专利名称：快速“高真空击密法”软地基处理工法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大面积软地基地基处理工法。
大面积软地基地基处理，常用方法有三种第一种为桩基法例粉喷桩，搅拌桩，石灰桩、振冲桩等桩基。这种处理方法施工造价高、施工工期长；第二种为排水固结法扦塑料板+真空或堆载予压法。这种处理方法施工造价高，施工工期长，处理后承载能力较低(一般8T/m2左右)；第三种为强夯法。强夯法需要通过大型设备调遣、粗骨料的填入等措施，施工造价较大。
本发明的目的在于提供一种施工工期短、施工造价较低、处理后承载能力较高的新型软地基处理工法。
本发明的目的是这样实现的一种快速“高真空击密法”软地基处理工法，是采用高真空井点降水加振动碾压或强夯方法来降低被处理土体的含水量，以提高土体的密实度。
上述高真空井点降水即采用在需处理软地基上扦置数排真空管，各真空管连接井点设备总集水管，在井点设备基础上，加置一真空泵和一自动动态平衡筒，平衡筒分别与真空泵、井点设备总集水管和排水泵相连，真空抽水，真空泵和井点设备的排水泵动态平衡同步工作，达到高功率快速降低土体的含水量，使需处理土体达到最佳密实度的最佳含水量；振动碾压或强夯即采用在需处理土体经真空抽水达一定含水量的同时，采用击振设备击实需处理的土体达最佳密实度。
与现有处理方法相比，本发明对大面积软地基地基处理有着快速、廉价等特点工艺周期5-7天，一个月施工达数十万平方，能满足重点工程工期超常规的要求，由搅拌桩每平方米近200元降至仅10多元。采用该工法软地基经过7天一个施工周期后，地基承载力从6T/m2提高到18T/m2；N63.5标贯入为16～18m；N10＞50击；地基回弹模量＞60MPa，施工前0～2m平均贯入阻力为1.39MPa，2～3m为1.69MPa，施工后，0～2m的平均比贯入阻力增加到7.03MPa，2～3m为4.28MPa。显见该工艺的施工成果是明显的。
图1为本发明的平衡筒与真空泵、井点设备、排水泵连接示意图。
下面对本发明作进一步详细描述本发明为一种快速“高真空击密法”软地基处理工法，采用高真空井点降水加振动碾压或强夯方法来降低被处理土体的含水量，使需处理土体达到最佳含水量的密实度(不同土体，不同最佳含水量、不同最佳密实度)。
本发明的设计原理是六大要素一是采用高真空强制改变被处理土体的含水量，使需处理土体达到最佳密实度的最佳含水量。二是在需处理土体达最佳含水量的同时，采用特制的大型击实设备击实需处理的土体达最佳密实度。三是根据需处理土体的自振频率，调整击振频率(小于土体频率10～15％)，使被处理土体密实共振加强密实深度。四是正确计算被处理土体超空隙水压力消失时间，每道击振土体初步固结恢复时间，严防“弹簧土”的形成。五是根据不同的土体的渗透系数、含水量，正确计算强制调整含水量的最佳真空度、真空气量、平衡参数。六是根据需处理土体的深度，正确计算击密土体应力扩散所需要的击振力。
高真空井点降水即采用在需处理软地基内扦置数排真空管(不同土体，不同排距、间距、深度)，各真空管连接井点设备总集水管；在原轻型井点设备基础上，加置一高功率的真空泵(设计参数为750mmHg，真空气量50升/秒)和一自动动态平衡筒。平衡筒为一直径φ700、高1.2m的圆筒。筒顶部中间开一抽气孔，通过连接管与真空泵相连，筒身两侧离底200mm处对称开二个φ63mm的连接口，一个连接轻型井点设备总集水管，一个连接BY3的高压排水泵(排水量50/m3小时)，在筒的内底部中心电焊一根φ15mm、高60cm的导向轴，轴上安装一个φ500mm、高800mm(中心有φ30mm通心孔)的运动活浮筒。该浮筒利用浮力的作用调节真空泵及高压排水泵相互动态配合工作。当真空泵抽轻型井点水存贮量太大时，平衡筒内水位升高，在活浮筒浮力的作用下，活浮筒上升，将真空泵顶部抽气孔关闭，真空泵停止工用，高压泵BY3加快排水；当平衡筒内水位降低至一定水位时，活浮筒自行下落，真空泵继续工作，这样就不断循环，使真空泵和井点设备的高压泵间隙连续动态平衡工作。这样来达到高功率快速调整土体的含水量。平衡筒与轻型井点、真空泵、高压水泵的连接方式如图1。
振动碾压或强夯在需处理土体达最佳含水量的同时，采用大型击振设备击实需处理的土体达最佳密实度。
具体应用实例举例如下
例1某地地质情况为表层为当年吹填的粉细砂，颗粒径为0.075mm的含量占85％，含淤泥为5～10％，吹填砂厚2～2.5m左右，处理前含水量50％以上，处于液化状态，承载力约4T/M2(人走动困难)。吹填砂下(2～2.5m)为原较松散农田(粘土)，承载力约为8T/m2。根据集装箱堆场设计要求，表面荷载为15T/m2，并要求表层经地基处理形成一个均匀的厚度超过3.5m的硬壳层。根据查表，该粉细砂的渗透系数为10-4cm/s，最佳密实度的最佳含水量为10～11％，根据设计要求形成3.5m以上的硬壳层，为此布置3.5m真空管，根据该粉细砂降水曲线的降水坡约为15～20°，经计算真空管的排距应为5～6m，但实际使用中，为了加快工期，实际布置排距为12～13m，中间5～6m的含水量控制在真空管工作36小时后利用压路机在中间5～6m静压排挤空隙水向二边真空管流动，而起到控制含水量之目的。
击振采用自重22.7T、击振力450KN、频率在0～30HZ可调的振动压路机(根据该粉细砂土体最佳密实频率约25HZ，根据压实理论当压路机击振频率小于土体频率10～15％时，当击振力为450KN时，试验最佳最深影响深度为3.5m，此时3.5m处的密实度超90％以上，承载力超12T/m2以上)。
具体施工工艺如下1、水冲法布置真空管，排距12～13m，管距2m，埋深3.5m，(不灌砂)，连接井点设备总集水管(管长约150m)。
2、连接真空泵、平衡筒、高压水泵、井点设备总集水管。
3、调整真空度(大于500mmHg)。调整抽气量＞40～45升/秒即可。真空抽水36小时，采用＞12T的压路机在中间5～6m处静压一遍，使空隙水向真空管排剂水。
4、真空抽水72小时，采用特制22.7T压路机，频率调在10～15HZ，行走速度二档(5公里/小时)来回反复击振一遍。
5、根据粉细砂超空隙水压力消失80％以上约24小时，及该土体初步固结约24小时，为此每次击振碾压间隔24小时，来回往复频率速度同上击振二遍。
6、分析粉细砂最佳含水量(如含水量＞12％，继续真空降水，如含水量＜10％，采用表层均匀人工泼水)。当含水量为10～11％时，采用调整土体击振频率(小于土体频率10～15％)约22HZ，三档行走(2.5公里/小时)击振力调到450KN，按间隙时间为24小时方式，来回击振三遍(3天)。
7、待最后一遍完成7天后，采用荷载板、标贯等进行承载力、密实度等检测，承载力达18T/m2(超设计15T/m2的要求)。
由于采用“高真空击密法”，每40万m2地基处理工期都在2个月内，满足了工程工期紧的要求，并且处理价也较低，仅10多元/m2。
例2某地(38万m2)吹砂厚为2～2.3m(粒径0.075mm占85％，含水量约50％)，当时农民为了养鱼，用泥泵在原汰地进行扰动，使得吹填吵2～2.3m以下淤泥质粉质粘土(该层深度均大于6m，承载力仅4～6T/m2，含水量60％)，根据设计要求，经地基处理后，表层0～2m设计承载力为15T/m2，2～4m承载力大于12T/m2。为此提出采用“高真空击密法”进行地基处理。由于表层0～2m、2～4m为两类不同的土质(土体的渗透系数粉细砂10-4cm/s、淤泥质粉质粘土10-6cm/s，土体超空隙水压力消失时间不同粉细砂约20小时消失85％以上、淤泥质粉质粘土约72小时；土体最佳密实度的最佳含水量不同粉细砂为10％，淤泥质粉质粘土为26％，土体扰动后初步固结的时间不同，粉细砂约为1天，淤泥质粉质粘土约7天)。为此，根据两层不同的土体，抓住承载力提高的两个关键(最佳含水量控制、最佳密实度控制)，其中最难是最佳含水量的控制，为此，根据二层不同的土体，采用分层处理法进行地基处理，击密土体，考虑2～4m为淤泥质粉质粘土，为了防止压路机振动而形成“弹簧土”，击实采用强夯法，具体施工工艺如下1、表面2m含水量控制插2.5m真空管，排距10m管距4m，真空度700mmHg，抽真空48小时，拔真空管。
2、立即第一遍强夯，能量800KN(夯重12T，直径2.5m)，坑位布置3.5×4m，每点一击，推土机推平坑位，时间2～3天，让超空隙水压力基本消失。
3、2～3m含水量控制，布5m真空管，间距3.5m梅花型布置，真空度750mmHg，抽真空(含水量超26％，适当延长)。
4、在满足第一遍与第二遍间隔七天，2～4m土体含水量达最佳含水量的同时，在拔真空管的同时，立即第二遍强夯，能量1350KN，坑位3.5×4m(与第一遍错开)，每点二击。
以上处理方法经检测，地基经处理后，表面2m达15T/m2，2～4m达12T/m2的设计要求。为此38万平方大面积使用该“高真空击密法”施工。
权利要求
1.一种快速“高真空击密法”软地基处理工法，其特征在于采用高真空井点降水加振动碾压或强夯方法来降低被处理土体的含水量，以提高土体的密实度。
2.根据权利要求1所述的一种快速“高真空击密法”软地基处理工法，其特征在于高真空井点降水即采用在需处理软地基上扦置数排真空管，各真空管连接井点设备总集水管，在井点设备基础上，加置一真空泵和一自动动态平衡筒，平衡筒分别与真空泵、井点设备总集水管和排水泵相连，真空抽水至一定含水量；振动碾压或强夯即采用在需处理土体达一定含水量的同时，采用击振设备击实需处理的土体达一定密实度。
3.根据权利要求2所述的一种快速“高真空击密法”软地基处理工法，其特征在于自动动态平衡筒筒体顶端中心开设一抽气孔，与真空泵相连，筒体两侧分设一抽气孔，分别连接井点设备总集水管和排水泵，筒体内底面中心装置一导向轴，导向轴上套置一活浮筒。
全文摘要
本发明涉及一种快速“高真空击密法”软地基处理工法,是采用高真空井点降水加振动碾压或强夯方法来降低被处理土体的含水量,以提高土体密实度。高真空井点降水即采用:在需处理软地基上扦置数排真空管,在井点设备基础上,加置一真空泵和一自动动态平衡筒,平衡筒分别与真空泵、井点设备总集水管和排水泵相连,真空抽水至一定含水量;振动碾压或强夯即采用:在需处理土体达一定含水量的同时,采用击振设备击实需处理的土体达一定密实度。本发明施工工期短、施工造价较低、处理后承载能力较高。
文档编号E02D3/046GK1330189SQ0112704
公开日2002年1月9日 申请日期2001年7月28日 优先权日2001年7月28日
发明者徐士龙 申请人:徐士龙