用低透水性砂层的真空联合堆载预压排水结构及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地基处理工程技术领域，特别是涉及一种用低透水性砂层的真空联合堆载预压排水结构及施工方法。
【背景技术】
[0002]对软土地基加固处理时，真空联合堆载预压软基处理技术是一种常用的施工方法。该方法集中了真空预压法和堆载预压法的优点，用于处理渗透系数小、厚度厚、含水量大的淤泥层，具有良好的效果。采用该方法，首先需要在待处理的淤泥层表面铺设透水性好的砂垫层(中粗砂)。然后，在淤泥层中打入垂直排水通道，并在砂垫层中铺设水平排水管道，再用不透气的密封膜覆盖砂垫层。密封膜四周埋入土中，使其下部的砂垫层、淤泥层与大气隔绝。利用抽真空装置通过水平排水管道抽气，使管道中形成真空负压。在负压作用下，淤泥土层中的孔隙水通过垂直排水通道逐渐向砂垫层中汇集，并通过水平排水管道排出。淤泥层的含水量逐渐降低，产生固结，承载能力也得到提高。此外，还可在密封膜上铺设一定厚度的砂层，进行堆载，增加淤泥层中的孔隙水压力，加快淤泥层中空气和水分的排出，缩短淤泥土体的固结时间。
[0003]为了尽快将汇集在砂垫层中的水分通过水平排水管道排出，需要使用大量透水性好的粗砂或中粗砂。受地理环境及运输条件限制，很多地区缺少中粗砂的资源，从外地购买、运输，成本过高，制约了该项技术的推广与应用。
[0004]经对现有文献检索发现，国内外研究主要针对该方法的处理效果及土体变形规律展开，对砂垫层的研究极少。如王军等在《新型防淤堵真空预压法室内与现场试验研究》一文中，通过采用防淤堵排水板改善排水效果，采用的仍然为中粗砂垫层。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种用低透水性砂层的真空联合堆载预压排水结构及施工方法，具有施工方便、排水效果好、造价低等优点。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种用低透水性砂层的真空联合堆载预压排水结构，包括下层砂垫层，所述下层砂垫层上铺设有中层砂垫层；所述中层砂垫层中设有水平管道；所述中层砂垫层上铺设有下层土工布；所述下层土工布上铺设有两层密封膜；所述密封膜上铺设有上层土工布；所述上层土工布上铺设有上层砂垫层；所述上层砂垫层上铺设有堆载层；所述下层砂垫层、中层砂垫层、上层砂垫层和堆载层均采用中细砂；所述下层砂垫层中还纵向插入有竖向排水通道，所述竖向排水通道贯穿待处理的淤泥土层，且上端插入到中层砂垫层。
[0007]所述下层砂垫层采用吹填法直接铺设，厚度为0.5m。
[0008]所述竖向排水通道采用SPB-B/C型塑料排水板，按固定间距布置成正方形，其垂直度偏差不大于1.5% ;所述竖向排水通道插入到中层砂垫层的部分至少为0.3m。
[0009]所述中层砂垫层采用机械摊铺，厚度为0.5m。
[0010]所述水平管道包括若干根主管、多根支滤管和抽真空装置；所述若干根主管间隔排布；所述多根支滤管等间距的布置在主管上，并与主管连通；所述支滤管的管壁按正三角形开滤水孔，并在外包无纺土工布滤膜；所述主管与抽真空装置连接。
[0011]所述水平管道还包括多根水平排水通道，所述水平排水通道与支滤管的轴线布置在同一平面，并位于相邻两根支滤管之间，与支滤管垂直等间距的布置。
[0012]所述密封膜采用聚氯乙稀膜，厚度不小于0.12mm。
[0013]所述下层土工布和上层土工布均采用合成纤维材料。
[0014]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种用低透水性砂层的真空联合堆载预压排水结构的施工方法，包括以下步骤:
[0015](I)采用吹填法在淤泥层表面铺设下层砂垫层；
[0016](2)采用插板机安装竖向排水通道，所述竖向排水通道贯穿待处理的淤泥土层，且上端露出下层砂垫层表面；
[0017](3)采用机械摊铺的形式在下层砂垫层上铺设中层砂垫层；
[0018](4)在中层砂垫层中开挖沟槽，安装水平管道，所述水平管道上覆砂层厚度不小于200mm ；
[0019](5)在中层砂垫层上方铺设下层土工布；
[0020](6)在下层土工布上铺设整幅的密封膜；
[0021](7)在确认无漏气现象后，在密封膜上方铺设上层土工布；
[0022](8)采用吹填法在上层土工布表面铺设上层砂垫层；
[0023](9)采用机械分层摊铺的方式在上层砂垫层上铺设堆载层，实现对下部淤泥层的加载。
[0024]所述步骤(9)中当真空装置运行10天后，开始铺设第一层堆载层，施加第一级荷载，并在10天内完成加载；第一级荷载堆载完成稳定10天后，开始铺设第二层堆载层，施加第二级荷载，在10天内完成加载；第二级荷载施加完成后，开始真空联合堆载预压计时，真空度不小于80kPa，满载预压时间不少于90天。
[0025]有益效果
[0026]由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:本发明充分利用大多数地区常见的中细砂，具有施工方便、排水效果好、造价低等优点。
【附图说明】
[0027]图1是采用低透水性砂层的真空联合堆载预压排水结构剖面示意图；
[0028]图2是水平排水管道与水平排水通道局部平面示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0030]某淤泥地质软基加固处理工程总面积17942.30m2(平方米)，淤泥层厚度16m?19m。现场有大量中细砂资源，粗砂及中粗砂资源匮乏。采用上述采用低透水性砂层的真空联合堆载预压排水结构及施工方法。
[0031]如图1和图2所示，所述采用低透水性砂层的真空联合堆载预压排水结构，由下层砂垫层1、竖向排水通道2、中层砂垫层3、水平管道4、水平排水通道7、下层土工布8、密封膜9、上层土工布10、上层砂垫层11、抽真空装置12及堆载层13等组成。
[0032]所述下层砂垫层1采用中细砂，采用吹填法直接在原始淤泥层表面铺设，厚度0.5mο
[0033]所述竖向排水通道2采用SPB-B/C型塑料排水板，按1.0m间距正方形布置，垂直度偏差不大于1.5%。塑料排水板需贯穿待处理的淤泥土层，且上端需露出下层砂垫层表面至少0.3m，便于排水。根据插入深度的要求，20m以内选用SPB-B型塑料排水板，20m以上选用SPB-C型塑料排水板。本实施例淤泥层厚度为16?19m，因此采用SPB-B型塑料排水板。
[0034]所述中层砂垫层3采用中细砂，位于下层砂垫层上，采用机械摊铺，厚度0.5m。
[0035]所述水平管道4包括主管5和支滤管6，均采用PVC管材。管材要能承受不小于150kPa的压力。管道位于中层砂垫层3中，上覆砂层厚度200mm。主管5直径75mm，间距25m。支滤管6直径50mm，排距6m。其中，若干根主管间隔排布，多根支滤管等间距的布置在主管上，并与主管连通。支滤管6的管壁按正三角形开滤水孔，外包无纺土工布滤膜，达到只透水不透砂的效果。
[0036]所述水平排水通道7采用SPB-A型塑料排水板，与水平管道4的轴线布置在同一平面，位于相邻两根支滤管6之间，与支滤管6垂直布置，间距0.5m。
[0037]所述密封膜9采用聚氯乙烯膜