一种软弱地基综合处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种软弱地基处理方法，特别是一种集振冲碎石粧、真空井点降水、碎石垫层和低能量强夯动力固结于一体的综合地基处理方法，属于土木建筑工程技术领域。
【背景技术】
[0002]在建筑地基处理施工中，软弱地基处理的方法有很多种，包括换填垫层法、排水固结法、水泥土搅拌粧法、振冲碎石粧法、沉管碎石粧法等，单独采用这些方法处理存在较厚高饱和度、流塑~软塑状态的淤泥质土、粉土、粉质粘土地基，有着各自的优点和局限性，有时难以达到设计要求的地基处理目的。振冲碎石粧复合地基的置换率大，但地基处理后的承载力受粧周土承载力的控制；强夯法不适用于高饱和度粉土、粉质粘土、软塑状态的淤泥质土的地基处理；排水固结法的地基处理周期长、承载力提高幅度低；垫层法的地基处理深度小。因此，寻找一种适用于较厚高饱和度粉土、粉质粘土、软塑状态的淤泥质土地基，处理深度和地基承载力提高幅度较大，设计施工简单，工期短且经济的处理方法，具有十分重要的现实意义。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种软弱地基综合处理方法，用于地下水位较高、上部存在较厚高饱和度粉土、粉质粘土、流塑~软塑状态的淤泥质土的软弱地基加固处理。
[0004]本发明是基于软弱土层的特性，将振冲碎石粧、真空井点降水、垫层法和强夯动力固结四种地基处理技术的有机结合，从而形成一种处理深度大、地基承载力提高幅度大的软弱土地基综合处理方法。
[0005]本发明给出的软弱地基综合处理方法，包括以下步骤:
(1)振冲碎石粧的设计与施工；
(2)粧间真空井点排水系统的设计、布设及降水；
(3)碎石垫层设计和施工；
(4)低能量强夯动力固结的设计和施工；
(5)整平垫层。
[0006]本发明具体步骤描述如下:
(I)振冲碎石粧的设计与施工振冲碎石粧的布置一般采用正三角形或正方形，粧间距一般采用1500-2500mm，粧径可采用800-1200mm，振冲碎石粧设计时应参照《建筑地基处理技术规范》JGJ79的规定执行。
[0007]施工时造孔速度按0.5m/min~2.0m/min进行控制，达到设计深度后边提升振冲器，边冲水直至孔口，再将振冲器快速放至孔底，重复2~3次完成造孔，填料采用连续填料法，将碎石、卵石等硬质级配材料填入振冲孔内，每0.5米为一加密段，留振10-20S，控制加密电流，重复上述步骤直至完成一根粧的制粧。
[0008]完成的振冲碎石粧主要作为地基增强体提高地基承载力，同时也成为改善软弱土地基排水性能的排水通道，密布的振冲碎石粧减小了软弱土地基的排水距离，使软土地基中的地下水能够迅速排出，缩短了地基土排水固结时间，使地基土强度快速提高，并消散强夯动力固结在地基中引发的超孔隙水压力。
[0009](2)粧间真空井点排水系统的设计、布设及降水
真空排水井点布置在振冲碎石粧间的粧间土内，排距一般按2-4倍粧间距布置，一般为4-7m，排内真空井点间距按I倍粧间距布置，一般为1.5-2.5m，井点管深度一般为6_8m ；为保证强夯时井点管不被破坏，振冲碎石粧的布置间距较小时井点管的布置方式参照1，振冲碎石粧的布置间距较大时井点管的布置方式参照图2。
[0010]井点施工一般采用小型勘察钻机成孔，成孔孔径不小于120mm。成孔后将井点管放入孔内并用滤料封填，井孔口以上Im段用粘土封填，并外露接口。
[0011]井点管一般以30~50根为一组，用钢丝软管连接到汇水管上，汇水管一端连接真空栗，形成一个抽水栗组，多个抽水栗组构成了降排水系统。降排水时降排水系统的真空度不低于80kpa。施工时应在场地的适当位置布设水位观测井，监测地下水位的下降情况；布设一定数量的孔隙水压力监测点，监测地层中超孔隙水压力的积聚和消散情况，以指导施工。
[0012]布设粧间排水真空井点的目的一是由于软土的渗透系数很小，排水性能差，通过真空井点的进行主动排水，加速软土的排水固结；二是加速低能量强夯动力固结在地基土中引起的超孔隙水压力的消散，保证强夯作业的迅速、顺利进行。
[0013](3)碎石垫层的设计与施工
垫层一般选用砂石，最大粒径不大于50mm，垫层厚度取300-500mm，穷填度不小于0.9，垫层施工分层压实。
[0014]设置垫层的目的一是保证低能量强夯的顺利进行；二是作为水平排水通道，与振冲碎石粧体形成的竖向排水通道共同构成地基的排水系统，加强地基排水，加速软土固结；三是协调粧土变形，保证振冲碎石粧体与粧间土的共同作用，形成复合地基，四是垫层可扩散基础传递下来的上部荷载，降低粧顶和周围土体的附加应力，减少粧体的变形，提高地基承载力。
[0015](4)低能量强夯动力固结的设计与施工
低能量强穷动力固结按3遍点穷、I遍满穷的方式进行，穷点布置在振冲碎石粧中心上，后一遍夯点布置在前一遍夯点的中间；夯点间距按3-4倍振冲碎石粧的粧间距布置；点夯夯击能根据地质条件、施工条件确定，在500-2000KN.m之间选择，后一遍夯击的夯击能比前一遍夯击的夯击能大20%-30% ；点夯每遍的夯击数按3-5击控制，夯坑深度不大于50cm为宜。
[0016]当水位观测井7的水位降低至地面下3.0m以下时，可开始进行低能量强夯动力固结；前一遍夯击引起的超孔隙水压力消散85%以上，且降排水系统的出水量明显降低后进行后一遍夯击。超孔隙水压力的消散情况可通过孔隙水压力监测点8中预埋的孔压计获得。
[0017]夯击过程中要进行不间断抽取地下水，并保护好井点管2和汇水管3不遭受破坏，其目的一是促进高饱和度软土排水后在自重压力下固结；二是迅速降低由于强夯引起的超孔隙水压力，保证强夯作业的进行和强夯效果。
[0018]点夯完成后，待地基土中超孔隙水压力消散85%以上后，拆除降排水系统除四周封闭井点管外的所有井点管进行满夯，满夯时先按I倍振冲碎石粧粧间距布置夯点，再将漏夯处补齐；夯击能一般采用500-1000KN.m，目的是加固软弱地基的浅部土层。
[0019](5)整平碎石垫层
满夯完成后，用推土机将地基顶部的碎石垫层整平、压实。
[0020]本发明取得的有益效果如下:
本发明是基于软弱土层的特性，把振冲碎石粧、真空井点降水、垫层法和强夯动力固结四种地基处理技术有机结合起来。振冲碎石粧作为地基竖向增强体提高地基处理的深度，并对上部软弱土进行加固，同时作为强夯动力固结的竖向排水通道；真空井点降水主要用来降低地基的地下水位，快速消散强夯动力固结引起的超孔隙水压力，保证强夯动力固结施工效果和施工进度；地基顶部设置一定厚度的碎石垫层，一可扩散地基附加应力，二可加强地基水平排水，三可保证强夯动力固结的实施；强夯可加速软弱土的固结速度，提高振冲碎石粧在软弱土段的粧体密实度，是提高上部软弱土强度的主要手段。与其他方法相比，具有承载力提高幅度大、处理深度大、造价低、处理效果好的技术经济优势。
【附图说明】
[0021]图1、图2:振冲碎石粧、真空排水系统、强夯点位布置图。
[0022]图中标号代表的含义如下:
1、真空栗组2、真空井点3、汇水管4、振冲碎石粧5、第一遍强夯点位6、第二遍强夯点位7、水位观测井8、超孔隙水压力监测点9、第三遍强夯点位。
【具体实施方式】
[0023]以下实施例用于说明本发明。
实施例
[0024]某大型储油罐位于中国东部沿海，场地顶部2-3m为回填软弱土，承载力60-80kpa，其下地基土以游泥质土、粉质粘土等为主，软弱土厚度约10m，地下水位约1.5m，地基土渗透性很差，抗剪强度和地基承载力较低，要求处理后复合地基承载力特征值fak^ 220kPa，压缩模量E 8