基于石笼墙加筋土以及强夯联合的软基处理方法与流程

本发明属于软土地基处理技术领域，涉及一种基于石笼墙加筋土以及强夯联合的软基处理方法。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，国家对基础设施建设的不断加大，我国高速公路、铁路建设取得了迅猛发展，软土地基问题日益突出，已成为影响工程质量，建设工期和工程造价的关键因素之一。传统的大面积软弱地基处理方法，主要有通过加大击实功来对软土进行深层密实处理的强夯法，利用加速软土的排水固结的预压法，利用桩将上部的荷载传递到持力层的成桩法，利用土工合成材料(土工格栅或土工格室)控制地基的不均匀沉降的加筋法，以及将以上方法进行组合的方法。山区沟谷地区的地势低，排水不畅，经过长期的积水，地基土常为具有高压缩性、低承载力、高液限等特点的软土，软土的分布不均匀、土性也较为复杂。同时，由于沟谷地区地理位置的特殊性，不利于机械的进出、原材料及电力的供应，不适于进行大规模的施工作业。虽然用于软土地基处理的方法有许多，但在对其进行治理时，采用上述传统方法因工期长、造价高、处理深度有限、工后沉降难以控制等原因，在处理山区软基的过程中效果并不明显。

技术实现要素：

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种既能提高地基承载力、减小地基不均匀沉降及沉降，又能够限制水平方向的隆起变形的基于石笼墙加筋土以及强夯联合的软基处理方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于石笼墙加筋土以及强夯联合的软基处理方法，包括以下步骤：

1)采用挖掘机开挖石笼墙导槽；所述石笼墙导槽呈正四边形布置；

2)将由石材密实充填的格网石笼下放入步骤1)所开挖的石笼墙导槽内，并砌成石笼墙；

3)用夯机分层夯实由石笼墙所围软土区的土体并至设计标高；

4)整平夯实处理后的土层表面，铺设土工合成材料加筋垫层，并将土工合成材料加筋垫层锚固入石笼墙内；

5)在石笼墙内灌注水泥砂浆，构成加固区，与地基土一起承担上部荷载。

作为优选，本发明所提供的方法在步骤5)之后还包括：

6)待灌注完成6-9天后，采用静载荷试验检验加固效果，待承载力满足设计要求后，进行上部工程施工。

作为优选，本发明所采用的步骤3)的具体实现方式是：

在由石笼墙所围软土区中，用夯机第一次夯击由石笼墙所围软土区的土体至控制深度后，向夯坑内填土，将夯坑填满后进行第二次夯击；待第二次夯击的夯坑深度达到控制深度后，再向夯坑内填满土，然后进行第三次夯击，以此夯实方式直至达到设计标高。

作为优选，本发明所采用的土工合成材料加筋垫层分层间隔碎石双向铺设在整平夯实处理后的土层表面，并锚固入石笼墙内。

作为优选，本发明所采用的土工合成材料加筋垫层的厚度取400～500mm。

作为优选，本发明所采用的步骤4)中锚固的具体实现方式是：在土工合成材料加筋垫层的端头锚固处，将土工合成材料加筋垫层中所采用的土工合成材料以反包回折的方式进行锚固，布设锚固钢筋。

作为优选，本发明所采用的土工合成材料加筋垫层中所采用的碎石的粒径是20-50mm，碎石中含泥量不大于5％。

作为优选，本发明所采用的步骤5)中所采用的水泥砂浆是m30砂浆。

本发明的优点是：

本发明提供了一种基于石笼墙加筋土以及强夯联合的软基处理方法，该方法包括1)采用挖掘机开挖石笼墙导槽；石笼墙导槽呈正四边形布置；2)将由石材密实充填的格网石笼下放入步骤1)所开挖的石笼墙导槽内，并砌成石笼墙；3)用夯机分层夯实由石笼墙所围软土区的土体并至设计标高；4)整平夯实处理后的土层表面，铺设土工合成材料加筋垫层，并将土工合成材料加筋垫层锚固入石笼墙内，并砌成石笼墙；5)在石笼墙内灌注水泥砂浆，构成加固区，与地基土一起承担上部荷载。本发明包括具有较大的刚度的石笼墙，能将上部建、构筑物的荷载传递到持力层，同时，石笼内以碎石为代表的散体材料形成良好的排水通道，能够加速软基排水固结，有效提高地基承载力；夯锤自由落体产生冲击型动荷载对土体做功，加速软土孔隙水排出，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度；土工合成材料在其中起到类似抗拉膜的作用，具有较高的抗拉强度和抗变形能力，提高其稳定性，并对荷载具有均匀扩散传递和控制地基不均匀沉降的作用，以控制地基的沉降和不均匀沉降，减小水平方向位移，增加地基的极限承载能力；石笼墙体的多孔隙性和外包格笼包覆、约束和加筋作用。总的来说，本发明具有承载、排水、强夯、加筋等综合效能，既能提高地基承载力，减小地基不均匀沉降及沉降，又能够限制水平方向的隆起变形。同时，石笼墙与土工合成材料(土工格栅或土工格室)加筋垫层共同构成比较完善的排水体系，有利于加速施夯场地的土体排水固结，有效提高地基承载力。并且预先做好石材密实充填的格网石笼，施工机械化程度高，劳动强度小，效率高，可缩短工期。本发明处理山区深厚软土地基，更具有技术和经济优势，可有效地控制沉降，显示了其良好的应用前景，目前尚无关于基于石笼墙加筋土以及强夯联合的软基处理方法方案的报道，本发明可主要用于对沉降控制要求较高的大面积软弱地基，如大型油罐地基、高速公路、铁路、机场软土地基处理。

附图说明

图1是基于本发明所提供的基于石笼墙加筋土以及强夯联合的软基处理方法所采用的石笼墙的剖面结构示意图；

图2是基于本发明所提供的基于石笼墙加筋土以及强夯联合的软基处理方法所采用的石笼墙的俯视结构示意图；

图3以及图4分别是本发明所提供的基于石笼墙加筋土以及强夯联合的软基处理方法的案例具体施工图；

图中

1-石笼墙，2-夯实软土，3-碎石加筋垫层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的技术方案进行详细说明，但本发明并不仅限于以下方式：

本发明是一种基于石笼墙加筋土以及强夯联合的软基处理方法，在满足有效控制地基沉降及不均匀沉降的基础上，又能够限制水平方向的隆起变形。同时，石笼墙与土工合成材料(土工格栅或土工格室)加筋垫层共同构成比较完善的排水体系，有利于加速施夯场地的土体排水固结，有效提高地基承载力。

参见图1以及图2，一种基于石笼墙加筋土以及强夯联合的软基处理方法，主要应用于对沉降控制要求较高的大面积软弱地基，如大型油罐地基、高速公路、铁路、机场软土地基处理，包括：

1)采用挖掘机开挖石笼墙导槽，正四边形开挖布置；

2)将石材密实充填的格网石笼下放入导槽内，并砌成石笼墙；

3)用夯机分层夯实石笼墙所围软土区土体到设计标高(根据需要，如软土中孔隙水在夯击作用下在石笼区域汇集则在石笼墙导槽中进行排水)；

4)整平夯实处理后的土层表面，铺设土工合成材料(土工格栅或土工格室)加筋垫层，并锚固入石笼墙内；

5)向石笼墙内的碎石空隙灌注水泥砂浆，构成加固区，与地基土一起用于承担上部荷载；

6)待灌注完成6-9天后，采用静载荷试验检验加固效果，待承载力满足设计要求后，进行上部工程施工。

导槽开挖宽度，采用合适挖斗型号的挖掘机开挖，一般为挖掘机的挖斗宽度(400mm～800mm)，或挖掘机的挖斗宽度的模数。其中，沟槽开挖深度根据地基承载力要求通过载荷试验确定。沟槽之间的间距，按照复合地基理论中计算面积置换率的方法进行计算和确定。

石材密实充填的格网石笼，利用金属线材制作成设计尺寸箱体，在箱体内密实装填石料，并用该石笼砌成石笼墙，加强连接部位的锚固，使锚固强度达到设计要求。

用夯机分层夯实石笼墙所围软土区土体到设计标高，第一遍夯击至控制深度，一定的排水固结间隔后，向夯坑内填土，将夯坑填满后进行第二遍夯击，夯坑深度达到控制深度，一定的排水固结间隔后，再向夯坑内填满土，然后进行第三遍夯击，以此夯实方式直至达到设计标高。

整平夯实处理后的土层表面，在土工合成材料铺设前，将夯实处理后的土层表面，进行细致的整平，坑洼地带提前进行砂砾回填和找补，并严格控制压实度，使其符合压实度的要求，以防止不均匀沉降。

土工合成材料(土工格栅或土工格室)加筋碎石垫层，在整平后的土层表面及石笼墙顶上，加筋材料分两层间隔碎石双向铺设，确保铺设平整、均匀，加筋碎石垫层厚度取400～500mm，以便增强垫层的整体刚度。

土工合成材料锚固入石笼墙，在端头锚固处，将土工合成材料以反包回折的方式进行锚固，布设锚固钢筋，其间距、强度、锚固深度，应符合设计要求，并对锚固处加强检查。

碎石的粒径为20-50mm，石质坚硬，风化少，为保证排水效果，含泥量不大于5％。水泥砂浆，采用m30砂浆，水泥与砂的配合比为1:1，水灰比为0.4-0.45。

实施例1

杭瑞高速某路段位于湖北省咸宁山区沟谷，路线穿越大面积的软粘土区，路基范围内的软土深度为4000mm，且含水量较高、路基的边坡稳定性较差。在其上修筑公路，必须首先进行处理。但是，考虑到山区交通不便，不适合进行大规模的施工作业，传统的地基处理方法不仅建设成本高，而且施工效率低，工期长。因此，本工程采用了基于石笼墙加筋土以及强夯联合的软基处理方法方案。参见图3以及图4所示，采用挖掘机快速开挖石笼墙导槽，正四边形开挖布置，沟槽间距为2000mm，宽度为600mm，深度为4000mm。预先做好石材密实充填的格网石笼，石笼尺寸为1400mm×600mm×1000mm，将石笼下放入导槽内，并用该石笼砌成石笼墙，加强连接部位的锚固，使锚固强度达到设计要求。用夯机夯实石笼墙所围软土区土体，第一遍夯击至控制深度，一定的排水固结间隔后(1周)，向夯坑内填土，将夯坑填满后进行第二遍夯击，夯坑深度达到控制深度，一定的排水固结间隔后(1周)，再向夯坑内填满土，然后进行第三遍夯击，以此夯实方式直至达到设计标高。将夯实处理后的土层表面，进行细致的整平，坑洼地带提前进行砂砾回填和找补，在整平后的土层表面及石笼墙顶上，双向间隔碎石铺设加筋材料，铺设200mm碎石，一层土工格栅，200mm碎石，一层土工格栅，形成厚度为500mm加筋碎石垫层，端头处锚固入石笼墙内。向石笼墙内的碎石空隙灌注水泥砂浆，构成加固区，与地基土一起用于承担上部荷载。待灌注完成7天后，采用静载荷试验检验加固效果，承载力满足设计要求，而后进行上部构筑物施工和路堤填筑。通过对该石笼墙加筋土结构与强夯联合软基处理技术在山区沟谷软基中的应用进行分析和实践检验，总结形成了适用于沟谷软弱土层处理的新技术。较之传统的软土地基加固方法，本发明结构和方法既能提高地基承载力，减小地基不均匀沉降及沉降，又能够限制水平方向的隆起变形。同时，石笼墙与土工合成材料(土工格栅或土工格室)加筋垫层共同构成比较完善的排水体系，有利于加速施夯场地的软土排水固结，有效提高地基承载力。在施工时，石笼内的石材采用就地取材，预先做好石材密实充填的格网石笼，下放入挖机开挖的沟槽中，施工机械化程度高，劳动强度小，避免了大范围换填或桩体施工，既降低成本又方便施工，有利于提高施工效率，缩短工期。