(quán)利要求7所述的極軟淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述豎向排水體為排 水板、砂井或排水管其中之一。
9. 如權(quán)利要求1所述的極軟淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述抽水管道等間距設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種極軟淤泥快速加固的方法，首先，按照工程計劃規(guī)劃好需要施工的場地面積，還包括步驟(1)在極軟的淤泥表層對淤泥土層進(jìn)行竹網(wǎng)框架式加筋；步驟(2)在竹網(wǎng)框架上表面鋪設(shè)土工布，并在土工布上進(jìn)一步鋪設(shè)集水砂墊層；步驟(3)自集水砂墊層往下插設(shè)豎向排水體；步驟(4)自外部向集水砂墊層埋設(shè)抽水管道，并延伸至極軟淤泥層；步驟(5)在集水砂墊層表面進(jìn)行多次填土，每次填土后進(jìn)行動力擊密；步驟(6)每次動力擊密后，通過所述抽水管道將擠壓出的水分排出，并快速消散填土荷載與動力擊密荷載所造成的淤泥土的超孔隙水壓力。依照本發(fā)明所述的方法，可比常規(guī)方法的工期大大縮短，并且降低工程造價。
文檔編號E02D3/00GK101736734SQ20091024778
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者吳價城, 吳名江, 林佳棟, 郭艷景 申請人:郭艷景;吳名江