专利名称：大面积软弱地基动力加固表层移动填料及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种大面积软弱地基的动力加固填料层结构及基于该结构 的施工方法，尤其是一种可用于替代砂石填料的可移动式填料及利用该移 动式填料层进行施工的方法，具体地说是一种大面积软弱地基动力加固表 层移动填料及其施工方法。
技术背景目前，对于高含水量、超软弱的粘性土地基常采用排水固结加表面动 力挤密相结合的方法进行处理。排水固结有真空降水、真空-电渗联合降水等工法，通过排水固结，使之达到表层动力挤密所需的最佳含水量;低能量 强夯是表层动力挤密法中最为典型的一种，其目的是提高土体的压实度。 排水固结加表面动力挤密相结合的综合加固技术能有效快速地使流塑状於 泥改变为软塑状甚至固体状，从而提高地基承载力。但该类加固技术也有 一些缺点以致在某种程度上限制了其更为广泛的推广和应用，其主要缺点 如下1、强夯施工前，通常需要在场地表面铺设一层足够厚的砂石填料。 其作用为l)避免夯锤与软基直接接触，减少在夯击过程中产生"橡皮土" 的可能性;2)在软基表面形成一个硬壳层，使强夯设备能进入场地。因为对 于高含水量、超软弱的粘性土，仅通过真空电渗降水等工法排水固结，地 基的承载力不可能得到较大幅度的提高，达不到夯机施工的要求。强夯施 工的砂石填料对少(缺)砂石区域的工程来说是一个制约因素，会使得工程 造价大大提高。2 、在松散砂石填料上进行强夯，不可避免地会留下大量深浅不一的 夯坑，夯点处的砂石填料嵌入土层多而在夯点下形成密实的土柱，夯点以 外的砂石填料嵌入土层少，使得强夯后土层在平面内呈不均匀性，影响上 部工程的安全。
3、 砂石填料嵌入软土层后，填料层的排水效果降低，在夯击力的作 用下，土中的孔隙水无法自由地排出。
4、 铺设填料的传统做法占用一定的工期。因为要待砂石料大面积铺 填到一定厚度后，才能进行下序的强夯施工。
发明内容
本发明的目的之一是克服上述不足，提供一种可移动、可反复使用的 特殊土工袋组合结构的表层移动填料，以替代通常的强夯施工前铺设的砂 石填料。
本发明的另一个目的是提供一种基于表面移动填料的大面积软弱地基 的施工方法。
实现本发明第一个目的的技术方案是
一种大面积软弱地基动力加固表层移动填料，其特征是它主要由以下 三层结构件组成-
一直接或间接铺设在软弱地基表面的底层土工布或土工格栅布(l)，在 其与地基表面相接触的一面上设有兼具加强筋作用的吊装带(101);
一位于前述底层土工布或土工格栅(O之上的、至少一层由多个充填
有卵砾石(202)及砂子(203)的土工袋(2)组成的土工袋层(3)，每层 相邻土工袋(2)之间通过连接带(201)相互水平向联接；
一位于最上层土工袋层(3)之上的起保护土工袋2免受夯锤直接夯击 作用的橡胶护板(4)，该橡胶护板(4)的一面与土工袋层(3)相接触， 另一面与夯锤相对。
当所述的土工袋层(3)的数量为二层或二层以上时，相邻层之间的土 工袋(2)呈错位搭接布置。
在所述的土工袋(2)中装填的起骨架作用的卵砾石(202)为质地紧 硬、表面光滑的卵砾石，砂子(203)起填充卵砾石骨架间空隙的作用。 实现本发明第二个目的的技术方案是
一种基于表层移动填料的大面积软弱地基的动力加固方法，其特征是
首先利用起吊设备将前述的表层移动填料吊装或平移到夯点位置处， 使其与待加固软弱地基接触，如果待加固软弱地基的粘粒含水量大于50%时，可先在待加固软弱地基的表面铺设一层厚度0.1 0. 15m的砂石料或内 装有普通土料的小土袋，然后再将表层移动填料置于所铺设的砂石料或小 土袋的上部；然后以500 800kNm的夯击力进行第一遍低能量强夯，在每一个位置 处连续夯击，直到表层移动填料压入地基中的贯入量小于100mm时再将表 层移动填料吊装或平移到下一夯击点，再以相同的方法进行夯击，夯击点 之间间隔为4.5 7m，且呈等边三角形或梅花形布置，完成第一遍夯击；第三，在第一遍夯击结束后，再进行第二遍低能量强夯，此时的夯击 力为800-1000kNm，每点夯击2-4次，夯击点之间的间隔也为4. 5 7m，呈 等边三角形或梅花形布置，完成第二遍低能量强夯；最后，进行第三遍低能量满夯，夯击力为1000-1200kNm，夯击点之间 相互重叠，每点夯击1-2次，夯击完毕，即可得到含水量符合要求的固结 地基。在所述的大面积软弱地基中如果预设有由排水板组成的竖向排水系统 可进一步提高作业速度和加固的强度。 本发明的有益效果1) 全部或部分取代传统的砂石填料，且本发明的移动填料结构可以反 复使用，大大降低工程造价，对于少或缺砂石区域的工程尤为如此。2) 因为土工袋是一种柔性的传力结构，能够根据场地的软、硬情况， 调整传入地基中的夯击力，使加固后的地基趋于均匀。3) 土工袋组合结构具有良好的透水性，保证夯击过程中土中的空隙水 能够自由通畅地排出，加速土体固结。本工法若和竖问排水系统结合，则 效果更佳。4) 施工速度快，大大縮短了工期。省去铺设填料的时间，真空电渗等 降水结束后，立即可以进行强夯施工，且强夯施工过程中土体排水固结快。
图l本发明的移动填料的结构示意图。
图2是本发明的底层土工布或土工格栅布的结构示意图。 图3是本发明大型土工袋的外形结构示意图。 图4是本发明的土工袋内部结构示意图。 图5是本发明的夯击力传递过程示意图。 图6是本发明的表层移动填料移位时的状态示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 如图1-5所示。
一种大面积软弱地基动力加固表层移动填料，它主要依次由底层土工 布或土工格栅l、 土工袋层3和橡胶护板4组成，土工袋层3可为一层，也 可为二层或二层以上，当土工袋层3的数量为二层或二层以上，相邻层的 土工袋应错开相互搭接，如图1所示。底层的土工布1要求高强度，克重 》400g/m3，经纬向拉伸强度^80kN/m，具有良好的透水性。也可以用具有 足够韧性与强度的土工隔栅或铅丝网来代替。组成土工袋层3的土工袋2 可设计成二种规格， 一种是大型土工袋(如图3所示)，另一种为小型土 工袋，其中大型土工袋材料要求径、纬向拉伸强度》55kN/m，小型土工袋 材料要求径、纬向拉伸强度》26kN/m。 土工袋2内的砂、卵砾石的混合比 以卵砾石在袋中能形成骨架为原则，如图4所示，通常可选1:1.5-3,其中 以l: 2为佳，卵砾石要求质地坚硬、表面光滑。对于大型土工袋2，水平 横向、纵向均用其外侧附有的肋条吊装带互相连接，以形成一个整体。对 于小型土工袋，土袋四角与相邻土袋用扎线扎紧。在底层土工布或土工格 栅1与地基表面相接触的一面上设有兼具加强筋作用的吊装带101;吊装带 101可采用图2所示的交叉布置。每层相邻土工袋2之间通过连接带201相 互水平向联接。
一种基于表层移动填料的大面积软弱地基的动力加固方法 首先利用起吊设备将前述的表层移动填料吊装或平移到夯点位置处， 使其与待加固软弱地基接触，如果待加固软弱地基的粘粒含水量大于50%
时，可先在待加固软弱地基的表面铺设一层厚度0.1 0. 15m的砂石料或内 装有普通土料的小土袋，然后再将表层移动填料置于所铺设的砂石料或小 土袋的上部；
然后以500 800kNm的夯击力进行第一遍低能量强夯，在每一个位置 处连续夯击，直到表层移动填料压入地基中的贯入量小于100mm时再将表 层移动填料吊装或平移到下一夯击点(如图6所示)，再以相同的方法进行 夯击，夯击点之间间隔为4.5 7m，且呈等边三角形或梅花形布置，完成第 —遍夯击；
第三，在第一遍夯击结束后，再进行第二遍低能量强夯，此时的夯击 力为800-1000kNm，每点夯击2-4次，夯击点之间的间隔也为4. 5 7m，呈 等边三角形或梅花形布置，完成第二遍低能量强夯；
最后，进行第三遍低能量满夯，夯击力为1000-1200kNm，夯击点之间 相互重叠，每点夯击1-2次，夯击完毕，即可得到含水量符合要求的固结 地基。
此外，在所述的大面积软弱地基中如果预设有由排水板组成的竖向排 水系统可进一歩提高作业速度和加固的强度。
本发明的工作原理为
本发明的强夯施工用表层移动填料为一种特殊的土工袋组合结构，由 高强度透水土工布、扁平状土工袋、橡胶板组成(图l)。高强度透水土工布
直接铺于强夯施工的场地表面，其作用为l)用于移动或吊装整个组合结 构，因此设有加筋肋条及吊钩，如图2所示;2)增加上方土工袋组合体的整 体性。扁平状土工袋，其尺寸有两种大型土工袋lmX lmX (0. 25 0. 3)m(长 X宽X高)与小型土工袋O. 4mX 0. 4mX 0. lm(长X宽X高)。对于大型土工 袋，袋子外围设置有两根吊带，用于吊装及袋子间的联结，如图3所示。土 工袋内充填砂与卵砾石混合料。袋子与袋子间水平向互相联结。通常设置 2-3层土工袋。在土工袋的顶面铺设一块薄橡胶板，用于保护土工袋，提高 土工袋的反复使用率。
本发明的土工袋2内充填的是具有卵砾石与砂的混合料，卵砾石要求质
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地坚硬、滚圆，新鲜无风化，受力后颗粒不破碎，基本无触破袋子的棱角， 卵砾石在土工袋中形成传力骨力骨架，砂子起充填骨架间的空隙并增大袋 子张力的作用，如图4所示。
土工袋在夯击动力荷载作用下，周长会有所伸长，其结果在袋子中产 生一个张力(称袋子张力)。袋子张力又反过来约束袋子中的砂卵石，使土 体间的接触力增大，土工袋内的砂卵石在土袋张力约束下形成一个强度很
大的整体，夯击力通过土袋传入其下的土层中，如图5所示。在动力荷载作
用下，土体被挤密，强度得到提高。
权利要求
1、一种大面积软弱地基动力加固表层移动填料，其特征是它主要由以下三层结构件组成一直接或间接铺设在软弱地基表面的底层土工布或土工格栅布(1)，在其与地基表面相接触的一面上设有兼具加强筋作用的吊装带(101)；一位于前述底层土工布或土工格栅(1)之上的、至少一层由多个充填有卵砾石(202)及砂子(203)的土工袋(2)组成的土工袋层(3)，每层相邻土工袋(2)之间通过连接带(201)相互联接；一位于最上层土工袋层(3)之上的起保护土工袋(2)免受夯锤直接夯击作用的橡胶护板(4)。
2、 根据权利要求1所述的大面积软弱地基动力加固表层移动填料，其特征 是当所述的土工袋层(3)的数量为二层或二层以上时，相邻层之间的土工 袋(2)呈错位搭接布置。
3、 根据权利要求l所述的大面积软弱地基动力加固表层移动填料，其特征 是在所述的土工袋(2)中装填的起骨架作用的卵砾石(202)为质地紧硬、 表面光滑的卵砾石，砂子(203)起填充卵砾石骨架间空隙的作用。
4、 一种基于权利要求1所述的表层移动填料的大面积软弱地基的动力加固 方法，其特征是首先利用起吊设备将前述的表层移动填料吊装或平移到夯点位置处， 使其与待加固软弱地基接触，如果待加固软弱地基的粘粒含水量大于50% 时，先在待加固软弱地基的表面铺设一层厚度0.1 0. 15m的砂石料或内装 有普通土料的小土袋，然后再将表层移动填料置于所铺设的砂石料或小土 袋的上部；然后以500 800kNm的夯击能进行第一遍低能量强夯，在每一个位置 处夯击连续夯击，直到表层移动填料压入地基中的贯入量小于100mm时再 将表层移动填料吊装或平移到下一夯击点，再以相同的方法进行夯击，夯 击点之间间隔为4. 5 7m，且呈等边三角形或梅花形布置，完成第一遍夯击； 第三，在第一遍夯击结束后，再进行第二遍低能量强夯，此时的夯击力为800-1000kNm，每点夯击2-4次，夯击点之间的间隔也为4. 5 7m，呈 等边三角形或梅花形布置，完成第二遍低能量强夯；最后，进行第三遍低能量满夯，夯击能为1000-1200kNm，夯击点之间 相互重叠，每点夯击1-2次，夯击完毕，即可得到含水量符合要求的固结 地基。
5、根据权利要求4所述的基于表层移动填料的大面积软弱地基的动力加固 方法，其特征是在所述的大面积软弱地基中预设有由排水板组成的竖向排 水系统可进一步提高作业速度和加固的强度。
全文摘要
一种大面积软弱地基动力加固表层移动填料及其施工方法，属于水利、港湾、建筑技术中的地基加固技术领域，其中移动填料主要由以下三层结构件组成底层土工布或土工格栅布(1)、土工袋层(3)和橡胶护板(4)组成；本发明的方法是利用所得到的表层移动填料分三次进行夯实作用，它解决了目前无砂石地区地基加固中存在的投资大、周期长的问题，较好地解决了软弱地基在无砂石情况下的正常动力加固，具有投资少，施工周期短，且表层移动填料可反复使用的优点。
文档编号E02D3/046GK101109177SQ200710024389
公开日2008年1月23日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者刘斯宏, 张志铁, 杨静明 申请人:刘斯宏;张志铁;杨静明