一種冰凍環(huán)境下袋裝砂墊層深層處理軟土地基加固方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種冰凍環(huán)境下袋裝砂墊層深層處理軟土地基加固方法，其包括以下步驟：軟土地基在自然冷凍條件下冷凍，軟土地基表面形成堅(jiān)硬的冰凍硬殼層；充填砂被并鋪排于整個軟土地基區(qū)域；吹填粉細(xì)砂或填筑中粗砂作為砂墊層；布設(shè)豎向排水系統(tǒng)；布設(shè)水平排水系統(tǒng)；鋪設(shè)密封膜；符合抽真空條件后進(jìn)行深層真空預(yù)壓、或堆載預(yù)壓或真空聯(lián)合堆載預(yù)壓。本發(fā)明科學(xué)利用冰凍環(huán)境，合理優(yōu)化施工工序，只需對軟基進(jìn)行一次深層排水固結(jié)處理，施工成本減少約1/4，同時利用了常規(guī)不宜施工的冬季時間，科學(xué)環(huán)保，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
【專利說明】—種冰凍環(huán)境下袋裝砂墊層深層處理軟土地基加固方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種公路、市政等工程施工中對軟基排水固結(jié)處理的方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，工程建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，土地資源越來越緊張。將湖沼、谷地、吹填土、灘涂、或承載力較低的海相淤泥等軟土經(jīng)過處理，變?yōu)榫哂幸欢ǔ休d力的地基，將極大改善土地資源日益緊張的狀況。
[0003]針對軟土具有含水量高、壓縮性大、抗剪強(qiáng)度低、透水性差、強(qiáng)度低的特性，目前主要采用的加固方法有自然晾曬和預(yù)壓法。自然晾曬表層超軟弱土需I?2年進(jìn)行預(yù)處理，施工效率低，施工工期長。常規(guī)一次真空預(yù)壓法是在軟土上鋪設(shè)編織布、荊芭、數(shù)層土工格柵和無紡布等，然后吹填或人工回填砂，實(shí)踐表明該法施工效率極低，使大量的砂方陷入淤泥中依然形成不了硬殼層，卻造成嚴(yán)重?cái)D淤現(xiàn)象，施工工期長、成本高且不可控，施工危險性高，而且形成不均勻地基。
[0004]近年來普遍采用的“淺層軟土加固+深層真空預(yù)壓”二次處理方案，即首先通過淺層軟土加固處理，大幅降低淺層土體含水率，并使其表層形成一層具有一定承載力的硬殼層，滿足后續(xù)吹填砂墊層和機(jī)械插板所需要的承載力條件，進(jìn)而進(jìn)行二次深層真空預(yù)壓處理。該方法具有如下缺點(diǎn):(1)整個工藝施工時間相對較長；(2)淺表層處理成本作為臨時施工措施，成本較高；(3)受本身技術(shù)條件所限，淺表層處理加固效果有限；(4)該技術(shù)目前主要依靠大量的人工實(shí)施，工程質(zhì)量難以控制，同時淺表層處理需在泥面作業(yè)，施工環(huán)境較差且危險性高。
[0005]常規(guī)軟基處理方法中真空預(yù)壓施工周期較長，為方便進(jìn)行深層軟基處理，通常需進(jìn)行淺表層軟基加固處理，經(jīng)濟(jì)成本耗費(fèi)較大。
[0006]而在我國北方地區(qū)，由于冬季氣溫低，氣候寒冷，軟基處理往往避開冬季施工，造成了時間成本的極大浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種針對且科學(xué)地利用我國北方寒冷氣候的冰凍環(huán)境進(jìn)行軟基處理的排水加固方法。
[0008]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]一種冰凍環(huán)境下袋裝砂墊層深層處理軟土地基加固方法，其特征在于包括以下步驟:
[0010](I)軟土地基在自然冷凍條件下冷凍，軟土地基表面形成堅(jiān)硬的冰凍硬殼層；
[0011](2)充填砂被并鋪排于整個軟土地基區(qū)域，所述砂被由袋體及充填于袋體內(nèi)的充填材料構(gòu)成，所述袋體具有上表面及下表面，上表面預(yù)留有若干袖口，上表面與下表面之間間隔均勻地設(shè)置有若干拉筋帶；
[0012](3)在所述砂被上吹填粉細(xì)砂或填筑中粗砂作為砂墊層，每日吹砂后，砂墊層表面自然凍結(jié)，與所述砂被及已凍結(jié)的軟土地基表層形成整體復(fù)合墊層；
[0013](4)對所述整體復(fù)合墊層進(jìn)行荷載試驗(yàn)，滿足機(jī)械插板要求后，布設(shè)豎向排水系統(tǒng)；
[0014](5)布設(shè)水平排水系統(tǒng)；
[0015](6)鋪設(shè)密封膜；
[0016](7)布設(shè)真空預(yù)壓設(shè)備及配電線路，當(dāng)冰凍期結(jié)束時，符合抽真空條件后進(jìn)行深層真空預(yù)壓、或堆載預(yù)壓或真空聯(lián)合堆載預(yù)壓。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟2中砂被袋體材料選取透水性能好且滿足強(qiáng)度要求、抗拉及抗剪性能的編織布、機(jī)織布、帆布、紗網(wǎng)中的一種或兩種以上的混合使用。
[0018]優(yōu)選地，步驟2中的充填材料選取中粗砂、粉細(xì)砂、粉土、粉質(zhì)粘土、粉煤灰、煤渣、石灰或氧化劑中的一種或兩種以上的混合使用。
[0019]優(yōu)選地，步驟2中的拉筋選用尼龍拉筋或鋼塑復(fù)合拉筋，砂被充填厚度控制在20 ?30cm。
[0020]具體來說，步驟4中豎向排水系統(tǒng)包括排水板或袋裝砂井，所述排水板類型包括塑料排水板、卷材排水板、防淤堵排水板、防滲水排水板、復(fù)合排水板或立體排水板中的一種或兩種以上的混合使用。
[0021]進(jìn)一步地，步驟6還包括堆載預(yù)壓施工，堆載預(yù)壓施工的堆載材料可選用砂料、土石料、煤渣、煤矸石或水荷載中的一種或兩種以上的混合，堆載預(yù)壓施工前，需在密封膜上鋪設(shè)土工布。
[0022]優(yōu)選地，步驟6在選用水荷載時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)荷載大小修筑圍堰，圍堰可選用吹填土晾曬形成圍堰、或砂土圍堰、或土石圍堰、或混凝土圍堰。
[0023]本發(fā)明是在冰凍環(huán)境下的深層真空預(yù)壓或堆載預(yù)壓，該方法不但打破了冬季不可進(jìn)行軟基處理的慣性思維，還充分利用當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣?尤其是氣溫)，使軟土地基在自然冷凍條件下冷凍，軟土地基表面形成堅(jiān)硬的冰凍硬殼層，相比近年來普遍采用的“淺層軟土加固+深層真空預(yù)壓” 二次處理方案，節(jié)省了一次淺層軟土加固的施工處理，大幅降低了施工成本。
[0024]總體來說，本發(fā)明科學(xué)利用冰凍環(huán)境，合理優(yōu)化施工工序，只需對軟基進(jìn)行一次深層排水固結(jié)處理，施工成本減少約1/4，同時利用了常規(guī)不宜施工的冬季時間，科學(xué)環(huán)保，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明施工工藝流程圖；
[0026]圖2是本發(fā)明施工工藝斷面示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明充填砂被立體示意圖。
[0028]圖中，1、軟土，2、砂被，3、砂墊層，4、豎向排水體，5、水平排水管路，6、水平排水板，
7、土工布，8、密封膜，9、土工布，10、射流泵，11、堆載預(yù)壓材料，12、袋體，13、充填材料，14、
充填袖口，15、拉筋帶。
【具體實(shí)施方式】[0029]如圖1所示，為本發(fā)明的施工工藝流程，依次包括以下步驟:形成表層冰凍硬殼層、充填砂被、吹填砂墊層、布設(shè)豎向排水系統(tǒng)、布設(shè)水平排水系統(tǒng)、鋪設(shè)密封膜或堆載預(yù)壓施工、預(yù)壓排水固結(jié)。
[0030]下面以我國某國家級新區(qū)吹填土地基加固為例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作如下描述。該地區(qū)地處緯度39°左右，冰凍期為12月?次年3月。具體施工操作時還需查閱多年氣象資料，科學(xué)地安排工序時間節(jié)點(diǎn)。
[0031]( I)在進(jìn)入冰凍期后，軟土 I在自然冷凍條件下冷凍，從而在表面形成堅(jiān)硬的冰凍
硬殼層。
[0032](2)充填砂被2，鋪排于整個吹填區(qū)域。砂被由袋體12及充填材料13構(gòu)成，其中袋體尺寸為30米X 30米，袋體12具有上表面及下表面，上表面設(shè)置有若干充填袖口 14，袋體材料由編織布、機(jī)織布、帆布、紗網(wǎng)等透水性能好且具有滿足施工要求的強(qiáng)度的材料制成，具有滿足施工要求的抗拉及抗剪性能。充填材料13具有良好的滲透性能，可選用中粗砂、粉細(xì)砂、粉土、粉質(zhì)粘土、粉煤灰、煤渣、石灰或氧化劑中的一種或兩種以上的混合使用。充填方式可采用水力充填、氣體泵送或機(jī)械壓力等方式，由袋體上表面預(yù)留的充填袖口 14將充填材料充入砂被袋體內(nèi)，袖口間距根據(jù)施工情況進(jìn)行設(shè)置；袋體上下表面之間間隔均勻地設(shè)置有多條拉筋帶15，用以控制砂被厚度，防止砂被的不均勻隆起，提高砂被強(qiáng)度。拉筋間距、長度根據(jù)所需砂被厚度進(jìn)行設(shè)置。拉筋可選用尼龍拉筋、鋼塑復(fù)合拉筋等抗拉材料。砂被充填厚度應(yīng)控制在20cm?30cm，具體充填厚度視其上荷載大小而定。
[0033](3)根據(jù)場地承載力的需求，可在砂被上吹填粉細(xì)砂或填筑中粗砂作為砂墊層3，由于冬季施工，每日吹砂后，砂層表面會自然凍結(jié)，整個吹砂工序結(jié)束后，會與砂被及已凍結(jié)的軟基表層形成整體復(fù)合墊層，用于提高整體承載力。
[0034](4)對整體復(fù)合排水袋裝砂墊層進(jìn)行荷載試驗(yàn)，滿足機(jī)械插板要求后，布設(shè)豎向排水系統(tǒng)4，如插設(shè)排水板(排水板類型包括塑料排水板、卷材排水板、防淤堵排水板、防滲水排水板、復(fù)合排水板、立體排水板等)或布設(shè)袋裝砂井。
[0035](5)布設(shè)水平排水系統(tǒng)，包括水平排水管路5和水平排水板6，其中水平排水管路5為UPVC硬質(zhì)管或塑料盲溝等，同時進(jìn)行綁扎濾管、鋪設(shè)無紡布7等工藝施工。
[0036](6)鋪設(shè)密封膜8，還可進(jìn)一步地在密封膜上進(jìn)行堆載預(yù)壓施工。堆載材料11根據(jù)現(xiàn)場情況可選用砂料、土石料、煤渣、煤矸石或水荷載等材料。在選用水荷載時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)荷載大小修筑圍堰，圍堰可選用吹填土晾曬形成圍堰、砂土圍堰、土石圍堰、混凝土圍堰或其他類型。堆載預(yù)壓施工前，需在密封膜上鋪設(shè)土工布9，起到保護(hù)密封膜的作用。
[0037](7)布設(shè)真空預(yù)壓設(shè)備10及配電線路，按照整個施工安排及施工進(jìn)展，當(dāng)冰凍期結(jié)束時，符合抽真空條件后，進(jìn)行預(yù)壓排水固結(jié)處理，例如深層真空預(yù)壓，或堆載預(yù)壓或真空聯(lián)合堆載預(yù)壓。
[0038]以上實(shí)施例并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種冰凍環(huán)境下袋裝砂墊層深層處理軟土地基加固方法，其特征在于包括以下步驟: (1)軟土地基在自然冷凍條件下冷凍，軟土地基表面形成堅(jiān)硬的冰凍硬殼層； (2)充填砂被并鋪排于整個軟土地基區(qū)域，所述砂被由袋體及充填于袋體內(nèi)的充填材料構(gòu)成，所述袋體具有上表面及下表面，上表面預(yù)留有若干袖口，上表面與下表面之間間隔均勻地設(shè)置有若干拉筋帶； (3)在所述砂被上吹填粉細(xì)砂或填筑中粗砂作為砂墊層，每日吹砂后，砂墊層表面自然凍結(jié)，與所述砂被及已凍結(jié)的軟土地基表層形成整體復(fù)合墊層； (4)對所述整體復(fù)合墊層進(jìn)行荷載試驗(yàn)，滿足機(jī)械插板要求后，布設(shè)豎向排水系統(tǒng)； (5)布設(shè)水平排水系統(tǒng)； (6)鋪設(shè)密封膜； (7)布設(shè)真空預(yù)壓設(shè)備及配電線路，當(dāng)冰凍期結(jié)束時，符合抽真空條件后進(jìn)行深層真空預(yù)壓、或堆載預(yù)壓或真空聯(lián)合堆載預(yù)壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟2中砂被袋體材料選取透水性能好且滿足強(qiáng)度要求、抗拉及抗剪性能的編織布、機(jī)織布、帆布、紗網(wǎng)中的一種或兩種以上的混合使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:充填材料選取中粗砂、粉細(xì)砂、粉土、粉質(zhì)粘土、粉煤灰、煤渣、石灰或氧化劑中的一種或兩種以上的混合使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:拉筋選用尼龍拉筋或鋼塑復(fù)合拉筋，砂被充填厚度控制在20?30cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟4中豎向排水系統(tǒng)包括排水板或袋裝砂井，所述排水板類型包括塑料排水板、卷材排水板、防淤堵排水板、防滲水排水板、復(fù)合排水板或立體排水板中的一種或兩種以上的混合使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟6還包括堆載預(yù)壓施工，堆載預(yù)壓施工的堆載材料可選用砂料、土石料、煤渣、煤矸石或水荷載中的一種或兩種以上的混合，堆載預(yù)壓施工前，需在密封膜上鋪設(shè)土工布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:步驟6在選用水荷載時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)荷載大小修筑圍堰，圍堰可選用吹填土晾曬形成圍堰、或砂土圍堰、或土石圍堰、或混凝土圍堰。
【文檔編號】E02D3/10GK103850244SQ201410076861
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】董志良, 周琦, 李燕, 陳偉, 楊福麟, 劉永林, 王延國, 雷靜, 李恒 申請人:中交四航工程研究院有限公司, 廣州港灣工程質(zhì)量檢測有限公司, 廣州四航材料科技有限公司, 中交四航巖土工程有限公司