表层土就地固化与桩组合承载的地基施工方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种地基处理方法，特别涉及一种表层土就地固化与粧组合承载的地基处理方法，适用于处理软土、超软土深厚软基工程。
技术背景
[0002]随着沿海港口、工业建筑、公路交通等工程建设的快速发展，特别是一些工程需建造在含深厚软土地区，软土在微观结构上的高孔隙性特征是影响其压缩变形的重要因素，导致软土压缩性大、抗剪强度低和渗透性差，所以需对深厚软土进行加固。
[0003]目前，对深厚软基的加固方法分为排水固结法和复合地基方法。排水固结方法方法均需要比较长的工期，而且强度提高有一定的限定。针对工期比较紧和对地基承载力要求比较高的地区一般采用竖向复合地基的处理方式。竖向复合地基进行粧基打设时，地基表面应达到粧基打设的承载力。所以当遇到表层土含水量大，压缩性高的淤泥土时，以上处理方法均不能在处理面进行施工。目前常用的处理方式是浅层排水固结和复合地基组合应用的地基处理方法，浅层真空预压处理时需铺一层土工格栅、土工布，在其上人工进行插塑排板，仅仅处理4m左右，之后进行无垫层的真空预压，此种方法一般需要3-4月，地基承载力一般达到50kPa_55kPa，甚至更低。为了满足粧基打设的承载力，一般还需在处理面上铺砂石垫层，继而进行复合地基的施工。
[0004]同时，以上方法均需在软土处理过程中采用垫层，垫层起到扩散应力和协调粧土变形的作用。目前采用的砂石垫层属于散体材料，颗粒和颗粒之间没有粘聚力，导致在地基处理时，粧土之间变形不一致，导致不均匀沉降，在低填土道路时为防止不均匀沉降，需要加密粧，增加工程费用。并且砂石垫层一般采用砂、石等材料，近年来，由于山石的大量开采，造成资源的紧缺，材料成本高；同时造成山体滑坡、泥石流等的自然灾害。而且材料的运输成本也较高，从而造成此种处理方法的造价较高。运输过程中还会造成浪费，也会对沿途环境造成不同程度的污染。
[0005]鉴于此，目前为了解决深厚软基的工程，亟需申请一种可代替传统方法中的砂垫层与粧组合的地基处理方法，既可满足地基承载力要求和保证地基均匀沉降又快速施工，节约砂石资源的新型地基处理方法。
[0006]申请内容
本申请的目的在于提供一种表层土就地固化与粧组合承载的地基施工方法，以提高软土地基的承载能力，降低地基处理费用，保证地基的均匀沉降。
[0007]为了实现上述技术目的，本申请采用了以下技术方案:
一种表层土就地固化与粧组合承载的地基施工方法，包括以下步骤:
步骤一，固化表层土 ；在原位土表层采用固化设备将固化材料与原位土进行就地立体搅拌固化，使之形成固化层，固化层的强度为60-1000kPa ；
步骤二，粧基施工；当固化层的承载力满足粧基施工设备和人员的安全进入的要求时，在该固化层上进行粧基的打设施工； 当固化层的强度超过100kPa时，使得粧基无法打设时，应先在粧基附近进行引孔和局部开挖，待粧基打设完毕后对因引孔和局部开挖造成的孔隙再次进行固化处理；
步骤三，回填或搅拌；粧基打设结束后，用未初凝的固化土、水泥砂浆或素混凝土对因打设粧基而留在固化层上的孔洞进行回填或者对以粧基直径的0.2-1倍范围内遭到破坏的固化层再次进行搅拌固化，使其与未遭破坏的固化层连接成为整体。
[0008]所述步骤一中固化层的厚度为0.5-3.0m。
[0009]所述步骤一中形成固化层的方式为采用就地固化设备对原位土竖直上下机械搅拌固化或采用分层搅拌松翻后再固化。
[0010]所述步骤二中粧基为柔性粧或刚性粧的一种或者任意两种的组合，其中刚性粧为预制粧、现浇混凝土粧或塑料套管混凝土粧，打设刚性粧之前，先用钢板或者预制构件将粧顶密封住；打设刚性粧过程中，粧基上端与固化层底部留有5-20cm的间隙，然后用混凝土或未初凝的固化土分层回填因打设粧基而留在固化层上的孔洞。
[0011]所述步骤二中粧基为柔性粧或刚性粧的一种或者任意两种的组合，其中柔性粧为水泥搅拌粧或其他水泥土粧，打设柔性粧过程中，使柔性粧上端处于固化层中，使粧体与固化层连接紧密，且粧基顶端高出固化层底部5-30cm ;之后继续用搅拌设备对上覆土进行再次固化处理，并扩大搅拌的范围。
[0012]所述步骤三中用未初凝的固化土进行回填时，采用分层摊铺压实的方法，形成倒梯形结构。
[0013]一种表层土就地固化与粧组合承载的地基施工方法，包括以下步骤:
步骤A，粧基施工，当原位土的承载力满足粧基施工设备和人员的安全进入的要求时，在该原位土上进行粧基的打设施工；
步骤B，固化表层土，在软土表层先采用固化设备将固化材料与原位土层进行就地立体搅拌固化，使之形成固化层。
[0014]所述步骤B中形成固化层的方式为采用就地固化设备对原位土层竖直上下机械搅拌固化或采用分层搅拌松翻后再固化。
[0015]所述步骤A中粧基为柔性粧或刚性粧的一种或者任意两种的组合，其中柔性粧为水泥搅拌粧或其他水泥土粧，刚性粧为预制粧、现浇混凝土粧或塑料套管混凝土粧，打设刚性粧之前用钢板或者预制构件将粧顶密封。
[0016]本申请采用上述技术方案具有以下优点:
(I)表层土就地固化可以利用固化设备喷射固化剂与表层土在设计厚度处一次搅拌完成，同时代替传统过程中的砂垫层，降低工程造价，节约资源，同时发挥不同粧基的承载特点。
[0017](2)表层土就地固化处理后形成的固化层是土体固化剂与土中矿物发生化学反应形成的板体，具有一定的粘聚性，可充分发挥粧间土的特性，承载性能提高。
[0018](3)表层土就地固化形成的固化层可以满足人工和机械设备的承载力，为后续施工的开展提供作业平台。
[0019](4)固化层的生成与搅拌粧的打设工作可交叉进行，相辅相成，无需二次地基处理，施工效率高，比传统搅拌粧比较造价低。【附图说明】
[0020]
图1显示了表层土就地固化与粧组合承载的地基结构；
图2是表层土就地固化与粧组合承载的地基结构的施工过程；
图2-a是表层土就地固化的施工过程；
图2-b是在固化层上施工粧的过程；
图2-c是表层土就地固化与粧组合承载的地基结构施工完成的示意图；
图3是搅拌粧粧顶与固化层的连接；
图4是预制粧或塑料套管混凝土粧粧顶与固化层的连接；
图5是搅拌设备的整体结构；
图6是刀片机构的整体结构；
附图中主要标记说明如下:1_固化处理区域；2_固化层；3_原位土 ；4-粧基；5-持力层；6_固化设备；7_固化剂自动定量供料设备；8_输料管；9_搅拌头；10-粧体施工机械；11-打设装备；12-填充土。
【具体实施方式】
[0021]形成固化层2的方式根据原位土层3的强度确定，当原位土层3强度较低时可以利用固化设备6对原位土层3竖直上下机械搅拌固化处理；当固化设备6无法直接处理原位土层3时可采用搅拌头9机械搅拌松翻分层固化。
[0022]若浅层固化为打粧机械的顺利施工提供作业平台，固化深度可控制在0.5-3.0m之间，可以满足机械设备的承载力要求，固化土层2的无侧限强度控制在60~1000kPa左右即可满足粧基打设的要求。
[0023]本申请的施工顺序中，可以采用先施工固化层2再施工粧基4，也可以采用先施工粧基4再施工固化层2的方式，实施例1-3为先施工固化层2再施工粧基4的施工方法，实施例4为先施工粧基4再施工固化层2的施工方法。
[0024]实施例1
当粧基4为水泥搅拌粧时，所述地基处理方法为:
如图2所示，将原位土层3进行平整场地，并在原位土层3中对固化处理区域I进行划分，将固化施工设备6开进预设位置，通过固化剂自动定量供料系统7和输料管8，把固化材料输送到固化施工设备6中的搅拌头9，在固化处理区域I中形成2.0m厚的固化层2。在已完成的固化层2上面可进行水泥搅拌粧的施工，固化层强度应控制在60kPa-1000kPa之间，粧间距为3.lm，处理深度为20m。
[0025]当固化层2强度较高，粧基4无法顺利打入时，可采用先进行引孔和机械局部开挖使粧基4顺利打设，之后再次用搅拌设备对上覆土体进行固化处理。
[0026]当就地固化处理和水泥搅拌粧打设不能同时进行时，此时固化层强度较高，粧基4不能顺利打设，可采用在粧基4位置范围的表层土不进行固化，粧体打设完毕后再对此部分进行固化处理。
[0027]当工期较短，需要立即进行粧基4的施工时，为满足机械的快速进入，可加大浅层固化深度，或同时在常规固化剂的基础上添加早强剂或缓凝剂。
[0028]如图2所示，在软土表层先采用固化设备将固化材料与原位土层进行就地一次性立体搅拌固化，使之形成固化层。通过粧体施工机械10和搅拌设备11，在已经硬化的固化层2上将搅拌料通过自动定量供料系统7，把搅拌料与原位土层3在设计的位置上进行搅拌形成水泥搅拌粧，水泥搅拌粧搅拌至固化层2设计厚度底以上5-30cm停止，之后用搅拌设备再次对上覆固化土进行再次搅拌，搅拌时扩大搅拌范围，如图3所示，为了与其他已固化好的土黏结程一体，避免破坏，采用台阶式搅拌。最终形成了如图1所示的原位就地固化与水泥搅拌粧组合承