专利名称：真空电渗降水及低能量强夯的深层加固方法
技术领域：
本发明涉及一种土木工程地基加固方法，具体涉及一种大面积软土地基的综合加固方法，适用于粉土、粉质粘土等地基，尤其是以粘粒等细颗粒为主的流泥、淤泥和淤泥质土地基的加固。
背景技术：
在建筑工程中，需要对地基进行加固处理，特别是对于含水量大的软弱土或者软土，需要进行降水及加固处理。
在我国南部及沿海地区，广泛存在着海相、湖相及河相沉积的软弱粘土层，这种土的特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差，在建筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差，对于该种地基，尤其是大面积施工，如在该地基上建造码头、机场等时，需要对地基进行处理与加固。常见的加固软土地基的方法包括复合地基、真空预压法、真空电渗降水法等。但是，采用上述方法，对于以粘粒等细颗粒为主的流泥、淤泥和淤泥质土地基效果不好。
中国发明专利申请CN1884707A公开了一种“真空电渗降水及低能量强夯综合加固软土地基的方法”，其主要包括下列步骤①真空井点降水；②真空电渗降水；③低能量强夯；④振动碾压、平整场地。这种方法由于结合了真空井点降水与真空电渗降水，能够有效地将软土中大部分孔隙水经真空管排出，使软土的含水量大幅度下降，从而在低能量强夯时，避免产生“橡皮土”现象，保证软土被挤密固结。由于上述方法可以廉价、快捷地进行软土地基处理，并且处理质量可靠，没有二次污染，因而当场地浅层覆盖着一层软弱土或软土时，该方法是地基加固的一种较为优选的工法。然而，上述方法的缺点是，工法的加固深度小，一方面，真空井点降水和真空电渗降水的作用范围通常在深度6米以内，另一方面，在进行低能量强夯时，夯击能不可过大，否则因超孔隙水压力消散速度较慢，易出现“橡皮土”，因而，上述方法主要适用于处理不大于6米的浅层软土，难以处理更大深度的软土。
而在实际施工中，常常会遇到深度达十几米的软土层、淤泥层，如何这类地基进行加固，是本领域急待解决的问题。
发明内容
本发明目的是提供一种大面积软土地基的综合加固方法，在保留现有工法长处的基础上，适用于深层软土地基的加固。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种真空电渗降水及低能量强夯的深层加固方法，其施工步骤包括，首先构建场地排水系统，方法为，在场地上铺一层中粗砂垫层，厚度不小于40厘米，所述垫层与排水盲沟一起构成水平排水系统；自砂垫层向下插入塑料排水板，相邻塑料排水板的间距为0.8～1.4米，塑料排水板的长度与加固深度相当，构成竖向排水系统；在所述垫层上铺设粘土层并压实；然后进行下列操作(1)真空井点降水；(2)真空电渗降水；(3)低能量强夯；(4)振动碾压、平整场地。
上述技术方案中，所述真空井点降水系统即是在场地上竖插许多条平行的十字井点管，井点管和许多条横置的连接管相连，连接管和集水总管相连，集水总管和总管相连，总管和吸水装置相连。所述粘土层用于防止在真空降水时的漏气发生。
上述技术方案中，所述水平排水系统中，与排水盲沟连通设置有集水井，所述垫层采用的中粗砂含泥量小于3％。
一般地，所述塑料排水板插入时贯穿软土；当软土层很深时，所述塑料排水板的长度由上部结构允许变形确定。
上述技术方案中，所述真空井点降水至排出的水汽平衡系数大于0.75时结束；所述真空电渗降水至场地表面泛白、电渗管附近土体开裂时结束。
优选的技术方案，进行至少3遍低能量强夯，第一遍低能量强夯夯击能800～1200kNm，梅花型布置，每点1～2击，当最后二击贯入量小于100毫米时结束；第二遍低能量强夯夯击能为1200～1800kNm，梅花型布置，每点2～3击；第三遍低能量强夯夯击能为1500～2500kNm，满夯，夯印搭接1/3，每点1～2击。
所述真空电渗降水系统的构建包括，在真空井点降水系统的井点管的内侧竖插许多平行的电渗管，将电渗管和电渗装置的阳极相连，真空井点管和电渗装置的阴极连接以形成直流回路。
上述技术方案中，所述电渗管的长度比井点管长1～1.5米。
本发明的加固原理是a.场地软土经真空井点降水后，地下水位降低，深层软土在降水预压荷载作用下，超孔隙水压力增大，而由于塑料排水板的存在，使场地深层软土的孔隙水经排水板、砂垫层、排水盲沟等排出，使超孔隙水压力迅速消散，深层软土得到初步固结。
b.在真空电渗降水下，浅层4～6米范围的软土在真空负压、电泳(电渗)、烘烤的共同作用下，大部分的孔隙水经井点管排出，浅层软土的含水量迅速降低至低能量强夯相适应的含水量，从而大大降低了因强夯而出现“橡皮土”的概率，同时也可加大夯击能。
c.经真空电渗降水后，场地浅层软土的含水量降至塑限附近，使低能量强夯的夯击能可加大，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，由于塑料排水板的存在，借助于排水板的形成的“水柱”作为传递能量的工具，将强夯夯击能产生的附加应力传至“水柱”底部，从而使塑料排水板所能达到的深度范围内的软土都得到加固，实现了本发明深层加固的目的。
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.本发明由中粗砂层和塑料排水板构成了完整的排水系统，使场地软土在静、动荷载的共同作用下，大部分孔隙水经由排水系统排出，使场地深、浅层软土都得到加固；2.由于塑料排水板的设置，为低能量强夯时激起的超孔隙水压力提供了一条迅速消散的路径，既缩短了软土的固结时间，又大大降低了场地软土因强夯而出现“橡皮土”的概率，从而可以增加低能量强夯时的能量；3.由于塑料排水板一直插入深层软土中，在低能量强夯时，塑料排水板会构成“水柱”结构，使得夯击能产生的附加应力快速向土体深部传递，从而大大扩展了低能量强夯的影响深度，使得加固深层软土成为可能。
附图1本发明实施例一的软土地基横断面示意图。
其中1、十字井点管；2、真空预压装置；3、电渗管；4、电渗装置；5、垫层；6、塑料排水板；7、填料层；8、粘土层。
具体实施例方式
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附图1所示，1.平整场地后，在场地上铺设40厘米左右的中粗砂垫层5，中粗砂含泥量小于3％；2.在砂垫层上竖插塑料排水板6，塑料排水板的间距取0.8～1.4米，塑料排水板的加固深度按以下原则进行当场地软土不太厚时，则塑料板宜贯穿软土；当场地软土深厚，则加固深度应由上部结构的允许变形值确定；然后在所述垫层上铺设粘土层8并压实。
3.在砂垫层上布置真空井点降水系统，进行真空井点降水即在砂垫层5上竖插许多排平行的十字井点管1，十字井点管长约6～8米，尽量贯穿软土，十字井点管的滤头位置相应为5～7米，十字井点管间距4米×4米，井点管和许多条横置的连接管相连，连接管采用41毫米×51毫米×40毫米内含螺旋型钢丝的透明尼龙管，连接管和集水总管连接，集水总管采用直径63毫米的PVC管，节间用与之配套的专用接头连接，并用三通将集水总管和总管连接，总管和真空预压装置2连接。必须说明，在地下水丰富地区或外来补给水十分丰富地区，应在被处理的场地外围设置一排甚至数排外围封管，以形成截水帷幕。真空降水时间一般为5～7天，当平衡系统数大于0.75时，真空井点降水结束。
4.安装电渗装置4，在真空十字井点管的内侧竖插许多平行的电渗管3，真空电渗降水开始即在真空井点管的内侧布置直径25毫米的钢筋作为电渗管，电渗管和真空井点管成等边三角形布置，电渗管比真空井点管长1米～1.5米。电渗管之间用导电性能良好的铝棒并用专用夹件相连，最后和电渗装置的阳极相连；真空井点管之间用直径6毫米的钢筋点焊相连，最后和电渗装置的阴极相连，二条线路形成真流回路，连接后用绝缘胶布包裹以确保绝缘良好。以上电渗降水系统通电后即可进行真空电渗降水，真空电渗降水时间一般为15～20天，当场地软土的含水量达到塑限、场地面泛白并在靠近电渗管处的土出现裂缝，真空电渗降水结束。
5.拔除井点管和电渗管，在场地表面铺0.8～1.5米的填料层7，进行第一遍低能量强夯，参数见下表，当最后二击贯入量小于100毫米时，第一遍低能量强夯结束。
6.经2～3轮先铺填料后低能量强夯施工后，场地软土包括深层软土达到超固结。
7.振动碾压、平整场地。
各轮低能量强夯各项参数及指标见下表
权利要求
1.一种真空电渗降水及低能量强夯的深层加固方法，其施工步骤包括，(1)真空井点降水；(2)真空电渗降水；(3)低能量强夯；(4)振动碾压、平整场地；其特征在于在进行真空井点降水之前，首先构建场地排水系统，方法为，在场地上铺一层中粗砂垫层，厚度不小于40厘米，所述垫层与排水盲沟一起构成水平排水系统；自砂垫层向下插入塑料排水板，相邻塑料排水板的间距为0.8～1.4米，塑料排水板的长度与加固深度相当，构成竖向排水系统；在所述垫层上铺设粘土层并压实。
2.根据权利要求1所述的深层加固方法，其特征在于所述水平排水系统中，与排水盲沟连通设置有集水井，所述垫层采用的中粗砂含泥量小于3％。
3.根据权利要求1所述的深层加固方法，其特征在于所述塑料排水板插入时贯穿软土。
4.根据权利要求1所述的深层加固方法，其特征在于所述塑料排水板的长度由上部结构允许变形确定。
5.根据权利要求1所述的深层加固方法，其特征在于所述真空井点降水至排出的水汽平衡系数大于0.75时结束；所述真空电渗降水至场地表面泛白、电渗管附近土体开裂时结束。
6.根据权利要求1所述的深层加固方法，其特征在于进行至少3遍低能量强夯，第一遍低能量强夯夯击能800～1200kNm，梅花型布置，每点1～2击，当最后二击贯入量小于100毫米时结束；第二遍低能量强夯夯击能为1200～1800kNm，梅花型布置，每点2～3击；第三遍低能量强夯夯击能为1500～2500kNm，满夯，夯印搭接1/3，每点1～2击。
7.根据权利要求1所述的深层加固方法，其特征在于所述真空电渗降水系统的构建包括，在真空井点降水系统的井点管的内侧竖插许多平行的电渗管，将电渗管和电渗装置的阳极相连，真空井点管和电渗装置的阴极连接以形成直流回路。
8.根据权利要求7所述的深层加固方法，其特征在于所述电渗管的长度比井点管长1～1.5米。
全文摘要
本发明公开了一种真空电渗降水及低能量强夯的深层加固方法，其施工步骤包括，(1)真空井点降水；(2)真空电渗降水；(3)低能量强夯；(4)振动碾压、平整场地；其特征在于在进行真空井点降水之前，首先构建场地排水系统，方法为，在场地上铺一层中粗砂垫层，厚度不小于40厘米，所述垫层与排水盲沟一起构成水平排水系统；自砂垫层向下插入塑料排水板，相邻塑料排水板的间距为0.8～1.4米，塑料排水板的长度与加固深度相当，构成竖向排水系统；在所述垫层上铺设粘土层并压实。本发明由中粗砂层和塑料排水板构成了完整的排水系统，使场地深、浅层软土都得到加固；并可以增加低能量强夯时的能量，大大扩展了低能量强夯的影响深度，使得加固深层软土成为可能。
文档编号E02D3/10GK101016739SQ20071002042
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月15日 优先权日2007年2月15日
发明者张志铁 申请人:张志铁, 叶吉