一种新型的滩涂淤泥路基处理方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种地基处理技术，主要适用于海相、湖相及河相沉积软黏土地基，属于岩土工程技术领域。
【背景技术】
[0002]为加快我国沿海产业带的发展步伐，舒展城市空间发展格局，缓解人口、资源、环境带来的压力，为可持续发展提供战略依托，须大力利用滩涂资源进行开发建设。我国沿海地区广泛分布着深厚滩涂淤泥质软黏土且成层堆积，由于该类软黏土具有渗透性低、含水量高、抗剪强度低、压缩性大、承载能力弱、触变性强、结构性差等诸多不利的工程特性、施工面积广阔以及施工条件复杂，因此有必要进行分区分块处理，进行分区分块处理必须进行必要的道路建设，进行道路建设之前必须进行必要的地基处理，以保证路堤和路基的稳定。若将处理后的滩涂淤泥质软黏土地基直接作为路基，那么对此种处理方法的要求是十分严格的。
[0003]常用地基处理方法有真空预压、堆载预压、真空和堆载预压联合等等。若采用真空预压法来处理滩涂淤泥质软黏土地基，虽然造价不高，但很难达到预期的加固效果，更别说直接将其作为路基使用。因为真空预压法的排水固结速率受限于黏土的水力传导系数，对地基承载力的提高有限，对处理边界的施工要求较高，若密封不严实，真空度传递沿程衰减过快，往往深层土体得不到有效加固，且容易形成硬壳层现象，处理后土体会发生大幅度沉降，是不能直接作为路基使用的。若采用堆载预压法来处理滩涂淤泥质软黏土地基，虽然可以无限制的进行堆载，但依托于水力渗透系数的排水速度慢，从而导致工期漫长。同时堆载材料的来源增加了工程造价，且堆载材料的获取对环境产生了巨大的破坏，若将处理后的地基直接作为路基使用，堆载高度过高，虽然地基表面有一定的沉降，但还需要卸载，浩大的工程量无形地又增加了工程造价。常规式的真空联合堆载预压加固滩涂淤泥质软黏土地基，虽然能取得一定的效果，但也暴露出不少问题。此法真空能量利用效率低、大部分真空能量集中在土体表层、真空度沿程损失较大的缺点，使得真空度难以到达深部土体，地基加固效果欠佳。也同样存在堆载高度过高，不能满足路基的预期标高，同样需要卸载，增加了工程造价。基于此，本文提出了一种新型的滩涂淤泥路基处理方法，既可以规避以上诸法的缺点，又可以在有限的工期和合理的造价内提高地基加固效果，完全可以将处理后的地基作为路基来使用。
[0004]目前，真空联合堆载预压技术方面有中国专利局申请号201210247450.1真空一堆载联合预压加固软土地基新方法，先期软黏土地基承载力低下，未能满足机械运输，这是地基处理首要考虑的问题，该方法未能考虑道路建设和机械运输问题，且堆载材料耗用量巨大。
【发明内容】
[0005]本发明正是针对具有高含水量、高压缩性、低抗剪强度、低渗透性等不良特性的滩涂淤泥质软黏土地基能直接作为路基，而提供的一种新型的滩涂淤泥路基处理方法。
[0006]本发明十分重视机械运输和材料耗用量问题，故第一阶段采用防淤堵密闭式真空预压地基处理方式有效地解决了后期机械进场和施工平台的问题，其中排水板采用的是防淤堵排水板，真空度沿程损耗很少，使真空度直接传递到深层土体内部，提高真空压力的利用效率，加快土体固结，从而提高土体加固效果。第二阶段采用防淤堵密闭复式真空联合堆载预压的地基处理方式高效快速的加强了前期的处理效果，此时堆载材料耗用量少，能达到预期路基的设计标高。其中增压管在土体中均匀分布，使土体水分子在压力作用下定向流动，使软基快速固结，从而在有限工期内大幅度提高地基强度及加固深度，消除工后沉降，且能达到路基的预期标高，正好用作路基。
[0007]本发明的技术方案是:
[0008]一种新型的滩涂淤泥路基处理方法，它有以下步骤:
[0009]在需要处理的滩涂淤泥质软黏土地基表面上铺设土工编织布，插设竖向防淤堵排水板和增压管；土表防淤堵排水板通过四通密封接头与水平向次真空管连接，次真空管通过T型密封接头与主真空管连接；铺设土工布，铺设塑料密封膜，并压膜于密封沟；主真空管与真空泵连通；第一阶段采用防淤堵密闭式真空预压法排除滩涂淤泥质软黏土地基中的水和气体。接着在密封膜上一次性进行满足路基标高的材料堆载；增压管与增压泵连通，第二阶段采用防淤堵密闭复式真空联合堆载预压的地基处理方式高效快速的加强了前期的处理效果。最后，碾压平整场地用于道路建设。
[0010]将步骤进一步具体化如下:
[0011]I)防淤堵密闭式真空预压法对软土场地作第一阶段加固处理。通过铺设土工编织布，插设竖向防淤堵排水板和增压管；土表防淤堵排水板通过四通密封接头与水平向次真空管连接，次真空管通过T型密封接头与主真空管连接；铺设土工布，铺设塑料密封膜，并压膜于密封沟；主真空管与真空泵连通。实行密闭直抽进行第一阶段加固处理，使得真空度直接传递至防淤堵排水板内部，缩短真空传递路径，减少真空度的沿程损失，真空度直达土体深部，更加快速、高效的排出土体内部的孔隙水。
[0012]2)防淤堵密闭复式真空联合堆载预压法对场地软土进行第二阶段加固处理。在密封膜上一次性进行满足路基标高的材料堆载；增压管与增压泵连通，实行密闭直抽，同时进行打气增压，加强了前期的处理效果，使土体产生二次固结，可以在有限工期内完成地基加固，避免工后沉降，达到预期路基设计标高。
[0013]3)碾压平整场地用于道路建设。
[0014]本发明考虑到在渗透性低、含水量高、压缩性大、承载力低的滩涂淤泥质软黏土地基上的先期道路建设、机械运输等问题，首先在85kPa的真空负压压力下，将绝大部分自由水和部分孔隙水沿着竖向防淤堵排水板和横向排水体排出，在总应力不变的情况下，随着土体中超孔隙水压力的逐渐消散，有效应力也在不断增大，使得土体得到了第一阶段加固。接着增压式真空联合堆载预压法对地基进行第二阶段加固。其工作原理:一是设置增压管后，增压段中与膜下水头大小增加，挤迫土中自由水进入塑料排水板，相当于加速膜下土体固结过程，虽然在增压过程中，增压系统的存在会抵消增压管范围内部分真空度，降低膜下真空效果，但增压过程不仅能增大膜内外压力差，而且对排水板上细颗粒有一定强迫冲刷作用，提高其排水效果；同时增压过程产生的气体(高压流体)会在上部自重及附加应力作用下，沿塑料排水板迅速排出。二是密封膜对需要加固的软基进行密封与大气隔离，借助真空泵抽真空，通过真空管及竖向防淤堵排水板将加固区内的空气和水抽走，形成真空，在密封膜内产生负压，该负压通过真空管及竖向防淤堵排水板逐渐向深度方向延升，并向四周土体扩散，使土体内部与排水通道、排水板内外产生压差，在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水系统排出，使孔隙水压力降低，最终使土体固结压密。三是真空联合堆载预压加固过程中地下水气不断被抽走的同时，真空度不断向深层土体传递、孔隙水压力消散，增加土体的有效应力和球应力，并且土体的球应力会使土体产生向预压区内收