专利名称：密封法加固深厚软土地基的方法
技术领域：
本发明是一种软土地基处理一种方法，属于交通运输工程和土木工程中地基处理的技术领域。
背景技术：
荷载作用下软土地基主要由瞬时变形和固结变形两部分组成。其中瞬时变形是路提填筑过程中瞬时完成，而固结变形指荷载作用下超静孔压消散而产生的地基变形。在工程实践过程中由于沿路线走向分布着桥梁、结构物和一般路段，由于各种地基处理方法的原理和工程造价的区别，在软土地基上，桥头和结构物等重要路段大多采用搅拌桩、预应力管桩等造价高，工后变形小的地基处理方法，而在一般路段采用预压等相对廉价地基处理方法，但是该方法存在较大的工后变形，进而导致公路工程的跳车、开裂等问题。预压法的原理是路提等外荷载施加后，土体产生超静孔隙水压力，超静孔隙水压力沿着排水路径进行消散。施工期内孔隙水压力消散转换为施工期沉降，可以通过路基和路面填筑进行弥补，而在运营期孔隙水压力消散则变成工后沉降，带来公路的跳车和开裂问题。为此目前预压法处理的传统思路是在地基中打设排水体(如砂井、塑料排水板)，减小排水路径，加快超静孔隙水压力消散速率。预压法是一种古老的、成熟的地基处理方法， 但在工程实践过程中仍存在以下问题(1)对于工期紧张、软土地基的公路工程而言，所需要预压时间较长；(2)对于一些土源缺乏的地区，堆载所需的土方量较大；(3)对于深厚的软基，采用堆载预压或者真空预压，荷载传递深度不够；(4)对于市政的道路工程而言，采用堆载预压法会影响景观或者环境，而采用真空预压法，则可能会导致周围建筑物的开裂和破坏等。上述原因导致预压法在一些工程中不能推广应用，同时带来了一些工程问题。针对传统预压存在的问题，本发明提出密封法的加固软土地基。传统的排水预压法与密封法区别在于传统预压法采用“疏”的思路，即通过增加排水路径，加快孔隙水排除，达到增加强度和减小工后沉降的目的；而密封法采用“堵”的思路，通过设置隔水通道，切断排水通道， 软土地基中土和孔隙水作为共同体承担路提荷载，此时地基具有较大的刚度，并且不发生工后变形，同时如果密封体本身具有足够的刚度，地基的瞬时变形也非常小。将密封法引入到软土地基处理的工程实践中，改变了传统预压法地基处理的思路，同时可以避免传统预压法在工程实践过程中面临的问题。
发明内容
技术问题本发明针对传统预压法存在的问题和其他处理方法造价高的这一特点，将密封原理引入到地基处理的领域，提供一种密封法加固深厚软土地基的方法，本发明总体简单易行，能够有效减小地基沉降，尤其是工后沉降，同时能够减小工程地基处理的造价，具有重要的工程意义和实践价值。
技术方案本发明的密封法加固深厚软土地基的方法具体为1)首先将深厚软土地基沿走线方向分成若干区段，在结构物的边缘打设一竖向防渗隔离墙；2)在区段分界处打设竖向防渗隔离墙，并与结构物边缘处防渗隔离墙相连；3)当结构物宽度较大时，在地基中部打设防渗隔离墙；4)防渗隔离墙施工结束后，在地基表面铺设防渗土工衬垫，并与周边已经打设的防渗隔离墙联合，形成整体密封系统；5)进行路提填筑和后续施工。在加固区用防渗隔离墙隔断软土地基的水平排水通道，同时在地基顶部用防渗土工衬垫隔断软土地基的竖向排水通道，使加固区作为一个整体共同承担荷载，利用土水的刚度，减小荷载作用下地基的沉降和工后沉降。所述防渗隔离墙和防渗土工衬垫的渗透系数比软土的渗透系数低2-3个数量级， 将软土地基形成一个基本不透水的密封体。有益效果加固深厚软土地基的密封法具有经济、节省工期、大幅度减小沉降和避免工后沉降的等优点，因而在工程实践中具有较大的应用价值。主要优点如下(1)将深厚软土进行密封，由于土颗粒和水本身不可压缩，使地基具有较大的刚度，能够大幅度减小地基沉降；(2)虽然荷载引起的超净孔压，但是由于排水路径被切断，超净孔压不能消散，孔隙水不能排出，避免了工后沉降；(3)由于不存在工后沉降的问题，路提施工可以快速进行，能够大幅度地减小预压的工期；(4)与传统的柱式分布的搅拌桩或刚性桩复合地基相比，大大减小了工程量，进而减小工程造价。
图1为沿公路走向隔离墙打设的示意图，图2为路中加强隔离墙打设的示意图，图3为地基顶面防渗土工布铺设及路基的示意图。以上的图中有隔离墙1，深厚软土地基2，加强隔离墙3，路提4，防渗土工布5，下卧不排水硬层6。
具体实施例方式在深厚软土地基上建设公路和其他的土工结构物，要对软土地基进行处理。目前一般采用的方法有预压法和复合地基法等。采用预压法需要足够的工期、大量的堆载土方等，在一些特殊区域施工还可能导致周边建筑物开裂和破坏；而搅拌桩等复合地基法的工程造价相对较高。为此本发明将密封原理引入到地基处理领域，提出了加固深厚软土地基的密封法，该专利具有以下特点1)在加固区用防渗隔离墙隔断软土地基的水平排水通道，同时在地基顶部用防渗土工衬垫隔断软土地基的竖向排水通道，使加固区作为一个整体共同承担荷载，利用土水的刚度，减小荷载作用下地基的沉降和工后沉降；2)密封法设计中要求隔离防渗墙和防渗土工衬垫的渗透系数比软土的渗透系数低2-3个数量级，达到10_9-10_1(ι(3Π /8，在工程实践中容易实现；密封法的设计可以采用有限元数值计算或者土力学和基础工程的相关规范进行计算；3)采用密封法加固深厚软土地基在造价上比复合地基便宜，工期上比预压法大大缩短，避免了上述两种方法缺点，具有重要的工程意义和价值。例某公路下伏深厚IOm软土地基，软土的模量为3MPa，渗透系数为10_7cm/s ；软土层下卧低压缩性弱透水的粘土层，下卧层的模量为8MPa，渗透系数为10_8cm/s。拟建路提高度为3. 5m,宽度3細。密封设计中需要确定的参数为路边缘处防渗墙的厚度和深度、区段尺寸、路中加强防渗墙的尺寸，地基表面的防渗土工布的种类等。为此预先进行试验段试验，具体施工工艺和方法如下(1)在两侧路边缘的深厚软土地基中分别打设了 1. Om厚，10. 5m深的水泥土搅拌桩作为防渗墙；(2)沿路线走向每隔100m，打设了 1. Om厚，10. 5m深的水泥土搅拌桩，与路边缘的搅拌桩防渗墙连接；(3)在路中打设了 1.0m厚，10.5m深的水泥土搅拌桩作为加强防渗隔离墙，与走向上搅拌桩相连接；(4)施工后，抽检防渗墙搅拌桩的无侧限抗压强度和渗透系数，分别为0. SMI^a和 l(T9cm/s ；(5)在地基顶部铺设复合防渗土工衬垫，张拉强度为80kN/m，渗透系数为10_1(lCm/ s，厚度为5cm ；(6)进行路提快速施工，2个月填筑完路提。现场试验和模拟计算结果表明采用密封法加固后地基总沉降为17. 0cm，填筑期沉降为8. Ocm,工后15年沉降为3. Ocm0如果采用传统堆载预压法地基总沉降为35cm，填筑期沉降为9. 0cm，工后15年沉降为27cm。密封法加固后地基在荷载作用下总沉降减小的原因是竖向防渗墙具有一定的刚度，能够减小瞬时沉降；而工后沉降减小的原因是防渗系统阻断了孔隙水排出路径，在既定的运营期内，沉降减小。
权利要求
1.一种密封法加固深厚软土地基的方法，其特征在于该方法具体为1)首先将深厚软土地基沿走线方向分成若干区段，在结构物的边缘打设一竖向防渗隔 1 ；2)在区段分界处打设竖向防渗隔离墙，并与结构物边缘处防渗隔离墙相连；3)当结构物宽度较大时，在地基中部打设防渗隔离墙；4)防渗隔离墙施工结束后，在地基表面铺设防渗土工衬垫，并与周边已经打设的防渗隔离墙联合，形成整体密封系统；5)进行路提填筑和后续施工。
2.根据权利要求1所述的加固深厚软基的密封法，其特征在于在加固区用防渗隔离墙隔断软土地基的水平排水通道，同时在地基顶部用防渗土工衬垫隔断软土地基的竖向排水通道，使加固区作为一个整体共同承担荷载，利用土水的刚度，减小荷载作用下地基的沉降和工后沉降。
3.根据权利要求1所述的加固深厚软基的密封法，其特征在于所述防渗隔离墙和防渗土工衬垫的渗透系数比软土的渗透系数低2-3个数量级，将软土地基形成一个基本不透水的密封体。
全文摘要
密封法加固深厚软土地基的方法是一种软土地基处理一种方法，该方法具体为1)首先将深厚软土地基沿走线方向分成若干区段，在结构物的边缘打设一竖向防渗隔离墙；2)在区段分界处打设竖向防渗隔离墙，并与结构物边缘处防渗隔离墙相连；3)当结构物宽度较大时，在地基中部打设防渗隔离墙；4)防渗隔离墙施工结束后，在地基表面铺设防渗土工衬垫，并与周边已经打设的防渗隔离墙联合，形成整体密封系统；5)进行路堤填筑和后续施工。采用密封法加固深厚软土地基在造价上比复合地基便宜，工期上比预压法大大缩短，避免了上述两种方法缺点，具有重要的工程意义和价值。
文档编号E02D19/18GK102359096SQ20111019692
公开日2012年2月22日 申请日期2011年7月6日 优先权日2010年11月11日
发明者刘松玉, 邓永锋 申请人:东南大学