CN101016739A - 真空电渗降水及低能量强夯的深层加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空电渗降水及低能量强夯的深层加固方法,其施工步骤包括,(1)真空井点降水;(2)真空电渗降水;(3)低能量强夯;(4)振动碾压、平整场地;其特征在于:在进行真空井点降水之前,首先构建场地排水***,方法为,在场地上铺一层中粗砂垫层,厚度不小于40厘米,所述垫层与排水盲沟一起构成水平排水***;自砂垫层向下***塑料排水板,相邻塑料排水板的间距为0.8~1.4米,塑料排水板的长度与加固深度相当,构成竖向排水***;在所述垫层上铺设粘土层并压实。本发明由中粗砂层和塑料排水板构成了完整的排水***,使场地深、浅层软土都得到加固;并可以增加低能量强夯时的能量,大大扩展了低能量强夯的影响深度,使得加固深层软土成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及一种土木工程地基加固方法,具体涉及一种大面积软土地基的综合加固方法,适用于粉土、粉质粘土等地基,尤其是以粘粒等细颗粒为主的流泥、淤泥和淤泥质土地基的加固。
背景技术
在建筑工程中,需要对地基进行加固处理,特别是对于含水量大的软弱土或者软土,需要进行降水及加固处理。
在我国南部及沿海地区,广泛存在着海相、湖相及河相沉积的软弱粘土层,这种土的特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差,在建筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差,对于该种地基,尤其是大面积施工,如在该地基上建造码头、机场等时,需要对地基进行处理与加固。常见的加固软土地基的方法包括:复合地基、真空预压法、真空电渗降水法等。但是,采用上述方法,对于以粘粒等细颗粒为主的流泥、淤泥和淤泥质土地基效果不好。
中国发明专利申请CN1884707A公开了一种“真空电渗降水及低能量强夯综合加固软土地基的方法”,其主要包括下列步骤:①真空井点降水;②真空电渗降水;③低能量强夯;④振动碾压、平整场地。这种方法由于结合了真空井点降水与真空电渗降水,能够有效地将软土中大部分孔隙水经真空管排出,使软土的含水量大幅度下降,从而在低能量强夯时,避免产生“橡皮土”现象,保证软土被挤密固结。由于上述方法可以廉价、快捷地进行软土地基处理,并且处理质量可靠,没有二次污染,因而当场地浅层覆盖着一层软弱土或软土时,该方法是地基加固的一种较为优选的工法。然而,上述方法的缺点是,工法的加固深度小,一方面,真空井点降水和真空电渗降水的作用范围通常在深度6米以内,另一方面,在进行低能量强夯时,夯击能不可过大,否则因超孔隙水压力消散速度较慢,易出现“橡皮土”,因而,上述方法主要适用于处理不大于6米的浅层软土,难以处理更大深度的软土。
而在实际施工中,常常会遇到深度达十几米的软土层、淤泥层,如何这类地基进行加固,是本领域急待解决的问题。
发明内容
本发明目的是提供一种大面积软土地基的综合加固方法,在保留现有工法长处的基础上,适用于深层软土地基的加固。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种真空电渗降水及低能量强夯的深层加固方法,其施工步骤包括,首先构建场地排水***,方法为,在场地上铺一层中粗砂垫层,厚度不小于40厘米,所述垫层与排水盲沟一起构成水平排水***;自砂垫层向下***塑料排水板,相邻塑料排水板的间距为0.8~1.4米,塑料排水板的长度与加固深度相当,构成竖向排水***;在所述垫层上铺设粘土层并压实;然后进行下列操作:(1)真空井点降水;(2)真空电渗降水;(3)低能量强夯;(4)振动碾压、平整场地。
上述技术方案中,所述真空井点降水***即是在场地上竖插许多条平行的十字井点管,井点管和许多条横置的连接管相连,连接管和集水总管相连,集水总管和总管相连,总管和吸水装置相连。所述粘土层用于防止在真空降水时的漏气发生。
上述技术方案中,所述水平排水***中,与排水盲沟连通设置有集水井,所述垫层采用的中粗砂含泥量小于3%。
一般地,所述塑料排水板***时贯穿软土;当软土层很深时,所述塑料排水板的长度由上部结构允许变形确定。
上述技术方案中,所述真空井点降水至排出的水汽平衡系数大于0.75时结束;所述真空电渗降水至场地表面泛白、电渗管附近土体开裂时结束。
优选的技术方案,进行至少3遍低能量强夯,第一遍低能量强夯夯击能800~1200kNm,梅花型布置,每点1~2击,当最后二击贯入量小于100毫米时结束;第二遍低能量强夯夯击能为1200~1800kNm,梅花型布置,每点2~3击;第三遍低能量强夯夯击能为1500~2500kNm,满夯,夯印搭接1/3,每点1~2击。
所述真空电渗降水***的构建包括,在真空井点降水***的井点管的内侧竖插许多平行的电渗管,将电渗管和电渗装置的阳极相连,真空井点管和电渗装置的阴极连接以形成直流回路。
上述技术方案中,所述电渗管的长度比井点管长1~1.5米。
本发明的加固原理是:
a.场地软土经真空井点降水后,地下水位降低,深层软土在降水预压荷载作用下,超孔隙水压力增大,而由于塑料排水板的存在,使场地深层软土的孔隙水经排水板、砂垫层、排水盲沟等排出,使超孔隙水压力迅速消散,深层软土得到初步固结。
b.在真空电渗降水下,浅层4~6米范围的软土在真空负压、电泳(电渗)、烘烤的共同作用下,大部分的孔隙水经井点管排出,浅层软土的含水量迅速降低至低能量强夯相适应的含水量,从而大大降低了因强夯而出现“橡皮土”的概率,同时也可加大夯击能。
c.经真空电渗降水后,场地浅层软土的含水量降至塑限附近,使低能量强夯的夯击能可加大,场地软土在加大后的夯击能作用下将激发起很大的超孔隙水压力,由于塑料排水板的存在,借助于排水板的形成的“水柱”作为传递能量的工具,将强夯夯击能产生的附加应力传至“水柱”底部,从而使塑料排水板所能达到的深度范围内的软土都得到加固,实现了本发明深层加固的目的。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
1.本发明由中粗砂层和塑料排水板构成了完整的排水***,使场地软土在静、动荷载的共同作用下,大部分孔隙水经由排水***排出,使场地深、浅层软土都得到加固;
2.由于塑料排水板的设置,为低能量强夯时激起的超孔隙水压力提供了一条迅速消散的路径,既缩短了软土的固结时间,又大大降低了场地软土因强夯而出现“橡皮土”的概率,从而可以增加低能量强夯时的能量;
3.由于塑料排水板一直***深层软土中,在低能量强夯时,塑料排水板会构成“水柱”结构,使得夯击能产生的附加应力快速向土体深部传递,从而大大扩展了低能量强夯的影响深度,使得加固深层软土成为可能。
附图说明
附图1本发明实施例一的软土地基横断面示意图。
其中:1、十字井点管;2、真空预压装置;3、电渗管;4、电渗装置;5、垫层;6、塑料排水板;7、填料层;8、粘土层。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例一:参见附图1所示,
1.平整场地后,在场地上铺设40厘米左右的中粗砂垫层5,中粗砂含泥量小于3%;
2.在砂垫层上竖插塑料排水板6,塑料排水板的间距取0.8~1.4米,塑料排水板的加固深度按以下原则进行:当场地软土不太厚时,则塑料板宜贯穿软土;当场地软土深厚,则加固深度应由上部结构的允许变形值确定;然后在所述垫层上铺设粘土层8并压实。
3.在砂垫层上布置真空井点降水***,进行真空井点降水:即在砂垫层5上竖插许多排平行的十字井点管1,十字井点管长约6~8米,尽量贯穿软土,十字井点管的滤头位置相应为5~7米,十字井点管间距4米×4米,井点管和许多条横置的连接管相连,连接管采用41毫米×51毫米×40毫米内含螺旋型钢丝的透明尼龙管,连接管和集水总管连接,集水总管采用直径63毫米的PVC管,节间用与之配套的专用接头连接,并用三通将集水总管和总管连接,总管和真空预压装置2连接。必须说明,在地下水丰富地区或外来补给水十分丰富地区,应在被处理的场地***设置一排甚至数排***封管,以形成截水帷幕。真空降水时间一般为5~7天,当平衡***数大于0.75时,真空井点降水结束。
4.安装电渗装置4,在真空十字井点管的内侧竖插许多平行的电渗管3,真空电渗降水开始:即在真空井点管的内侧布置直径25毫米的钢筋作为电渗管,电渗管和真空井点管成等边三角形布置,电渗管比真空井点管长1米~1.5米。电渗管之间用导电性能良好的铝棒并用专用夹件相连,最后和电渗装置的阳极相连;真空井点管之间用直径6毫米的钢筋点焊相连,最后和电渗装置的阴极相连,二条线路形成真流回路,连接后用绝缘胶布包裹以确保绝缘良好。以上电渗降水***通电后即可进行真空电渗降水,真空电渗降水时间一般为15~20天,当场地软土的含水量达到塑限、场地面泛白并在靠近电渗管处的土出现裂缝,真空电渗降水结束。
5.拔除井点管和电渗管,在场地表面铺0.8~1.5米的填料层7,进行第一遍低能量强夯,参数见下表,当最后二击贯入量小于100毫米时,第一遍低能量强夯结束。
6.经2~3轮先铺填料后低能量强夯施工后,场地软土包括深层软土达到超固结。
7.振动碾压、平整场地。
各轮低能量强夯各项参数及指标见下表:
遍数 | 夯击能 | 布置形式 | 间距(米) | 每点击数 | 夯印搭接 |
1 | 800~1200kNm | 梅花形 | 4.5×4.5 | 1~2 | / |
2 | 1200~1800kNm | 梅花形 | 4.5×4.5 | 2~3 | / |
3 | 1500~2500kNm | 满夯 | 夯印搭接 | 1~2 | 1/3 |
Claims (8)
1.一种真空电渗降水及低能量强夯的深层加固方法,其施工步骤包括,(1)真空井点降水;(2)真空电渗降水;(3)低能量强夯;(4)振动碾压、平整场地;其特征在于:在进行真空井点降水之前,首先构建场地排水***,方法为,在场地上铺一层中粗砂垫层,厚度不小于40厘米,所述垫层与排水盲沟一起构成水平排水***;自砂垫层向下***塑料排水板,相邻塑料排水板的间距为0.8~1.4米,塑料排水板的长度与加固深度相当,构成竖向排水***;在所述垫层上铺设粘土层并压实。
2.根据权利要求1所述的深层加固方法,其特征在于:所述水平排水***中,与排水盲沟连通设置有集水井,所述垫层采用的中粗砂含泥量小于3%。
3.根据权利要求1所述的深层加固方法,其特征在于:所述塑料排水板***时贯穿软土。
4.根据权利要求1所述的深层加固方法,其特征在于:所述塑料排水板的长度由上部结构允许变形确定。
5.根据权利要求1所述的深层加固方法,其特征在于:所述真空井点降水至排出的水汽平衡系数大于0.75时结束;所述真空电渗降水至场地表面泛白、电渗管附近土体开裂时结束。
6.根据权利要求1所述的深层加固方法,其特征在于:进行至少3遍低能量强夯,第一遍低能量强夯夯击能800~1200kNm,梅花型布置,每点1~2击,当最后二击贯入量小于100毫米时结束;第二遍低能量强夯夯击能为1200~1800kNm,梅花型布置,每点2~3击;第三遍低能量强夯夯击能为1500~2500kNm,满夯,夯印搭接1/3,每点1~2击。
7.根据权利要求1所述的深层加固方法,其特征在于:所述真空电渗降水***的构建包括,在真空井点降水***的井点管的内侧竖插许多平行的电渗管,将电渗管和电渗装置的阳极相连,真空井点管和电渗装置的阴极连接以形成直流回路。
8.根据权利要求7所述的深层加固方法,其特征在于:所述电渗管的长度比井点管长1~1.5米。
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