CN102817348B - 新近吹填淤泥地基处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑物基础领域，具体为一种新近吹填淤泥地基处理方法。一种新近吹填淤泥地基处理方法，包括浅层真空降水联合预压、真空联合堆载预压和复合地基三个阶段，其特征是：按如下步骤依次进行：在浅层真空降水联合预压时，按如下步骤进行地基处理：a.分区；b.铺设真空降水联合预压垫层；c.铺膜；d.抽真空；在真空联合堆载预压时，按如下步骤进行地基处理：a.铺设排水板；b.铺膜；c.真空联合堆载预压；d.低能量强夯或冲击碾压；在复合地基时，采用常规复合地基方法。本发明施工安全，施工周期短，地基处理效果好，施工成本低，特别适合于含水量特别高，强度极低，且吹填之后需马上进行地基处理的吹淤造地工程。
Description
技术领域
本发明涉及建筑物基础领域，具体为一种新近吹填淤泥地基处理方法。
背景技术
当前对新近吹填淤泥这种高含水量、强度几乎为零的土体的处理流程是：在吹填完成后，先晾晒一段时间（通常为一年以上），以使吹填淤泥表层形成一定的强度后，然后铺设荆芭等形成施工垫层，待人与机械可以进场后，开始进行地基处理。地基处理方法主要有属于排水固结技术的堆载预压法、真空预压法，以及改进的真空预压法，如无砂垫层真空预压法（或称直排式真空预压法）、低位真空预压法等。
采用这些技术施工需要满足机械能够进场的条件才可实施，而且造价高、工期长。具体而言，传统的吹填淤泥地基处理技术存在以下几点不足：1. 适应性差：场地虽经一段时间晾晒后，人与机械可以勉强进场，但表层的硬壳层极易发生扰动破坏，给施工安全带来极大隐患；2. 施工周期长：需要1～2年甚至更长的时期，无法适应周期紧迫的现代化施工要求；3. 资源难以配置：施工时需要垫铺砂垫层，但通常情况下吹填淤泥的区域砂资源非常宝贵，难以满足施工要求，处理效果大打折扣；4. 地基处理效果难以保证：由于吹填淤泥含水量高、沉降大，排水通道一旦堵塞，则有可能导致地基处理失效，且后期补救困难。
其他施工方法如高真空击密法，虽然用于吹填土具有显著效果，但较难适应粘粒含量过高的吹填淤泥场合。
另外当前几乎所有的地基处理方法都追求一步到位，认为这样可以节省投资、工期等，但新近吹填淤泥有其特殊性，其含水量特别大（可达200%～300%），相应的沉降也特别大，排水通道不但极易被涂抹，而且必然会产生弯曲、扭结等现象，从而影响其排水效果，另外土体的含水量降到一定程度后，再往下降困难加大，故一步到位很难达到处理效果。为此有必要根据新近吹填淤泥各阶段的土性特点，分阶段进行地基处理。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种施工方便、地基强度增长较快、施工成本低的处理方法，本发明公开了一种新近吹填淤泥地基处理方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种新近吹填淤泥地基处理方法，解决当前吹填淤泥必须经过晾晒之后方可处理的弱点，可做到淤泥在吹填结束后可立即进行加固处理。包括浅层真空降水联合预压、真空联合堆载预压和复合地基三个阶段。
本发明的特征是：按如下步骤依次进行：
在浅层真空降水联合预压时，按如下步骤进行地基处理：
a. 分区：将待处理区域分区，每一分区单元的面积为10000m2～20000m2，相邻的分区单元之间通过架设浮桥隔开；
b. 铺设浅层真空降水联合预压垫层：
在陆地上将波纹渗水管在水平方向上构成纵横交错的网状结构，波纹渗水管的相交处用二通弯头或三通接头连接，波纹渗水管的管径为50mm～70mm，相邻波纹渗水管之间的间距约为30m；波纹渗水管形成主排水管；一个主排水管路的面积约900m2；
在主排水管道中间再铺设波纹滤管，波纹滤管在水平方向上也构成纵横交错的网状结构，波纹滤管的相交处用三通接头或四通接头连接，波纹滤管的管径为40mm～60mm，相邻波纹滤管之间的间距为2m～3m；波纹滤管形成次排水管；
将间距为1.0m～1.5m左右水平铺设的塑料排水板和波纹渗水管及波纹滤管紧密缠绕，水平排水板布置于主、次排水管的底部；
在每根水平布置的主、次排水管中间，通过三通布置竖向波纹渗水管，竖向渗水管的长度为1.5m～2.0m，渗水管的底部用土工布封底，从而形成一个立体的浅层真空降水联合预压垫层，垫层上再通过一个三通预留出膜口；
将整个浅层真空降水联合预压垫层铺设到已绑扎好的一张土工格栅上，并与土工格栅用扎丝紧密相连；
在陆地上预铺一张已连接好的约为1100m2的编织布，将已绑扎好的浅层真空降水联合预压垫层铺设到编织布上，并用小刀在编织布上割开缺口，以便于将竖向波纹渗水管***；
在编织布的边角绑扎绳子，用人工在围堤或浮桥上将铺设有浅层真空降水联合预压垫层的编织布直接铺在泥面上；
这样一个面积约为900m2的浅层真空降水联合预压垫层就可直接铺设到泥面上，每一个面积为10000m2～20000m2的分区需要12～25个垫层；
以上操作基本上都在陆上作业，相对于在泥面上操作，既减小对原吹填淤泥的扰动，又可大大降低劳动强度，避免人陷入淤泥的风险。
c. 铺膜：在陆地上自下而上依次铺设一层无纺土工布、两层真空膜和一层无纺土工布，其面积与每个垫层的编织布面积相当，约为1100m2，用人工在围堤或浮桥上将自下而上铺设的一层无纺土工布、两层真空膜和一层无纺土工布铺设在浅层真空降水联合预压垫层上，在两层真空膜的边缘处连接好垫层上的出膜装置，并做好相邻搭接处的密封工作；
d. 抽真空：在不间断抽真空约持续30天后，在真空泵出水困难、待处理区域的场地沉降量大于计算沉降量的80%以上、地基承载力特征值不低于15kPa、且待处理区域的地基含水量接近60%时，在待处理区域上吹填1m厚的细中砂以形成砂垫层，继续抽真空约30天，在待处理区域的场地沉降稳定后，第一阶段浅层真空降水联合预压结束；
浅层真空降水联合预压阶段通过水平铺设塑料排水板和土工织物，通过真空预压在原吹填土浅层形成一个硬壳层（可达2m～3m），将原吹填土的土性指标达到接近常规软土地基的水平，使人和施工机械能够进场；
在真空联合堆载预压时，按如下步骤进行地基处理：
a. 铺设竖向排水板：在砂垫层上按0.5m～1m的间距垂直***塑料排水板，塑料排水板的***深度至待处理区域的海底淤泥层，对吹填淤泥和原海底软土层同时进行加固，塑料排水板的一端弯进砂垫层中；
b. 铺膜：在待处理区域的砂垫层上依次铺设一层无纺土工布、两层真空膜和一层无纺土工布，在两层真空膜的边缘处安装好出膜装置，间或启用浅层真空降水联合预压阶段的真空预压***，进行多级真空预压；
c. 真空联合堆载预压：在抽真空约30天后，开始堆载以实施真空联合堆载预压，采用场平填土作为加载***进行堆载，堆载高度至场平设计标高以上1m处；
d. 低能量强夯或冲击碾压：真空联合堆载预压约60天后，待加固土体的固结度不低于80%时，停止抽真空，在场平填土的表层进行低能量强夯或冲击碾压，以使填土达到压实度要求。
真空联合堆载预压阶段，采用多级真空联合堆载预压和强夯的方法，在第一阶段的基础上，通过竖向插板，再次进行真空预压，并将后续的场平填土作为堆载预压料，进行真空联合堆载预压，最后再进行强夯处理，这样可使常规软土地基处理成承载力特征值达到100kPa～120kPa左右的地基，对于一般的建、构筑物，至第二阶段时，基本上已经能满足其地基承载力要求。
所述的吹填淤泥地基处理方法，其特征是：在真空联合堆载预压时的b. 铺膜步骤时，在两层真空膜的边缘处安装好出膜装置后，在启用真空预压阶段的真空预压***的同时，也启用砂垫层上的真空预压***进行抽真空压膜，进行多级真空预压。
述的吹填淤泥地基处理方法，其特征是：对于沉降及地基承载力要求极高的地基，如机场跑道、精密机床基础等，仅进行前两阶段的地基处理尚不能满足其建设用地要求，此时需对该区域地基进行第三阶段复合地基处理，复合地基处理适用于对地基承载力要求特别高的建、构筑物等，将100kPa～120kPa左右的地基处理成特殊要求的地基，复合地基阶段采用复合地基的方式进行处理，如强夯碎石墩等。
所述的吹填淤泥地基处理方法，其特征是：在待处理区域旁挖设污水沉淀池，在地基处理时抽出来的污水先汇集到污水沉淀池，待地基处理结束后污水沉淀池中的污水沉淀分层后，上层的水排放至海域，沉淀下的颗粒经石灰拌合进行固化处理后作为地基。这样保证地基处理达到环保要求，污水不直接排放到海域。
本发明施工安全、施工周期短、地基处理效果好、施工成本低，特别适合于含水量特别高，强度极低，且吹填之后需马上进行地基处理的吹淤造地工程。
本发明的有益效果是：
1. 本技术创新性地提出了“浅层真空造壳、真空联合预压、复合地基增强”分阶段地基处理新思路，针对新近吹填淤泥的特点，提出了不同阶段地基处理的要点，在短时间内即可将新近吹填的淤泥处理成常规的淤泥质土，然后继续处理成常规土体，最后有针对性将土体处理成符合上部荷载要求的地基；
2. 本方案采用浅层真空降水联合预压技术，结合了降水预压与真空预压的优点，能够快速排出吹填淤泥中的孔隙水，缩短地基强度增长的时间，极大地节省工期。本方案所采用的处理方法，关键在整个吹填土区域形成了一个立体的抽气排水体系，较好地解决了真空度沿深度方式的衰减，缩短了吹填淤泥中孔隙水的排水距离，从而大大缩短了淤泥中水的排出时间；
3. 水平排水板与渗水管直接相连，通过缠绕方式将二者紧密相连，无需采用砂垫层。与砂垫层相比，节约了大量的中粗砂，大大节约了工程造价，特别是在砂资源缺乏的区域，该技术更有很大的优势。而且由于新近吹填淤泥形成后的地基强度很差，即使铺砂也会沉入淤泥中，造成砂资源的极大浪费；
4. 在真空膜上吹填细中砂，细中砂既可以作为第一阶段地基处理的堆载料，又可以作为第二阶段地基处理的水平排水通道，并由于砂垫层的扩散作用，通过吹填砂垫层，在较短的时间内人与机械即可进场施工，大大减小人工量。
5. 吹填淤泥经过浅层造壳形成一个2.0m～2.5m左右的硬壳层后再竖向插板，并继续真空联合堆载预压，不仅可解决塑料排水板弯折、涂抹而造成的排水不畅，而且可以将原海域软土一并进行处理。由于第二阶段采用机械施打塑料排水板，相比第一阶段就开始水上插设排水板或人工插板，其施工速度大大提高，根据现场实况，可在薄膜上进行堆载或堆水进行预压，这样可进一步加快土体的固结。
6. 多级真空联合预压，作用可以叠加，抽气排水机理明确，可加强地基处理效果，缩短工期；
7. 材料价格低廉，本方案中的主材为波纹滤管、塑料排水板和硬质塑料网，这些均为廉价材料，以5m高的吹填土为例，其材料费用不足40元人民币/m2，本方案中主要的费用为抽气排水所用的电费以及上部堆载所需费用，相对于其它地基处理方法，造价上只增加不到15元人民币/m2；
8. 适用地基不均匀变形能力强，本方案中主要排水通道为塑料排水板与波纹渗水管，其适应变形能力均很强，渗水管可紧密地套在四通或三通管上，接口处通过拧紧丝口、加管口胶带等办法进行密封，由于以上措施，几乎不会出现排水通道脱节的现象；
9. 防淤堵能力强，通过在排水通道外部包裹土工织物，既能让水、气通过，又能防止细颗粒进入排水通道，塑料排水将两端的滤膜反向包裹，也能防止塑料排水板淤堵，从而保证排水通道的通畅性；
10. 可进行雨季施工，在第一阶段，雨水还可作为一种荷载对地基进行预压；
11. 通过沉淀池的缓冲，泥水不直接入海，利于保护海域环境及达到环保要求。
12. 本发明中的浅层真空降水联合堆载预压垫层的制作可在陆地上完成，避免直接在吹填淤泥上操作所带来的土体扰动，达到减小劳动强度、降低安全隐患的目的。
附图说明
图1是本发明中待处理区域分区时的示意图；
图2是本发明中待处理区域铺设浅层真空降水联合预压垫层时的纵向示意图；
图3是本发明中待处理区域铺设浅层真空降水联合预压垫层时的俯视示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种吹填淤泥地基处理方法，包括浅层真空降水联合预压、真空联合堆载预压和复合地基三个阶段，其特征是：按如下步骤依次进行：
在真空预压时，按如下步骤进行地基处理：
a. 分区：将待处理区域1分区，如图1所示，每一分区单元11的面积为10000m2～20000m2，在分区单元11之间架设浮桥22；浮桥22可采用毛竹杆和竹排组成，浮桥22用于堆放机械设备、管线及行人通道等；
b. 铺设浅层真空降水联合预压垫层：
在陆地上将波纹渗水管41在水平方向上构成纵横交错的网状结构，波纹渗水管41的相交处用二通弯头或三通接头连接，波纹渗水管41的管径为50mm～70mm，相邻波纹渗水管之间的间距约为30m；波纹渗水管41形成主排水管；一个主排水管路的面积约900m2；
在主排水管道中间再铺设波纹滤管42，波纹滤管42在水平方向上也构成纵横交错的网状结构，波纹滤管42的相交处用三通接头或四通接头连接，波纹滤管42的管径为40mm～60mm，相邻波纹滤管42之间的间距为2m～3m；波纹滤管42形成次排水管；
将间距为1.0m～1.5m左右水平铺设的塑料排水板3和波纹渗水管41及波纹滤管紧密缠绕，水平排水板布置于主、次排水管的底部；
在每根水平布置的主、次排水管中间，通过三通布置竖向波纹渗水管43，竖向渗水管的长度为1.5m～2.0m，渗水管的底部用土工布封底，从而形成一个立体的浅层真空降水联合预压垫层，垫层上再通过1个三通预留出膜口；
将整个浅层真空降水联合预压垫层铺设到已绑扎好的一张土工格栅上，并与土工格栅用扎丝紧密相连；
在陆地上预铺一张已连接好的约为1100m2的编织布，将已绑扎好的浅层真空降水联合预压垫层铺设到编织布上，并用小刀在编织布上割开缺口，以便于将竖向波纹渗水管41***。
在编织布的边角绑扎绳子，用人工在围堤21或浮桥22上将铺设有浅层真空降水联合预压垫层的编织布直接铺在泥面上；
这样一个面积约为900m2的浅层真空降水联合预压垫层就可直接铺设到泥面上，每一个分区（面积为10000m2～20000m2）需要12～25个垫层。
以上操作基本上都在陆上作业，相对于在泥面上操作，既减小对原吹填淤泥的扰动，又可大大降低劳动强度，避免人陷入淤泥的风险。
c. 铺膜：在陆地上自下而上依次铺设一层无纺土工布、两层真空膜和一层无纺土工布，其面积与每个垫层的编织布面积相当，约为1100m2，边角绑扎绳子，用人工在围堤21或浮桥22上将自下而上铺设的一层无纺土工布、两层真空膜和一层无纺土工布铺设在浅层真空降水联合预压垫层上，在两层真空膜的边缘处连接好垫层上的出膜装置，并做好相邻搭接处的密封工作；
d. 抽真空：在不间断抽真空约持续30天后，在真空泵出水困难、待处理区域1的场地沉降量大于计算沉降量的80%以上、地基承载力特征值不低于15kPa、且待处理区域1的地基含水量接近60%时，在待处理区域1上吹填1m厚的细中砂以形成砂垫层，继续抽真空约30天，在待处理区域1的场地沉降稳定后，第一阶段浅层真空降水联合预压结束；
浅层真空降水联合预压阶段通过水平铺设塑料排水板和土工织物，通过真空预压在原吹填土表层形成一个硬壳层，将原吹填土的土性指标达到接近常规软土地基的水平，使人和简单机械能够进场，
在真空联合堆载预压时，按如下步骤进行地基处理：
a. 铺设排水板：采用普通插板机在砂垫层上按0.5m～1m的间距垂直***塑料排水板，塑料排水板的***深度至待处理区域的海底淤泥层，随后进行吹填淤泥和加固待处理区域的海底软土层，塑料排水板的一端弯进砂垫层中；
b. 铺膜：在待处理区域上依次铺设一层无纺土工布、两层真空膜和一层无纺土工布，在两层真空膜的边缘处安装好出膜装置，启用真空预压阶段的真空预压***，进行多级真空预压；
c. 在抽真空约30天后，开始堆载以实施真空联合堆载预压，由于在此之前，吹填土已经压缩了平均接近2m左右，可采用场平填土作为加载***进行堆载，堆载高度至场平设计标高以上1m处；
d. 真空联合堆载预压约60天后，待堆载的场平填土的固结度不低于80%时，停止预压，在场平填土的表层进行低能量强夯或冲击碾压；a. 铺设竖向排水板：在砂垫层上按0.5m～1m的间距垂直***塑料排水板3，塑料排水板3的***深度至待处理区域1的海底淤泥层，对吹填淤泥和原海底软土层同时进行加固，塑料排水板3的一端弯进砂垫层中；
b. 铺膜：在待处理区域1的砂垫层上依次铺设一层无纺土工布、两层真空膜和一层无纺土工布，在两层真空膜的边缘处安装好出膜装置，间或启用浅层真空降水联合预压阶段的真空预压***，进行多级真空预压；
c. 真空联合堆载预压：在抽真空约30天后，开始堆载以实施真空联合堆载预压，采用场平填土作为加载***进行堆载，堆载高度至场平设计标高以上1m处；
d. 低能量强夯或冲击碾压：真空联合堆载预压约60天后，待加固土体的固结度不低于80%时，停止抽真空，在场平填土的表层进行低能量强夯或冲击碾压，以使填土达到压实度要求。
真空联合堆载预压阶段，采用多级真空联合堆载预压和强夯的方法，在第一阶段的基础上，通过竖向插板，再次进行真空预压，并将后续的场平填土作为堆载预压料，进行真空联合堆载预压，最后再进行强夯处理，这样可使常规软土地基处理成承载力特征值达到100kPa～120kPa左右的地基，对于一般的建、构筑物，至第二阶段时，基本上已经能满足其地基承载力要求。
对于沉降及地基承载力要求极高的地段，仅进行前两阶段的地基处理尚不能满足其建设用地要求，此时需对该区域地基进行第三阶段复合地基处理，复合地基处理适用于对地基承载力要求特别高的建、构筑物等，将100kPa～120kPa左右的地基处理成特殊要求的地基，复合地基阶段采用复合地基的方式进行处理，如强夯碎石墩等。
另外为保证地基处理达到环保要求，污水不直接排放到海域，在待处理区域1的周边挖设几个污水沉淀池，在地基处理初期先将抽出来的污水汇集到污水沉淀池，待地基处理后期出水量较小时，污水沉淀池中的污水经过沉淀逐渐分层，上层较为清澈的水排放至海域，底部沉淀下的颗粒经过石灰拌合等方式进行固化处理后作为地基使用。
Claims (3)
1.一种新近吹填淤泥地基处理方法，即采用分阶段的方法对新近吹填淤泥进行加固，包括浅层真空降水联合预压、真空联合堆载预压和复合地基三个阶段，其特征是：
在浅层真空降水联合预压时，按如下步骤进行地基处理：
a. 分区：将待处理区域(1)分区，每一分区单元(11)的面积为10000m2～20000m2，相邻的分区单元(11)之间通过架设浮桥(22)隔开；
b. 铺设浅层真空降水联合预压垫层：
在陆地上将波纹渗水管(41)在水平方向上构成纵横交错的网状结构，波纹渗水管(41)的相交处用二通弯头或三通接头连接，波纹渗水管(41)的管径为50mm～70mm，相邻波纹渗水管之间的间距约为30m；波纹渗水管(41)形成主排水管；一个主排水管路的面积约900m2；
在主排水管道中间再铺设波纹滤管(42)，波纹滤管(42)在水平方向上也构成纵横交错的网状结构，波纹滤管(42)的相交处用三通接头或四通接头连接，波纹滤管(42)的管径为40mm～60mm，相邻波纹滤管(42)之间的间距为2m～3m；波纹滤管(42)形成次排水管；
将间距为1.0m～1.5m左右水平铺设的塑料排水板(3)和波纹渗水管(41)及波纹滤管紧密缠绕，水平排水板布置于主、次排水管的底部；
在每根水平布置的主、次排水管中间，通过三通布置竖向波纹渗水管(43)，竖向渗水管的长度为1.5m～2.0m，渗水管的底部用土工布封底，从而形成一个立体的浅层真空降水联合预压垫层，垫层上再通过1个三通预留出膜口；
将整个浅层真空降水联合预压垫层铺设到已绑扎好的一张土工格栅上，并与土工格栅用扎丝紧密相连；
在陆地上预铺一张已连接好的约为1100m2的编织布，将已绑扎好的浅层真空降水联合预压垫层铺设到编织布上，并用小刀在编织布上割开缺口，以便于将竖向波纹渗水管(43)***；
在编织布的边角绑扎绳子，用人工在围堤(21)或浮桥(22)上将铺设有浅层真空降水联合预压垫层的编织布直接铺在泥面上；
这样一个面积约为900m2的浅层真空降水联合预压垫层就可直接铺设到泥面上，每一个面积为10000m2～20000m2的分区需要12～25个垫层；
c. 铺膜：在陆地上自下而上依次铺设一层无纺土工布、两层真空膜和一层无纺土工布，其面积与每个垫层的编织布面积相当，约为1100m2，用人工在围堤(21)或浮桥(22)上将自下而上铺设的一层无纺土工布、两层真空膜和一层无纺土工布铺设在浅层真空降水联合预压垫层上，在两层真空膜的边缘处连接好垫层上的出膜装置，并做好相邻搭接处的密封工作；
d. 抽真空：在不间断抽真空约持续30天后，在真空泵出水困难、待处理区域(1)的场地沉降量大于计算沉降量的80%以上、地基承载力特征值不低于15kPa、且待处理区域(1)的地基含水量接近60%时，在待处理区域(1)上吹填1m厚的细中砂以形成砂垫层，继续抽真空约30天，在待处理区域(1)的场地沉降稳定后，第一阶段浅层真空降水联合预压结束；
在真空联合堆载预压时，按如下步骤进行地基处理：
a. 铺设竖向排水板：在砂垫层上按0.5m～1m的间距垂直***塑料排水板(3)，塑料排水板(3)的***深度至待处理区域(1)的海底淤泥层，对吹填淤泥和原海底软土层同时进行加固，塑料排水板(3)的一端弯进砂垫层中；
b. 铺膜：在待处理区域(1)的砂垫层上依次铺设一层无纺土工布、两层真空膜和一层无纺土工布，在两层真空膜的边缘处安装好出膜装置，间或启用浅层真空降水联合预压阶段的真空预压***，进行多级真空预压；
c. 真空联合堆载预压：在抽真空约30天后，开始堆载以实施真空联合堆载预压，采用场平填土作为加载***进行堆载，堆载高度至场平设计标高以上1m处；
d. 低能量强夯或冲击碾压：真空联合堆载预压约60天后，待加固土体的固结度不低于80%时，停止抽真空，在场平填土的表层进行低能量强夯或冲击碾压，以使填土达到压实度要求。
2.如权利要求1所述的吹填淤泥地基处理方法，其特征是：在第二阶段的真空联合堆载预压后，还进行复合地基加固。
3.如权利要求1或2所述的吹填淤泥地基处理方法，其特征是：在待处理区域(1)旁挖设污水沉淀池，在地基处理时抽出来的污水先汇集到污水沉淀池，待地基处理结束后污水沉淀池中的污水沉淀分层后，上层的水排放至海域，沉淀下的颗粒经石灰拌合进行固化处理后作为地基。
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