专利名称：一种复合真空预压软土地基加固方法
技术领域：
本发明涉及一种地基加固方法，具体涉及一种大面积深层软土的地基加固 方法，适用于流泥、淤泥、淤泥质土地基，尤其适用于场地对承载力髙但对 变形要求一般的软土地基加固。
背景技术：
在建筑工程中，经常会遇到一些含水量大的软弱土或者软土层，这种土的 特点是含水量大、压縮性高、强度低、透水性差，对于该种地基，尤其是大 面积施工，如在该地基上建造码头、机场、道路及房屋等时，需要对地基进 行处理与加固。加固软土地基的工艺方法有很多种，如复合地基、真空预压 法、真空电渗降水法等。真空预压作为一种大面积软基加固技术，该方法因其工程造价低，加固效 果好，在80年代后，在我国得到了广泛应用。其基本方法是在需要加固的 软土地基内设置塑料排水板作为竖向排水通道，配合在地面上铺设的砂垫层、 网状排水滤管组成的水平排水通道，以及在其上覆盖不透气的密封膜，通过 埋设于砂垫层中的吸水通道，采用真空装置进行抽气，并经过膜装置将膜内 地基中空气排出，使得膜内、外产生一个气压差，这个气压差就是作用于地 基上的荷载。随着膜内空气的不断被排出，气压差逐渐增大，地基中的水、 气不断被排出而使地基发生固结，从而提髙软土地基的强度。真空预压时土 体不会产生剪应力，即使真空荷载一次性加上去，地基土也不会发生剪切破 坏。对插有塑料排水板的地基抽真空，如果假定负压通过塑料排水板没有损 失，则在塑料排水板深度范围内负压都起作用，几乎成矩形分布，所以闭气 效果好，真空度高，固结效果好。在产生相同垂直变形的情况下，真空预压 法的加固效果优于其他方法。但该方法也有一些缺点，以致在某种程度上限制了该方法的推广和应用， 其主要缺点如下
1、 真空预压一般用来加固软土地基，软土的渗透系数较低，在不设置竖 向排水体的情况下，加固的效果很差，在渗透系数很髙的地基，真空预压同 样起不到应有的加固效果。根据真空预压加固机理，'当加固区地基土渗透系 数较大，而加固区周围土体渗透系数较小的情况下，真空预压加固才能取得 较好的效果。天然地基一般不存在这样的情况。对插塑料排水板的真空预压 地基，设置了排水排气通道后，也仅对渗透系数》10—Scm/s的场地起作用，对 渗透系数更小的淤泥的固结起不到作用；2、 真空预压需在地面铺设500mm砂垫层，作为横向排水层，但在实际 施工时，在淤泥等地基上，由于机械设备无法进场，而无法实现；3、 真空预压的承载力还不高，仅能达到80kPa,无法满足较大型承载力 场地的要求；4、 由于设备等因素的制约，传统真空预压所需的时间很长，需3个月或 更长时间。以上缺点的存在都限制了真空预压方法在工程中的拓展和应用。发明内容本发明目的是提供一种复合真空预压软土地基加固方法，使用该复合方 法，既保留了真空预压方法的优点，又使其适用于对渗透系数较低的软土的 加固，使加固后的地基具有较髙的承载力。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是 一种复合真空预压软土地基 加固方法，包括真空预压降水和电渗降水，其施工步骤如下a) 建立场地排水系统，并布置真空电渗装置，在地表设置真空预压用密 封层；b) 开启真空泵，进行真空预压降水；c) 在进行步骤b)的同时或当进行步骤b)中的出水流量减少至初始流量 的1/5以下后，开通真空电渗装置的电路，同步进行电渗降水及真空预压降水；d) 当固结度达到>85%时，关闭真空电渗装置及真空泵，进行地表后期 处理和再加固。上述方法中，真空预压用密封层可以是PE或PVC膜，也可以是厚度为
采用700mm以上的泥封层；采用现有技术中的真空预压与电渗降水相联合的 方法，在场地上插塑料排水板和正负电极，安装真空预压装置、连接正负电 极，最后覆盖真空膜，真空预压降水开始，利用真空膜与大气的气压差作为 地基上的荷载，地基中的水、气不断顺着已建立的排水系统排出，使地基发 生固结；真空预压的同时或待出水量明显减少后(可节省电用量)，开通电路， 电渗降水开始，水分子通过抽真空，沿排水系统排出；待真空电渗联合预压 结束后(固结度达到》85%时)，拔除电渗降水用的正负电极，最后平整场地。 在采用电渗降水时，软土场地的渗透系数能提高100倍左右， 一方面，使真空 预压方法亦可在渗透系数在10-6~10—7的淤泥(不含砂)土质地基加固中使用， 另一方面，加快了真空预压的固结时间。所述排水系统包括水平排水系统和 竖向排水系统，所述水平排水系统由排水盲沟、水平真空管和集水井组成， 所述竖向排水系统由塑料排水板和正负电极组成。所述正、负电极采用钢筋、 铝管或铜管等导电性能良好的材料制作，可将电流导入软土深层，使电渗降 水在软土深层的效果更好。上述技术方案中，在步骤d)中，可以采用多种方案进行后期处理和再加 固，由此根据实际应用的要求，获得不同承载力的地基。其一是，所述步骤d)中的后期处理是拆除真空电渗装置、进行场地平整， 所述再加固是，在平整场地上铺设复数层土工袋，并每层压实。进一步的技术方案，所述土工袋四角分别与同层相邻的土工袋对应角部相 连接，上下相邻两层间的土袋呈交错式堆叠。上文中，在平整后的场地上铺设土工袋，施加预应力后的土工袋可快速地 提高了场地的承载力，同时能调整上部结构传来的复杂荷载，并均匀快速地 往下衰减。其二是，所述步骤d)中的后期处理是拆除真空电渗装置、进行场地平整， 所述再加固是，在平整场地上进行强夯，所述强夯至少进行3遍，第一遍强夯 的夯击能取900~1200KNm,间距4.5 7m,梅花形布置，每点击数2 4击，当 最后二击贯入量小于100mm时，第一遍强夯结束；第二遍强夯的夯击能取 1200~1800KNm,间距4.5~7m,梅花形布置，每点击数2~4击；第三遍强夯 为满夯，夯印搭接1/3，每点击数1~2击。
其三是所述地表后期处理是指修复密封膜，所述再加固是指，停止真空泵 l至2天，使土壤孔隙系统恢复，再次进行真空预压及电渗，至被处理区域含 水降至30% 35%时停止抽真空及电渗，拆除真空电渗装置，平整地面。进一步的技术方案，在进行所述真空电渗降水的同时，进行堆载预压，所 述堆载预压方法为，在处理区域四周设置围堰，将真空电渗降水时抽出的水 注入围堰内，进行堆载预压。其中，所述围堰的设置方法为，真空预压密封膜平铺至加载区外侧地基上， 其上覆盖粘土，筑成围堰。或者，所述围堰的设置方法为，在加载区外侧开挖沟槽，将密封膜埋设于 沟槽内，其上覆盖粘土，筑成围堰。本发明的加固原理a、 场地软土经真空预压后，地下水位降低，下部软土在降水预压荷载作 用下，超孔隙水压力增大，随著超孔隙水压力的消散，下部软土得到初步固 结；b、 在真空预压与电渗降水结合作用时，塑料排水板范围内的软土，在真 空负压、电泳(渗)、烘烤的共同作用下，大部分的孔隙水经塑料排水板排出， 在真空预压作用下，软土的含水量迅速下降，在预压过程中，有效应力的增 量是各向相等的，剪应力不增加，不会引起土体的剪切破坏，可连续抽真空 至最大真空度，因而縮短了预压的时间，在等向应力增量下随着土的固结而 使土的强度增加；c、 真空预压电渗降水后，场地软土的含水量降至塑限附近，从而大大降 低了因强夯而出现"橡皮土"的概率，为进一步的强夯创造了条件，同时也 可加大夯击能。场地软土在加大后的夯击能作用下将激发起很大的超孔隙水 压力，随著超孔隙水压力的消散，下部软土再次得到固结；d、 软土场地经上述处理后，承载力达到80~150Kpa，在其上铺设土袋， 对土袋施加外力，土袋压扁后，土袋内的土体发生剪胀，袋子内产生张力， 袋子张力使得土颗粒间的接触力N增大，土的强度随之增大(摩擦力F=uN)。 经过多层土袋的铺垫后，其上承载力可达到200Kpa以上。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点
1. 本发明运用真空预压与电渗降水的有机结合，当利用电渗降水后，大 大加大了加固场地范围内的渗透系数(可提髙100倍以上)，使原来不能采用 真空预压方法的渗透系数很小的淤泥地基能适用真空预压方法；2. 采用真空预压与电渗降水联合技术，由于铺上了真空膜，同时起到了 绝缘作用，可采用较髙的电压(40V以上，以往为避免触电危险，使用36V 安全电压)，加上正、负电极可采用导电性能良好的铝管或铜管，电流能导入 软土深层，电渗降水的效果得到提髙，处理软土的有效深度可达20m以上；3. 采用真空预压与电渗降水联合技术，由于电渗力的作用，与单独采用 真空预压相比，大大縮短了软土的固结时间(抽真空时间在20~35天)。4. 采用真空预压与电渗降水联合技术，由于场地上铺设了密封膜，并在 其上覆盖水层，把大气压和水压联合起来一起作为地基荷载，水层越厚越有 利，从而把天气因素(如降雨)从不利因素变为有利因素，同时进一步提髙 了场地的承载力。5. 软土场地经上述处理后，6m以上的承载力可达到100~150kPa,再经 土袋换填后，表面承载力可达200 kPa以上，因而机械设备可直接进入场地上， 大大提髙施工效率。
图l是本发明实施例一的施工土层剖视示意图。其中1、塑料排水板；2、密封膜；3、正负电极；4、水平真空管；5、 真空泵；6、竖向闭气层；7、密闭沟槽。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述实施例一参见图l所示， 一种复合真空预压软土地基加固方法，该方法 包括真空预压降水和电渗降水两部分，其施工步骤如下a)平整场地，建立场地排水系统；包括水平排水系统和竖向排水系统， 所述水平排水系统由排水盲沟、水平真空管4和集水井组成，所述竖向排水系 统由塑料排水板和正负电极2组成。
在处理的场地上插塑料排水板1，塑料排水板间距最小lmXlm,梅花形 布置，塑料排水板必须选用髙性能塑料排水板，确保真空畅通所需的机械强 度，滤膜采用拉伸强度髙的土工布，确保真空系统排水畅通；插正、负电极， 要求导电性能好，例如钢筋或者导电性能更好的铝棒或铜棒等，深度同塑料 排水板，间距同塑料排水板；安装电渗装置，在安全电压下测试其通电情况，真空水平管与塑料排水板 直接连接，施工完成后用密封料密封，安装时要严格密封，不得漏气，在真 空路中设置止回阀和间阀，避免膜内真空度很快降低，并用来控制间歇抽气 和保持真空度的稳定；铺设PVC复合土工膜，该密封膜在地基加固区拼成一个大于处理面积的 整块塑料膜，在地基加固区外侧设置竖向闭气层6并围成一体，其上开有密闭 沟槽7,将密封膜2埋设与密闭沟槽7内，其上覆盖粘土，筑成围堰。第一层 塑料膜铺设完后，应检査接缝处是否有漏气，并及时修补，铺膜过程中随铺 随用土袋压膜，防止起风将铺好的膜巻走或撕裂，禁止施工人员着硬底鞋在 膜上作业或行走，以防将膜刮破，在铺膜完成的同时，安装少量的真空泵进 行工作，将铺设好的膜吸住。b) 真空预压降水，真空泵5进行抽气，使得膜内、外产生一个气压差， 这个气压差就是作用于地基上的荷载。随着膜内空气的不断被排出，气压差 逐渐增大，地基中的水、气不断被排出而使地基发生固结。c) 在真空预压降水的出水量明显减少(通常指出水流量减少至初始流量 的1/5以下)后，开通电路，进行电渗降水，水分子通过抽真空，沿塑料排水 板排出。d) 当固结度大于85%,排水板内真空度大于80kPa，真空预压和电渗降 水结束，拔除正、负电极，拆除真空电渗装置，平整场地。e) 在平整完的场地上进行3次低能量强夯，第一遍低能量强夯的夯击能 取900~1200KNm，间距4.5 7m,梅花形布置，每点击数2~4击，当最后二击 贯入量小于100mm时，第一遍低能量强夯结束；第二遍低能量强夯的夯击能 取1200~1800KNm，间距4.5 7m,梅花形布置，每点击数2~4击；第三遍低 能量强夯为满夯，夯印搭接1/3 ,每点击数1~2击。f)在场地上铺土工袋数层，土工袋四角分别与同层相邻的土工袋对应角 部相连接，上下相邻两层间的土袋呈交错式堆叠，每层铺设平整后，用振动机 压实。实施例二一种复合真空预压软土地基加固方法，该方法包括真空预压降 水和电渗降水两部分，其施工步骤如下a) 平整场地，建立场地排水系统；包括水平排水系统和竖向排水系统， 所述水平排水系统由排水盲沟、水平真空管和集水井组成，所述竖向排水系 统由塑料排水板和正负电极组成。在处理的场地上插塑料排水板，塑料排水板最小间距lmXlm，梅花形布 置，塑料排水板必须选用高性能塑料排水板，确保真空畅通所需的机械强度， 滤膜采用拉伸强度髙的土工布，确保真空系统排水畅通；插正、负电极，要 求导电性能好，例如铝棒或铜棒等，深度和间距同塑料排水板；安装电渗装置，在安全电压下测试其通电情况，真空水平管与塑料排水板 直接连接，施工完成后用密封料密封，安装时要严格密封，不得漏气，在真 空路中设置止回阀和闸阀，避免膜内真空度很快降低，并用来控制间歇抽气 和保持真空度的稳定；铺设PVC复合土工膜，该密封膜在地基加固区拼成一个大于处理面积的 整块塑料膜，真空预压密封膜平铺至加载区外侧地基上，其上覆盖粘土，筑 成围堰。第一层塑料膜铺设完后，应检査接缝处是否有漏气，并及时修补， 铺膜过程中随铺随用土袋压膜，防止起风将铺好的膜巻走或撕裂，禁止施工 人员着硬底鞋在膜上作业或行走，以防将膜刮破，在铺膜完成的同时，安装 少量的真空泵进行工作，将铺设好的膜吸住。b) 真空预压降水，真空泵进行抽气，使得膜内、外产生一个气压差，这 个气压差就是作用于地基上的荷载。随着膜内空气的不断被排出，气压差逐 渐增大，地基中的水、气不断被排出而使地基发生固结。c) 在真空预压降水的出水量减少至初始流量的1/5以下后，开通电路， 进行电渗降水，水分子通过抽真空，沿塑料排水板排出。抽出的水分引入围 堰内，作为预压加载。(1)当固结度大于85%,排水板内真空度大于80kPa时，停止真空泵运作 l至2天，排除围堰内的水，并修补真空密封膜。e)重新开启真空泵进行真空预压，并开启真空电渗降水，至地基中含水 量低于35。/。时，停止真空预压及电渗，拔除正、负电极，拆除真空电渗装置， 平整场地。
权利要求
1.一种复合真空预压软土地基加固方法，其特征在于该方法包括真空预压降水和电渗降水，其施工步骤如下a)建立场地排水系统，并布置真空电渗装置，在地表设置真空预压用密封层；b)开启真空泵，进行真空预压降水；c)在进行步骤b)的同时或当进行步骤b)中的出水流量减少至初始流量的1/5以下后，开通真空电渗装置的电路，同步进行电渗降水及真空预压降水；d)当固结度达到≥85％时，关闭真空电渗装置及真空泵，进行地表后期处理和再加固。
2. 根据权利要求l所述的复合真空预压软土地基加固方法，其特征在于 所述步骤d)中的后期处理是拆除真空电渗装置、进行场地平整，所述再加固 是，在平整场地上铺设复数层土工袋，并每层压实。
3. 根据权利要求2所述的复合真空预压软土地基加固方法，其特征在于 所述土工袋四角分别与同层相邻的土工袋对应角部相连接，上下相邻两层间的 土袋呈交错式堆叠。
4. 根据权利要求l所述的复合真空预压软土地基加固方法，其特征在于 所述步骤d)中的后期处理是拆除真空电渗装置、进行场地平整，所述再加固 是，在平整场地上进行强夯，所述强夯至少进行3遍，第一遍强夯的夯击能取 900~1200KNm,间距4.5 7m,梅花形布置，每点击数2~4击，当最后二击贯 入量小于100mm时，第一遍强夯结束；第二遍强夯的夯击能取 1200~1800KNm，间距4.5~7m,梅花形布置，每点击数2~4击；第三遍强夯 为满夯，夯印搭接1/3,每点击数1~2击。
5. 根据权利要求1所述的复合真空预压软土地基加固方法，其特征在于 在进行所述真空电渗降水的同时，进行堆载预压，所述堆载预压方法为，在 处理区域四周设置围堰，将真空电渗降水时抽出的水注入围堰内，进行堆载 预压。
6. 根据权利要求5所述的复合真空预压软土地基加固方法，其特征在于 所述围堰的设置方法为，真空预压密封膜平铺至加载区外侧地基上，其上覆 盖粘土，筑成围堰。
7. 根据权利要求5所述的复合真空预压软土地基加固方法，其特征在于 所述围堰的设置方法为，在加载区外侧开挖沟槽，将密封膜埋设于沟槽内， 其上覆盖粘土，筑成围堰。
8.根据权利要求1所述的复合真空预压软土地基加固方法，其特征在于 所述地表后期处理是指修复密封膜，所述再加固是指，停止真空泵1至2天， 使土壤孔隙系统恢复，再次进行真空预压及电渗，至被处理区域含水降至 30% 35%时停止抽真空及电渗，拆除真空电渗装置，平整地面。
全文摘要
本发明公开了一种复合真空预压软土地基加固方法，包括真空预压降水和电渗降水，其施工步骤如下a)建立场地排水系统，并布置真空电渗装置，在地表设置真空预压用密封层；b)开启真空泵，进行真空预压降水；c)在进行步骤b)的同时或当进行步骤b)中的出水流量减少至初始流量的1/5以下后，开通真空电渗装置的电路；d)当固结度达到≥85％时，关闭真空电渗装置及真空泵，进行地表后期处理和再加固。本发明通过运用真空预压和电渗降水两方法的复合，保留了原真空预压的优点，同时结合电渗降水，实现真空预压方法在淤泥类(渗透系数低)软土层地基上的运用，且使软土层加固深度得到增加，施工时间缩短。
文档编号E02D3/00GK101148873SQ20071013513
公开日2008年3月26日 申请日期2007年10月25日 优先权日2007年10月25日
发明者怡 朱, 玫 郁 申请人:郁 玫;朱 怡