CN101736734A - 极软淤泥快速加固的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种极软淤泥快速加固的方法，首先，按照工程计划规划好需要施工的场地面积，还包括步骤(1)：在极软的淤泥表层对淤泥土层进行竹网框架式加筋；步骤(2)：在竹网框架上表面铺设土工布，并在土工布上进一步铺设集水砂垫层；步骤(3)：自集水砂垫层往下插设竖向排水体；步骤(4)：自外部向集水砂垫层埋设抽水管道，并延伸至极软淤泥层；步骤(5)：在集水砂垫层表面进行多次填土，每次填土后进行动力击密；步骤(6)：每次动力击密后，通过所述抽水管道将挤压出的水分排出，并快速消散填土荷载与动力击密荷载所造成的淤泥土的超孔隙水压力。依照本发明所述的方法，可比常规方法的工期大大缩短，并且降低工程造价。

Description

极软淤泥快速加固的方法

技术领域

本发明涉及围海造地工程的工程方法，具体涉及一种采用了加筋式多级复合力排水实现固结的极软淤泥快速加固的方法。

背景技术

近年来，随着我国经济建设的快速发展和土地资源的日益紧缺，大规模的围海造陆工程和码头堆场工程在我国的海岸带大力进行。由于我国的许多海岸带为淤积性海岸，其围海造地的物料为浮状、流状淤泥，而其下为大厚度极软淤泥类土，场地围填后无法在短期内成为可用之地，快速处理此类场地是经济建设的急需。

现有技术围海造田的工程，多是先将海底极软的流淤泥先提至表层，再在流态淤泥表面不断吹填砂土，自然风干，或小型机械挤压，然后重复填土，直到流泥干化固结。但是这种常用的方法，第一是工期太长，一次造田少则4年，多则5年甚至6年，这是极大程度上浪费时间的。

为了快速将此类场地投入使用，国内正在探索可行的方法，目前常规软地基处理方法基本上是采用土工布、土工格栅等作为施工工作面材料，铺设水平与垂直排水通道后采用真空预压、堆载预压及真空联合堆载预压后对填土进行动力击密的慢速加固方法，该种方法的缺点是，土工格栅无法承载机械作业，因此并不能大幅度提高工程的工期，加固工期依旧长达2～3年，无法满足建设速度和经济发展的需要。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种极软淤泥快速加固的方法，以解决现有技术的淤泥加固方式施工工期太长的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种极软淤泥快速加固的方法，应用于围海造地工程，首先，按照工程计划规划好需要施工的场地面积，还包括：

步骤(1)：在极软的淤泥表层对淤泥土层进行竹网框架式加筋；

步骤(2)：在竹网框架上表面铺设土工布，并在土工布上进一步铺设集水砂垫层；

步骤(3)：自集水砂垫层往下插设竖向排水体；

步骤(4)：自外部向集水砂垫层埋设抽水管道，并延伸至极软淤泥层；

步骤(5)：在集水砂垫层表面进行多次填土，每次填土后进行动力击密；

步骤(6)：每次动力击密后，通过所述抽水管道将挤压出的水分排出，并快速消散填土荷载与动力击密荷载所造成的淤泥土的超孔隙水压力。

依照本发明较佳实施例所述的极软淤泥快速加固的方法，所述竹网式框架为竹质立体架构。

依照本发明较佳实施例所述的极软淤泥快速加固的方法，所述动力击密的能量依照填土次数能量不断加大，首次动力击密为最低能量的动力击密。

依照本发明较佳实施例所述的极软淤泥快速加固的方法，所述集水砂垫层的厚度为0.8～1.5m之间。

依照本发明较佳实施例所述的极软淤泥快速加固的方法，所述多次填土中，每次填土的厚度均为低于2m。

依照本发明较佳实施例所述的极软淤泥快速加固的方法，所述动力击密为强夯、碾压及其他压紧方式之一。

依照本发明较佳实施例所述的极软淤泥快速加固的方法，所述竖向排水体间隔均匀。

依照本发明较佳实施例所述的极软淤泥快速加固的方法，所述竖向排水体为排水板或砂井或排水管其中之一。

依照本发明较佳实施例所述的极软淤泥快速加固的方法，所述抽水管道等间距设置。

由于采用了以上的技术特征，使得本发明相比于现有技术具有以下的优点和积极效果：

首先，本发明采用了竹网立体结构对极软淤泥进行先期加固，不仅在水平方向上有竹排，竖直方向同样设置竹网结构，这样不仅更有利于机械设备对淤泥进行击打，成型后，竹网结构和加固的淤泥成为一体的厚层筏板式超固结复合地基。

其次，在淤泥中布设排水板，并由外部设备将淤泥中挤压出的水分不断去除，相比现有技术自然风干，加固工期大量减少；

再次，本发明采用多次填土，且多级变能量动力击密的方式，可采用外部设备机械加固，相比自然风干，工期显著缩短。

再次，因毛竹材料为可再生资源，采用竹网而减少土工格栅的使用可大幅降低对土体环境的污染。

附图说明

图1为本发明的淤泥加固方法的流程图；

图2为本发明中的竹网结构示意图；

图3A为本发明中未进行加固状态的场地结构示意图；

图3B为本发明完成竹网框架和排水装置设置的状态图；

图3C为首次填土低能量夯实后的状态图；

图3D为本发明二次夯实后的状态图。

具体实施方式

以下，结合附图，对本发明做进一步详细叙述。

本发明的核心思想在于，实用竹网立体式对极软淤泥进行加筋，以便于机械设备对淤泥进行动力击密，通过管道把动力击密产生的淤泥的超孔隙水压力迅速消散，从而实现迅速把淤泥加固的效果。

请参考图1，为本发明的极软淤泥的快速加固方法的流程图，按照工程计划规划好需要施工的场地面积后，主要进行以下的步骤：

S201：在极软的淤泥表层对淤泥土层进行竹网框架式加筋；

参考图2，图2为本发明中竹网式框架为竹质立体架构图，框架式竹网选用直径4～6cm圆毛竹，单根长5～6m(尾部直径大于3cm)的三年生以上圆形毛竹，水平向竹网框架按40cm×40cm或50cm×50cm网格绑扎，单根之间的搭接长度为1m。竖向插筋按2m～3m间距往软土中***圆毛竹。

S202：在竹网框架上表面铺设土工布，并在土工布上进一步铺设集水砂垫层；

在此处铺设土工布的原因在于，土工布为纤维状的结构，可以阻挡淤泥涌出，但是却有很好的渗水效果，允许水分渗透。所述集水砂垫层的厚度为0.8～1.5m之间，本发明取1m作为首选。集水砂垫层主要有两个作用，一是集水，将底层的水集中，便于排出；二是，便于机械在砂垫层上进行施工操作安全。

S203：自集水砂垫层往下插设竖向排水体；

此处的竖向排水体为塑料的排水板或者排水管，也可以采用砂井；优选为塑料排水板，该些排水板等间距均匀插设在淤泥内，淤泥内的水可以通过这些竖直的排水体排到集水砂垫层。

S204：自外部向集水砂垫层埋设抽水管道，并延伸至极软淤泥层；

为实现最佳的抽水效果，提高效率，抽水管道最佳为等间距均匀设置。

S205：在集水砂垫层表面进行多次填土，每次填土后进行动力击密；

动力击密的能量依照填土次数能量不断加大，首次动力击密为最低能量的动力击密；每次填土的厚度应尽量小于2m以实现较好的动力击密效果。动力击密可以采用强夯、碾压及其他压紧方式之一。

S206：每次动力击密后，通过所述抽水管道将挤压出的水分排出，并且通过管道把动力击密产生的淤泥的超孔隙水压力迅速消散。

抽水管道有两个作用，其一为排水，即将淤泥内的较多水分机械力排出；其二为快速消散超孔隙水压力；填土荷载与动力击密荷载对需处理的软土层的挤压力，会造成软土体内部的孔隙水压力上升，即学术上称的超孔隙水压力。超孔隙水压力与动力击密等外部压缩土体的挤压力作用相反，超孔隙水压力消散过程就是需处理的软土排水固结的过程，超孔隙水压力消散速率越快，需处理的软土排水固结时间就越短。如果只靠自然消散是个漫长的周期，因此需通过抽水管道加以控制可以大幅度提高消散超孔隙水压力的速度。

实施例一

以下请参考图3A～图3D，为本发明的一应用例的实施过程。

请参考图3A，为未进行任何动作的场地原始状态。不需处理土层上有淤泥质的土层，再上层为吹填的流态的淤泥或者浮泥，即本发明要解决的极软的淤泥。

请参考图3B，在极软淤泥中铺设如图3所示的竹网框架，之后，再在竹网框架上表面铺设土工布，并在土工布上进一步铺设集水砂垫层，自集水砂垫层往下插设竖向排水体，这些竖向排水体一直延伸到接近不需处理土层的位置；并且自外部向集水砂垫层埋设抽水管道，并延伸至极软淤泥层；

请参考图3C，水平集水砂层上铺一层土工布，进行首层厚度1.5～2.0m的填土，并对该层填土进行低能量动力击密，对极软淤泥进行第一级动静预压排水固结。产生的超孔隙水压力通过排水板快速消散，土体中的水从竖向排水体排到水平集水砂垫层中，最后通过抽水管道机械抽出。此过程中，动力击密的能量较小，实现低能量击密的方式有多种，例如减低击打物体本身的重量或者降低击打物体本身相对填土层的高度，实现方式多样，不作为限制。

此时，已经有大量的极软淤泥中的水分被排出，极软淤泥产生固结沉降，因此竹网框架的下端可以开始接近淤泥质的土层。

请参考图3D，经过一定时间稳压之后，即进行二次填土，侧向变形稳定后开始第二层填土和动力击密，动力击密能量逐级增大，进一步将淤泥内的水分排出，极软淤泥继续产生固结沉降。此次填土完成后，竹网框架进一步接近和淤泥质土层结合为一体。

经过一段时间稳压，侧向变形稳定后，相继进行第三级动静预压排水固结，如此逐级重复进行直到填土高度达到设计标高加计算沉降量厚度之和为止。待s-t曲线完全稳定后五次沉降量均小于2mm，或固结度满足设计要求后，再对填土进行最后的动力击密和整平。

本发明能够使得极软淤泥快速排水固结的机理是：以加筋式竹网框架和竖向排水体、水平集水层为载体，通过分层填土与从小到大的多级变能动力击密结合过程，控制每级动力击密的能量，使极软的淤泥横向变形尽可能小而垂直压缩尽可能大、硬壳层厚度与强度逐级加大；使填土荷载与动力冲击荷载形成有机组合而导致极软淤泥及下伏淤泥类软土的排水固结叠加，这是一个动静排水固结不断叠加和分级强化的极软淤泥从上往下逐渐固结过程，也是一个框架式竹网逐渐与极软淤泥紧密连结过程。

同时，填土的分层多级变能动力击密，逐渐使填土与下伏极软淤泥通过框架式竹网而紧密结合，成为竹网框架加筋式的厚层筏板式超固结复合地基，以实现最大限度降低不均匀沉降产生的概率和造成的影响。

在分层填土过程中对动力击密能量的控制，可使极软淤泥产生超孔隙水压力的上升幅度相对较低而不导致强度破坏和形成微拉张裂隙而加快超孔隙水压力消散，可使淤泥产生较大压缩变形而将横向变形控制到最小，也可使填土的密实度逐渐增大和使极软淤泥从上往下不断加固，从而达到处理后地基土承载力高、施工沉降大而工后沉降小、不均匀沉降小的工程效果。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下的优点和积极效果：

首先，本发明采用了竹网立体结构对极软淤泥进行先期加固，不仅在水平方向上有竹排，竖直方向同样设置竹网结构，这样不仅更有利于机械设备对淤泥进行击打，成型后，竹网结构和加固的淤泥成为一体的厚层筏板式超固结复合地基。

其次，在淤泥中设施排水板，并由外部设备将淤泥中挤压出的水分不断去除，相比现有技术自然风干，加固工期大量减少；

再次，本发明采用多次填土，且多级能量动力击密的方式，可采用外部设备机械加固，相比风干，工期显著缩短。

再次，因毛竹材料为可再生资源，采用竹网而减少土工格栅的使用可大幅降低对土体环境的污染。

依据本发明的方法可以使得工程的工期比常规的排水固结法缩短1/5以上、工程造价可降低10％以上、极软淤泥加固后固结度高、复合地基强度高、工后沉降小、压应力扩散效应大为提高等优点。

以上公开的仅仅是本发明的较佳实施例，但并非用于限制其本身，任何熟习本领域的技术人员，在不违背本发明精神的情况下，所做的均等变化和更动，均应落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种极软淤泥快速加固的方法，应用于围海造地工程，首先，按照工程计划规划好需要施工的场地面积，其特征在于，还包括：

步骤(1)：在极软的淤泥表层对淤泥土层进行竹网框架式加筋；

步骤(2)：在竹网框架上表面铺设土工布，并在土工布上进一步铺设集水砂垫层；

步骤(3)：自集水砂垫层往下插设竖向排水体；

步骤(4)：自外部向集水砂垫层埋设抽水管道，并延伸至极软淤泥层；

步骤(5)：在集水砂垫层表面进行多次填土，每次填土后进行动力击密；

步骤(6)：每次动力击密后，通过所述抽水管道将挤压出的水分排出，并快速消散由于填土荷载与动力击密荷载所造成的淤泥土的超孔隙水压力。

2.如权利要求1所述的极软淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述竹网式框架为竹质立体架构。

3.如权利要求1所述的极软淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述动力击密的能量依照填土次数能量不断加大，首次动力击密为最低能量的动力击密。

4.如权利要求1所述的极软淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述集水砂垫层的厚度为0.8～1.5m之间。

5.如权利要求1所述的极软淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述多次填土中，每次填土的厚度均为低于2m。

6.如权利要求1所述的极软淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述动力击密为强夯、碾压及其他压紧方式之一。

7.如权利要求1所述的极软淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述竖向排水体间隔均匀。

8.如权利要求7所述的极软淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述竖向排水体为排水板、砂井或排水管其中之一。

9.如权利要求1所述的极软淤泥快速加固的方法，其特征在于，所述抽水管道等间距设置。

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