一种连续强排水联合夯密软基处理技术方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土木工程软土地基加固处理设计与施工技术，围海造陆软基处理技术方法，特别涉及围海造陆形成的渗透系数大于10_6Cm/S的吹填软土(主要是饱和粉土、粉砂、粉质黏土和含有粉土夹层的淤泥质土等)地基加固处理的新技术:一种连续强排水联合夯密软基处理技术方法。
【背景技术】
[0002]为了缓解土地资源对沿海经济发展的制约，我国沿海的很多地区通过吹填造陆方式形成陆域。吹填土以粉砂、粉土、粉质黏土和淤泥质土为主。在吹填过程中破坏了土的原结构，形成一种扰动的，具有高含水率、高孔隙比、高压缩性、低强度等特点的地基土，不经过加固处理不能满足工程建设需要。
[0003]如何在吹填完成后的软土地基上快速经济的形成可被利用的土地成为急需解决的问题。
[0004]吹填软土地基的加固方法有多种方法，其中常用的方法有排水固结法和降水动力固结法等。排水固结方法工艺成熟、加固效果好，但工期长、造价较高、消耗大量自然资源。降水动力固结法是一种近年发展起来的软土地基处理方法，在吹填土地基(特别是高渗透系数吹填土)加固项目中得到了广泛应用，该方法先插入竖向降水管进行真空降水，降水到一定深度后拔管进行强夯，强夯后重复以上步骤反复插管降水、拔管和强夯完成地基加固。但该方法降水与强夯施工不能同步进行，多次插拔管即增加了工作量又不能及时将强夯过程中产生的超静孔隙水排出，延长两遍夯击之间的间歇期；同时反复采用水冲法插拔降水管造成表层土体浸泡和深层土体的扰动，人为增加了施工的难度。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:提供一种吹填软土地基加固的新技术，特别是渗透系数大于10-6cm/s的吹填软土地基处理一一一种连续强排水联合夯密软基处理技术方法。该技术拓展了传统的强夯法无法加固饱和吹填软土的局限性，克服了降水动力固结法的一些缺点，将连续强排水技术和动力夯密技术相结合，形成一种复合式加固新技术。本发明在加固过程中不使用砂石料等自然资源，造价低，工期短，加固后地基承载力可达10kPa以上，是软土地基处理的一种新技术。
[0006]为了达到上述目的，本发明的技术方案是:
[0007]一种连续强排水联合夯密软基处理技术方法，其特征在于:将弹簧软式降水管埋设在吹填加固土体中；弹簧软式降水管两端通过密封装置与抽真空装置联结，在加固土体内部形成横向排水系统，进行强力排水；加固区域地下水位降低2.0-4.0m后，进行的变能量夯密，使夯击能逐步向深层传递，加固深层土体；夯密施工的同时需要强排水系统连续工作。
[0008]所采用的弹簧软式降水管，直径30-60mm，弹簧体由高强度钢丝绕制，在弹簧体外裹滤布和无纺布，在弹簧体外由里到外依次裹滤布、无纺布和滤布。
[0009]所述弹簧软式降水管横向埋设于加固土层内部；埋设深度为2-6m，间距为3_10m，长度根据加固区域平面尺寸确定；弹簧软式降水管竖向可分1-3层布置，层间距l-3m。
[0010]所述的变能量夯密为:点夯2-3遍，满夯一遍。
[0011]本发明的优点:与传统的降水动力固结法相比较，
[0012]①传统的降水动力固结法降水管采用竖向插设，降水管过滤器位于底部，长1.0-1.2m，过滤器开孔率为20% -30%。本发明采用的弹簧软式降水管采用弹簧体结构，开孔率达80 %以上；降水管整体横向埋设于加固土体内部，整个弹簧软式降水管都可以透水，大大增加了过滤器长度。因此本发明使用的弹簧软式降水管可大大提高降水效率，缩短降水时间50%以上。
[0013]②本发明使用的弹簧软式降水管埋设于加固土体内部，夯密施工过程中弹簧软式降水管不会因夯密产生破坏，降水与夯密施工可同步进行，解决了降水和夯密施工相互干扰的难题。施工过程中弹簧软式降水管只需要埋设一次即可实现整个施工过程中的降水，减少了多次插拔降水管的工作量和插拔降水管对加固土体的扰动，方便现场施工机械行走;
[0014]③由于弹簧软式降水管布置在软土地基内部，排水系统可一直工作，夯密施工时在土体内部形成的自由水沿夯密震动在土体内部产生微小裂隙通过横向排水系统迅速排出，超静孔隙水压力迅速消散，大大缩短了两遍夯密施工之间的间歇时间，实现了强力排水和动力夯密两种技术优势的有效结合，缩短了工期，提高了加固质量。
[0015]④本发明加固新吹填土工期短，20-35天；加固效果好，加固后地基承载力在10kPa以上；加固深度8-1Om ;造价低，与降水动力固结法相比造价可降低20-30%;加固过程中不使用砂石料等自然资源，绿色环保。
【附图说明】
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[0016]图1施工立体图
[0017]图2.1弹簧软式降水管平面图
[0018]图2.2弹簧软式降水管侧视图
[0019]图3.1弹簧软式降水管与密封装置连接主视图、
[0020]图3.2弹簧软式降水管与密封装置连接侧视图
[0021]图4试验区夯点布置图
[0022]图中:I夯机，2真空泵，3吹填土，4密封管，5弹簧软式降水管，6弹簧体，7滤布，8无纺布，
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
[0024]在工程建设初期应进行地质勘查，详细了解吹填土层的厚度、含水量、颗粒组成、渗透系数等关键土性指标，确定加固土层厚度、夯击能、夯密遍数及弹簧软式降水管布置深度和间距等施工参数。
[0025]某工程陆域由水力吹填形成，由勘查报告可知该工程吹填土以粉土、粉质黏土为主，局部含淤泥薄夹层，土层厚度约6.2m,含水量30.8%，塑性指数8.7，液限24.7 %，渗透系数2.11 X l(T4cm/s，颗粒分析表明，粒径为0.25_0.075mm的细砂含量为35.2 %，
0.075-0.005mm的粉粒含量为55.3%，小于0.005mm粘粒含量为9.5%。选择50mX 10m区域进行试验区。
[0026]试验区使用的水平排水通道采用一种新型土工复合管材一弹簧软式降水管，有以下几部分构成(见图2):弹簧体，聚合物纤维编织物滤布、无纺布。弹簧体由高强度钢丝制成，与普通塑料滤管相比，具有环刚度高，可达40kN/ Hf，伸长率高的优点；聚合物纤维编织物滤布具有抗拉和耐磨强度高的特点，滤布起反滤防止土体内细小颗粒流失的作用。
[0027]试验区弹簧软式降水管布置长度50m，间距4m，埋设深度3.5m，夯密施工采用点夯三遍满夯一遍的方法，夯点间距4m(如图4)，弹簧软式降水管埋设于第三遍点夯的夯点轴线位置。由于降水初期软土地基强度较低，夯密过程中采用变能量的方式，夯密第一遍夯击能为1200kN.ηι，加固0_3m浅层地基，穷密第二遍穷击能为2000kN.ηι，穷击能向深层传递，加固3-5m范围地基，夯密第三遍夯击能为2500kN*m，夯击能向深层传递，加固5_8m范围深层地基，最后进行800kN.m满穷。
[0028]试验区降水施工前在加固区埋设水位观测孔2个，孔隙水压力传感器2组，根据夯点图布置确定软式降水管的具体位置，进行放样施工，埋设弹簧软式降水管。弹簧软式降水管埋设至地表以下4.0m深度处，长度50m，间距4m，共计26根，每根弹簧软式降水管两端用密封装置与真空泵连接进行强力排水。试验区四周埋设降水封管，切断四周水源的补给。5天后地下水位降低约3.0m，进行第一遍夯密，夯密引起地下水位迅速上升至地表，地基孔隙水压力迅速上升，夯密施工时强排水降水系统一直工作，加速夯密引起的地基超静孔隙水压力消散，点夯2天后孔隙水压力消散达到75 %，进行第二遍夯密，用时2天，2天后孔压消散75%进行第三遍夯密，用时2天，后进行满夯用时3天，工期共计20天。加固后进行了静载荷试验、原状取土和标准贯入测试，地基承载力特征值为llOkPa，加固深度达Sm。
[0029]本连续强排水联合夯密软基处理技术方法，先根据吹填土的加固深度和渗透系数，按照一定深度和间距将裁剪好的弹簧软式降水管横向埋设于加固土体内部，弹簧软式降水管两端通过密封装置与真空泵连接，通过真空泵将土体内部的自由水强力排出，在地下水位降低至地表2.0-4.0m时进行变能量的夯密，动力夯密过程中横向排水系统一直工作，加速夯密引起的地基超静孔隙水力的消散。该技术加固软土地基加固时间为20?35天。
【主权项】
1.一种连续强排水联合夯密软基处理技术方法，其特征在于:将弹簧软式降水管埋设在吹填加固土体中；弹簧软式降水管两端通过密封装置与抽真空装置联结，在加固土体内部形成横向排水系统，进行强力排水；加固区域地下水位降低2.0-4.0m后，进行的变能量夯密，使夯击能逐步向深层传递，加固深层土体；夯密施工的同时需要强排水系统连续工作。
2.根据权利要求1所述的一种连续强排水联合夯密软基处理技术方法，其特征在于:所采用的弹簧软式降水管，直径30-60mm，弹簧体由高强度钢丝绕制，在弹簧体外裹滤布和无纺布，在弹簧体外由里到外依次包裹滤布、无纺布和滤布。
3.根据权利要求1所述的一种连续强排水联合夯密软基处理技术方法，其特征在于:所述弹簧软式降水管横向埋设于加固土层内部；埋设深度为2-6m，间距为3-10m，长度根据加固区域平面尺寸确定；弹簧软式降水管竖向可分1-3层布置，层间距l-3m。
【专利摘要】一种连续强排水联合夯密软基处理技术方法，它根据吹填土的加固深度和土体渗透系数，在土体内部一定深度范围内按照一定间距横向布置弹簧软式降水管，弹簧软式降水管两端通过密封装置与抽真空装置联结，在加固土体内部形成横向排水系统进行强力排水；场地地下水位降低至地表以下2～4m后通过数遍变能量夯密加速地基的排水固结。该方法使用的排水系统布置于加固土体内部，排水效果明显，夯密施工时排水同步进行，大大加速夯密引起的超静孔隙水压力的消散，缩短了夯密的间歇时间，实现了强排水、动力夯密两种技术优势的结合，具有工期短，加固效果好，造价低，节省资源等优点。
【IPC分类】E02D3-10, E02D3-046
【公开号】CN104652409
【申请号】CN201410816937
【发明人】陈运涛, 屈爱国, 王昭睿, 于春敏, 杨京方, 李立新, 叶国良, 梁爱华, 张颖辉, 侯晋芳, 李菲菲
【申请人】中交天津港湾工程研究院有限公司, 天津泰达海洋开发有限公司, 天津港湾工程质量检测中心有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月24日