CN111945702A - 一种大面积软弱地基加固桩体速排方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大面积软弱地基加固桩体速排方法，属于地基处理技术领域。本发明中，轻型井点管的主要作用是降低桩体周边土体含水量，在轻型井点管入土深度实现快速排水的同时，快速释放土体因振动而产生的超静孔隙水压力；通过速排桩体抽真空，对桩体周边土体产生一定的负压，使桩体周边淤泥质土在负压作用下，向桩体收缩，从而增强了土体的固结度，在上述多重效果作用下，土体的物理力学指标如孔隙比、含水率、压缩模量都可以得到改变。

Description

一种大面积软弱地基加固桩体速排方法
技术领域
本发明涉及地基处理技术领域，尤其涉及一种大面积软弱地基加固桩体速排方法。
背景技术
目前，沿海地区采用吹填方法达到围海造地的目的，常通过施打振动挤密砂桩的方法进行地基加固处理，由于吹填场地地况复杂，特别是下卧层淤泥地质深厚，其淤泥埋深达20m，在振激扰动的条件下，土体产生超静孔隙压力大。根据郎肯土压力计算土体压力随深度而加大，而在振动挤密砂桩施工过程中因对土体振击扰动产生的土体孔隙水压力增大，极易产生断桩、缩颈等工程事故，因此在深厚淤泥层采用振动挤密砂桩失败案例较多，挤密砂桩工艺应用于深层淤泥加固受到限制。
究其主要原因，土体深层的土压力及淤泥经振动后土体产生的超静孔隙水压力，以及地下水位等多种原因综合，使得挤密砂桩无法形成完整桩体，由于土压力对振动挤密砂桩产生的压力在土体内是不规则的，所以振动挤密砂桩的完整性、一体性得不到有效的保证，从而设计所需的承载力、挤密效果同样得不到保证。
现有在振动砂桩成桩过程中采用在管内置一柱状锤，边制桩边夯击的方法进行软弱地基加固，虽然满足了桩体的整体效果，并采用管井降水或在桩体周边设置分层井点，以实现淤泥液化过程中降低含水率。但效果并不理想，桩体周边土体物理力学指标改善不理想。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大面积软弱地基加固桩体速排方法。本发明设置轻型井点管，降低桩体周边土体含水量，砂桩包裹轻型井点管进行降水，达到改变淤泥质土的物理力学指标的效果。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种大面积软弱地基加固桩体速排方法，包括以下步骤：
大面积软弱地基砂桩制桩完成后，在所述大面积软弱地基砂桩的砂桩体部位设置轻型井点管；
在所述轻型井点管的管壁制作滤水孔后，利用滤网对所述滤水孔进行包裹，形成排水桩体；
在所述大面积软弱地基砂桩的顶部布置砼井点靴，将所述排水桩体与所述砼井点靴连接，形成速排桩体；
通过所述速排桩体对所述大面积软弱地基进行真空降水。
优选地，所述轻型井点管为聚氯乙烯管、尼龙管或铁管。
优选地，所述轻型井点管的直径为32～50mm。
优选地，所述滤水孔的直径为10～15mm，孔间距为100～200mm。
优选地，用铁丝将所述滤网包裹滤水孔。
优选地，所述滤网为尼龙滤网。
优选地，所述砼井点靴为椎形。
优选地，所述椎形的靴面直径为100～600mm。
优选地，所述排水桩体与所述砼井点靴通过铁管连接。
优选地，所述速排桩体的顶部依次与连接管、支管、总管和真空泵连接。
本发明提供了一种大面积软弱地基加固桩体速排方法，包括以下步骤：大面积软弱地基砂桩制桩完成后，在所述大面积软弱地基砂桩的砂桩体部位设置轻型井点管；在所述轻型井点管的管壁制作滤水孔后，利用滤网对所述滤水孔进行包裹，形成排水桩体；在所述大面积软弱地基砂桩的顶部布置砼井点靴，将所述排水桩体与所述砼井点靴连接，形成速排桩体；通过所述速排桩体对所述大面积软弱地基进行真空降水。本发明中，轻型井点管的主要作用是降低桩体周边土体含水量，在轻型井点管入土深度实现快速排水的同时，快速释放土体因振动而产生的超静孔隙水压力；通过速排桩体抽真空，对桩体周边土体产生一定的负压，使桩体周边淤泥质土在负压作用下，向桩体收缩，从而增强了土体的固结度，在上述多重效果作用下，土体的物理力学指标如孔隙比、含水率、压缩模量都可以得到改变。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、快速降低桩体周边土体含水率
现有的振动挤密砂桩及管内夯实砂桩，降水工艺均采用管井降水或分层井点降水，由于降水布置间距不合理，因此产生桩间土局部或大部土体含水率仍然较大，土体的物理力学指标改变不大，是因为土体振激扰动后，形成了无规律超静孔隙压力，特别是深层淤泥质土经扰动后成流塑状态，在排水的过程中极易对管井或井点产生涂抹作用，使滤水孔堵塞造成抽水无效。而本发明则是将轻型井点管设置在砂桩点中间，利用砂桩的渗透系数大和有效的过滤作用，避免了下卧深层流塑状淤泥对井点的涂抹，且砂桩的直径一般为600～800mm，因此对砂桩体周边土体的降水更直接。
2、快速消散深层土体孔隙压力
现有技术中，振动挤密砂桩通过振动成孔，灌入砂料后振动拔管，多次重复对下卧层土体产生扰动，通过井点降水或管井降水很难消散振动后土体产生的孔隙压力，特别是在井壁被淤泥涂抹的条件下，其超静孔隙压力消散需很长时间，因此土体无法得到稳定。而本发明通过在砂桩点设置轻型井点管，既能扩大降水有效范围，又能使孔隙压力通过真空抽水而快速释放，使得扰动后的土体得到快速恢复稳定，为加快建设工期创造条件。
3、快速固结桩体周边土体
现有的振动挤密砂桩工艺，对桩体周边的破坏作用是不可估量的，所以失败案例较大，实际上振动砂桩入土后周边土体需很长一段时间才能得到强度，其原因与激振对不同的土体所产生的振幅和频率有很大的关系，但由于地质结构复杂，理论计算很难确定其影响范围。而本发明在砂桩中设置轻型井点管，除能加快降低桩体周边土体含水率及快速消散周边土体超静孔隙压力外，通过井点抽真空，对桩体周边土体产生一定的负压，使桩体周边淤泥质土在负压作用下，向桩体收缩，从而增强了土体的固结度，在这多重效果下，土体的物理力学指标如孔隙比、含水率、压缩模量都可以得到改变。
且本发明不仅施工步骤简单，施工周期短，成本低，还可通过管井降水结合振动挤密砂桩工艺使需加固范围内的地基土承载力特征值成倍提高，从而改***土的物理力学指标，适用于任何性质的软土进行加固处理，其加固层厚可达20～30m。
附图说明
图1为本发明提供的大面积软弱地基加固桩体速排方法的示意图，其中①为砼井点靴，②为轻型井点管，③为砂桩，④为连接管，⑤为支管，⑥为总管，⑦为真空泵，⑧为真空泵排水口；
图2为砼井点靴与铁管的结构示意图；
图3为砼井点靴与速排桩体的结构示意图；
图2和3中，①-1为椎形砼井点靴，①-2为铁管，②-1为滤水孔，②-2为轻型井点管。
具体实施方式
本发明提供了一种大面积软弱地基加固桩体速排方法，包括以下步骤：
大面积软弱地基砂桩制桩完成后，在所述大面积软弱地基砂桩的砂桩体部位设置轻型井点管；
在所述轻型井点管的管壁制作滤水孔后，利用滤网对所述滤水孔进行包裹，形成排水桩体；
在所述大面积软弱地基砂桩的顶部布置砼井点靴，将所述排水桩体与所述砼井点靴连接，形成速排桩体；
通过所述速排桩体对所述大面积软弱地基进行真空降水。
本发明在大面积软弱地基砂桩制桩完成后，在所述大面积软弱地基砂桩的砂桩体部位设置轻型井点管。在本发明中，所述砂桩制桩优选为利用砂桩机振动挤密砂桩制桩。本发明对所述振动挤密砂桩制桩的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法即可。
在本发明中，所述轻型井点管优选为聚氯乙烯管(PVC管)、尼龙管或铁管。在本发明中，所述轻型井点管优选插在砂桩体中。
在本发明中，所述轻型井点管的直径优选为32～50mm。
在本发明中，所述轻型井点管的入土深度优选根据地质条件设置或根据砂桩入土深度确定。
本发明在所述轻型井点管的管壁制作滤水孔后，利用滤网对所述滤水孔进行包裹，形成排水桩体。在本发明中，所述制作优选为打孔，本发明对所述打孔的具体操作没有特殊的限定。
在本发明中，所述滤水孔的直径优选为10～15mm，孔间距优选为100～200mm。在本发明中，所述滤水孔的设置长度优选根据桩体周边的地质条件，以设置在渗透系数较小的土层为主，更优选为在土体渗透系数为K≤10-4的土层中，可以增加真空缺水的效果；对于K≥10-4的粉质粘土、砂性土优选不设置滤水孔。
在本发明中，所述滤网优选为尼龙滤网，所述尼龙滤网的孔径优选为80～120目，更优选为100目，选用原则优选根据土质条件确定，对于粉质粘土和砂性土，优选选用80～100目的尼龙滤网，对于淤泥质土，优选采用120目的尼龙滤网。
在本发明中，优选用铁丝将所述滤网包裹滤水孔。在本发明中，所述包裹的层数优选为2～3层。所述包裹完成后，本发明优选用铁丝将所述尼龙滤网绑紧。
在本发明中，无滤水孔部分无需用滤网包裹。
本发明在所述大面积软弱地基砂桩的顶部布置砼井点靴，将所述排水桩体与所述砼井点靴连接，形成速排桩体。
在本发明中，所述砼井点靴优选为椎形。在本发明中，所述椎形的作用是减小入土阻力。在本发明中，所述砼井点靴优选就地挖坑进行浇注，本发明对所述浇注的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可，在本发明的具体实施例中，就地挖坑进行浇注后，根据砼养护规范28天后使用或砼井点靴级配按C30配比后使用。
在本发明中，所述椎形的靴面直径优选为100～600mm。
在本发明中，所述排水桩体与所述砼井点靴优选通过铁管连接。在本发明中，所述铁管的作用是连接轻型井点管，并作为井点下封闭端。在本发明中，所述铁管的直径优选为30～50mm。图2为砼井点靴与铁管的结构示意图，其中，①-1为椎形砼井点靴，①-2为铁管。在本发明的具体实施例中，优选为在砂桩机完成砂桩制桩后，即在砂桩的顶部中心位置布置砼井点靴，移动振动插板机，将振动管对准砼井点靴顶就位，提起振动管后，将轻型井点管反***振动管内，根据入土深度连接所需长度的轻型井点管(例如现有PVC管为4m/根，如需入土20m，则连接5根)，然后将轻型井点管下端***砼井点靴上的铁管，并用铁丝绑紧。启动插板机将轻型井点管***所需深度(现有插板机最大入土深度为25m)，然后提起振动管，轻型井点管留置在砂桩体内，完成井点布置。
图3为砼井点靴与速排桩体的结构示意图，其中①-1为椎形砼井点靴，①-2为铁管，②-1为滤水孔，②-2为轻型井点管。
得到速排桩体后，本发明通过所述速排桩体对所述大面积软弱地基进行真空降水。
在本发明中，所述速排桩体的顶部优选依次与连接管、支管、总管和真空泵连接。在本发明中，所述总管优选为直径500mm的PVC管。
图1为本发明提供的大面积软弱地基加固桩体速排方法的示意图，其中①为砼井点靴，②为轻型井点管，③为砂桩，④为连接管，⑤为支管，⑥为总管，⑦为真空泵，⑧为真空泵排水口。下面结合图1对本发明提供的大面积软弱地基加固桩体速排方法进行说明，轻型井点管②设置在砂桩③的桩体上，间距根据砂桩点位布置，形成轻型井点降水网格，并连接降水***进行真空降水，轻型井点管②下端设置椎形砼井点靴①，轻型井点管②的顶部通过连接管④连接支管⑤，支管⑤连接总管⑥，总管⑥连接真空泵⑦的吸水口组成群井降水网络，开启真空泵，检查真空密封性能，抽出的地下水通过真空泵排水口⑧排出土体。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的大面积软弱地基加固桩体速排方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
针对大面积软弱地基，在已经完成的振动挤密砂桩的桩体上，设置轻型井点管(直径为32mm的PVC管)。
在轻型井点管的管壁上打孔形成滤水孔(滤水孔设在土体渗透系数K≤10-4以上的土层)，滤水孔直径为10mm，孔间距为100mm，滤水孔设置长度根据桩体周边的地质条件，以设置在渗透系数较小的土层为主，对夹层土，则可根据夹层的位置隔层设计。
滤水孔完成后，在滤水孔部分用100目尼龙滤网包裹3层，并用铁丝将尼龙滤网绑紧；无滤水孔部分则无需用滤网包裹。
制作砼井点靴：砼井点靴为椎形(如图2)，上部直径100mm，就地挖坑进行浇注，根据砼养护规范28天后使用，在制作砼井点靴时***直径30mm的铁管。
在砂桩机完成砂桩制桩后，即在砂桩顶部中点布置砼井点靴，移动振动插板机，将振动管对准砼井点靴顶就位，提起振动管后，将轻型井点管反***振动管内，根据入土深度连接所需长度的井点管(现有PVC管为4m/根，如需入土20m，则连接5根)，然后将轻型井点管下端***砼井点靴上铁管，并用铁丝绑紧。启动插板机将轻型井点管***所需深度(现有插板机最大入土深度为25m)，然后提起振动管，轻型井点管留置在砂桩体内，完成井点布置。图3为砼井点靴与速排桩体的结构示意图，其中①-1为椎形砼井点靴，①-2为铁管，②-1为滤水孔，②-2为轻型井点管。
下落振动插板机的振动管，垂直对准砼井点靴，即可开启振动，将已连接轻型井点管的砼井点靴打入所需深度即形成速排桩体。
连接轻型井点网格进行真空降水：速排桩体的顶部依次与连接管、支管、总管和真空泵连接，总管为直径500mm的PVC管，通过以上步骤，需加固处理的区域在完成砂桩后即在砂桩体中置入降水井点，数个降水井点通过连接总管，总管连接真空泵，进行真空降水。
对比例1
处理对象为实施例1中的大面积软弱地基，不进行真空降水。
对比例2
处理对象为实施例1中的大面积软弱地基，进行砂桩体外真空降水。
在原为淤泥、淤泥质粘土的场地采用不同的降水方式，处理后土层的土工试验结果如表1所示，表1表明：该土层的含水率、孔隙比、液限值均有所下降，下降比例分别为43.6％、41.2％、40.1％，说明不同的降水方式对土层的物理力学指标提高不同，在桩体中降水的方法(即实施例1)对土体的物理力学指标效果明显优于其他降水方法。
表1实施例1、对比例1～2的真空降水技术测试结果
技术指标 对比例1 对比例2 实施例1
含水率w(％) 70.7 53.4 44
孔隙比e 1.742 1.283 1.060
液限ω(％) 1.62 1.27 1.17
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大面积软弱地基加固桩体速排方法，其特征在于，包括以下步骤：
大面积软弱地基砂桩制桩完成后，在所述大面积软弱地基砂桩的砂桩体部位设置轻型井点管；
在所述轻型井点管的管壁制作滤水孔后，利用滤网对所述滤水孔进行包裹，形成排水桩体；
在所述大面积软弱地基砂桩的顶部布置砼井点靴，将所述排水桩体与所述砼井点靴连接，形成速排桩体；
通过所述速排桩体对所述大面积软弱地基进行真空降水。
2.根据权利要求1所述的大面积软弱地基加固桩体速排方法，其特征在于，所述轻型井点管为聚氯乙烯管、尼龙管或铁管。
3.根据权利要求1或2所述的大面积软弱地基加固桩体速排方法，其特征在于，所述轻型井点管的直径为32～50mm。
4.根据权利要求1所述的大面积软弱地基加固桩体速排方法，其特征在于，所述滤水孔的直径为10～15mm，孔间距为100～200mm。
5.根据权利要求1所述的大面积软弱地基加固桩体速排方法，其特征在于，用铁丝将所述滤网包裹滤水孔。
6.根据权利要求1或5所述的大面积软弱地基加固桩体速排方法，其特征在于，所述滤网为尼龙滤网。
7.根据权利要求1所述的大面积软弱地基加固桩体速排方法，其特征在于，所述砼井点靴为椎形。
8.根据权利要求7所述的大面积软弱地基加固桩体速排方法，其特征在于，所述椎形的靴面直径为100～600mm。
9.根据权利要求1所述的大面积软弱地基加固桩体速排方法，其特征在于，所述排水桩体与所述砼井点靴通过铁管连接。
10.根据权利要求1所述的大面积软弱地基加固桩体速排方法，其特征在于，所述速排桩体的顶部依次与连接管、支管、总管和真空泵连接。
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