一种砂桩联合高真空击密法软基处理结构的制作方法

本实用新型涉及岩土工程技术领域，特别是涉及一种砂桩联合高真空击密法软基处理结构。

背景技术：

排水固结法是处理软土地基的一种传统有效方法，是天然地基中设置砂井、袋装砂井、塑料排水板等竖向排水井，在堆载预压、真空预压、真空预压与堆载预压联合、电渗法以及降低地下水等附加荷载作用下使土体中的孔隙水排出、逐渐固结，孔隙比减小，抗剪强度提高，以达到提高地基承载力、减少工后沉降；近年来实用新型的一种快速“高真空击密法”技术，是采用高真空井点降水加振动碾压或强夯方法来降低处理土体的含水量，以提高土体密实度。

但，传统的排水固结法处理软土地基施工工期长、处理后的地基承载力较低、稳定与沉降变形控制困难(计算值与实测值往往差异较大)、质量控制效果不理想；“高真空击密法”技术处理软土地基虽施工工期较短、施工造价低、处理后的地基承载力较高，但要求被处理地基土的渗透性相对较好(渗透系数不小于10^-5cm/s)，处理软土地基条件的适用范围受到一定局限。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种传统排水固结法与“高真空击密法”技术相结合的软基处理结构，以期充分利用两者的优缺点、取长补短，解决传统排水固结法、“高真空击密法”技术存在处理措施与地基条件适应性的影响、质量控制效果不理想、稳定或沉降变形控制困难、可靠性与经济性矛盾等问题，进一步拓展处理软土地基条件的适用范围，丰富排水固结法的理论与实践。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种砂桩联合高真空击密法软基处理结构，包括：砂桩、排水管、真空泵以及中粗砂垫层，所述砂桩(桩径不小于300mm)垂直插入待处理的软基区域，所述排水管插入所述砂桩内，所述排水管与所述真空泵连接，所述中粗砂垫层铺设于所述砂桩的顶部，所述排水管插入砂桩中加大了高真空井点降水竖向排水通道直径，并与所述桩项中粗砂垫层联合形成立体排水通道，能够更加快速排出土体的孔隙水，加快软土的排水固结、缩短固结时间，从而达到降低土体的含水量、提高密实度和地基承载力，减少地基沉降与不均匀沉降，可拓展砂桩、“高真空击密法”技术处理软土地基条件的适用范围。

其中，所述砂桩在所述待处理的软基区域设置多个，并且相邻两个所述砂桩的间距相同。

其中，所述砂桩呈正三角形或正方形设置。

其中，所述砂桩的桩径长度为300mm-500mm。

其中，所述中粗砂垫层的厚度为400mm-600mm。

其中，所述排水管采用外径为30mm-50mm的钢管或PVC管制成的花管。

其中，所述真空泵为射流真空泵或带自动动态平衡筒的真空泵。

其中，所述砂桩由中粗砂硬质材料制成，含泥量不大于3％，最大粒径不大于50mm。

其中，还包括井点设备总集水管，所述排水管通过所述井点设备总集水管与所述真空泵连接。

(三)有益效果

本实用新型提供的一种砂桩联合“高真空击密法”软基处理结构及其施工工法，将砂桩和“高真空击密法”两种处理方法有机结合在一块，通过在砂桩(桩径不小于0.3m)中增插入排水管并与砂桩顶中粗砂垫层联合形成立体排水通道，有效地加大了高真空井点降水的竖向排水通道直径，将“高真空击密法”处理软基的地层条件由渗透性相对较好(渗透系数不小于10^-5cm/s)扩大至渗透性相对较差(渗透系数10^-7cm/s～10^-8cm/s)，大大拓展了砂桩与“高真空击密法”处理软土地基条件的适用范围，充分发挥两者的优缺点、取长补短，处理后达到降低土体的含水量、地基承载力较高、减少地基工后沉降和差异沉降量，施工工期短、造价较低。

附图说明

图1为本实用新型一种砂桩联合“高真空击密法”软基处理结构的示意图；

图2为本实用新型一种砂桩联合“高真空击密法”软基处理结构的平面布置示意图。

图中，1、软基处理区域；2、中粗砂垫层；3、排水管；4、砂桩；5、井点设备总集水管；6、待处理地层；7、地面线；8、真空泵；9、夯实碾压机；10、地层分界线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图2所示，本实用新型公开一种砂桩联合“高真空击密法”软基处理结构，其特征在于，包括：砂桩4、排水管3、真空泵8以及中粗砂垫层2，砂桩4垂直插入待处理软基区域，排水管3插入砂桩4内，排水管3与真空泵8连接，中粗砂垫层2铺设于砂桩4的顶部。

具体的，因需要利用水泵通过排水管3抽水，因此排水管3需要选用高真空排水管，以符合抽真空排水的设计要求。砂桩4由中粗砂制成，且含泥量不大于3％，以确保软土中的孔隙水的排水效果；排水管3采用外径为30mm-50mm的钢管或PVC管制成的花管，也可以是具有同样性能的其他土工合成材料；真空泵8为射流真空泵或带自动动态平衡筒的真空泵，有利于真空排水。

本实用新型提供的一种砂桩联合“高真空击密法”软基处理结构，将砂桩和“高真空击密法”技术有机的整合在一块，通过把排水管垂直插入砂桩中作为竖向联合排水通道，并在砂桩顶部铺设中粗砂垫层。本实用新型能将软土中的水更加快速排出，使被处理的土体形成一定厚度的超固结硬壳层，使得表层荷载有效扩散，减少了因荷载不均匀产生的不均匀沉降，增强了地基土的承载力；将“高真空击密法”处理软基的地层条件由渗透性相对较好(渗透系数不小于10^-5cm/s)扩大至渗透性相对较差(渗透系数10^-7cm/s～10^-8cm/s)，大大拓展了砂桩、“高真空击密法”技术处理软土地基条件的适用范围，处理后达到降低土层的含水量、地基承载力较高、减少地基工后沉降和差异沉降量，施工工期短、造价较低。

其中，砂桩4为多个，并且相邻两个砂桩4的间距相同。优选地，砂桩4呈正三角形或正方形设置。具体的，如图2所示，在软基处理区域1，可按照砂桩4可按照正方形布置，并相邻的砂桩4间距相同，进一步保证沉降均匀，增强地基的承载力。根据实际需要，本领域技术人员可选择其他形状的布设结构。具体的，砂桩4的布置范围宜在路堤坡脚外缘扩大1～2排桩。

其中，砂桩4的桩径长度为300mm-500mm，中粗砂垫层2的厚度为400mm-600mm，排水管3的外径为30mm-50mm。根据实际需要，本领域技术人员可选择其他尺寸的砂桩4、中粗砂垫层2和排水管3进行布设。

其中，还包括井点设备总集水管5，排水管3通过井点设备总集水管5与真空泵8连接。

本实用新型还公开一种砂桩联合“高真空击密法”软基处理结构的施工工法，包括：

S1、选取软基处理区域，并将砂桩垂直插入待处理的软基区域；

S2、在砂桩中插入排水管；

S3、将排水管与真空泵连接，在砂桩顶部铺设中粗砂垫层；

S4、打开真空泵，抽真空排水；

S5、利用夯实碾压机对中粗砂垫层进行多次强夯或重型碾压。

本实用新型，砂桩主要处理目的：①砂桩起到挤密、置换和复合地基的作用，提高地基承载力、减少沉降；②砂桩与“高真空击密法”的排水管作为竖向联合排水通道，能够更加快速排出土体的孔隙水，加快软土的排水固结。“高真空击密法”主要处理目的：采用高真空井点降水加振动碾压或强夯强制降低被处理土体的含水量，以达到最佳含水量的最佳密实度。而，砂桩与“高真空击密法”两种软基处理方法的有机结合，充分发挥两者的优缺点、取长补短，能更加快速降低土体的含水量、提高密实度和地基承载力、减少沉降，大大拓展了砂桩、“高真空击密法”处理软土地基条件的适用范围，施工工期短、造价较低，有广泛的推广价值。

具体的，在地层分界线10和地面线7之间选取待处理地层6，并在待处理地层6中选取软基处理区域1；进行施工准备，施工准备，清理并平整场地、放样定位；在软基处理区域1内先铺设工作垫层，按设计的平面位置、间距和深度插打砂桩4；在砂桩4中心插入高真空排水管；在砂桩顶部铺设一定厚度的中粗砂垫层2，然后将高真空排水管连接井点设备总集水管5的首端，井点设备总集水管5的末端连接射流真空泵或带自动动态平衡筒的真空泵。装置布设完成后，进行场地抽真空排水，通过高真空管快速抽排出孔隙水，降低地下水水位并实现降低土体含水率的目的；然后利用夯实碾压机9进行数遍强夯或重型碾压，强夯或重型碾压产生的正压与抽真空所产生的负压同时作用进一步快速消散土体孔隙水压力，使孔隙水迅速排出，达到加快土体排水固结的目的；填筑路基土体并继续抽真空，起到真空联合堆载预压的作用，从而提高地基土的强度、承载力、稳定性。

本实用新型提供的一种砂桩联合“高真空击密法”软基处理结构及其施工工法，将砂桩和”高真空击密法”有机的整合在一块，通过把排水管插入作为竖向排水通道的砂桩中，并在砂桩顶部铺设中粗砂垫层，形成立体排水通道。相对于单一砂桩或”高真空击密法”，砂桩不仅起到挤密和复合地基的作用，而且砂桩与“高真空击密法”的排水管作为竖向联合排水通道，有效地加大了高真空井点降水的竖向排水通道直径，能够更加快速排出土体的孔隙水，加快软土的排水固结，使被处理的土体形成一定厚度的超固结硬壳层，增强了地基土的承载力，使得表层荷载有效扩散，减少地基沉降与不均匀沉降，进一步拓展了砂桩、”高真空击密法”处理软土地基条件的适用范围，施工工期短、造价较低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。