高饱和不均匀吹填土地基处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种高饱和不均匀吹填土地基处理方法，其包括以下步骤：S1、通过滚动堆高块石进行抛填，形成若干条东西向和南北向的堤坝工作面，两个方向的堤坝工作面相交，使整个吹填场地形成若干区块，再对各个区块进行抛石挤淤和回填铺筑；S2、采用高能级或超高能级强夯置换方法对所述区块的深层土体进行强夯加固处理；S3、采用连续搭接夯对所述区块的浅层土体进行满夯处理。本发明施工简便、技术经济合理，既达到了地基处理所需的处理效果，满足强度、稳定和变形要求，又能有效改善土体的不均匀性。特别地，该方法同时也能解决场地的施工前期预处理问题，起到地基处理的综合作用。
【专利说明】高饱和不均匀吹填土地基处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种吹填土地基处理方法，特别是涉及一种高饱和不均匀吹填土地基处理方法。
【背景技术】
[0002]吹填土是一种利用高压水流，将江河湖海水域清淤或滩涂取砂后的泥沙通过管道以水力输送的方式吹填至水域岸边形成陆域，并通过逐步堆积、流淌和沉积所形成的特殊人工填土。这种人工填土的土性一般为细颗粒的粉土或粉细砂，同时夹带淤泥质粘性土，均匀性很差，强度较低。
[0003]由于其特殊的饱水性和结构性，土的沉降速度慢，固结时间长，且具有干缩和流变特征。吹填土具有的不均匀性，不仅表现在沿土体竖向成层方向上的沉积不均匀，同时也表现在流淌沉积后的土体平面上的不均匀。从而导致整个场地吹填土体在空间分布上的土性不连续，形成砂土、粉土和粘性土 (包括淤泥质粘性土)的混杂分布，这种混杂分布带有很强的随机性，常规的岩土工程勘察几乎无法准确判明。所以，这种混杂分布的人工填土场地，不经特殊处理是无法满足工程建设所需的场地地基条件的，甚至无法满足初期人工和机械进入施工现场。
[0004]对较均匀的高饱和吹填土 (包括其它原始沉积的软土场地)地基的处理，目前采用的传统方法有:堆载预压、砂井及塑料排水板、振冲等以排水固结为核心的方法。此外，还可以采用强排水复合型动力固结的方法进行处理(排水固结与强夯方法结合)。这些方法的核心实质上是主要依赖对土体施加的预压力(静力或动力)来实现对土体颗粒的挤压密实，并通过力的作用促使土体中的孔隙水沿特定的排水通道排出，从而达到加速土体固结、密实、消除液化、强度获得提高的目的。
[0005]强夯法一般不适用于高饱和的吹填土，但强夯置换法可以用在高饱和的粉土与软塑-流塑的粘性土。然而，这一方法本身在于对软弱土体的单一置换为主要目的，以提高土的承载力、减少变形，并不以改善场地的均匀性为目的。对于不均匀吹填土地基的处理，目前主要采用的是桩基方法。
[0006]上述这些处理方法的一个共同点是:处理方案中并未考虑对场地前期预处理的施工要求，场地前期预处理不作为地基处理的组成部分。地基处理仅是针对建筑物基础在强度、稳定和变形要求下的地基条件而进行的处理。同时，通常需要地基条件必须是相对成层均匀，特别是水平方向要比较均匀。在实施前，仍需要采取其他施工措施对场地进行前期预处理，以满足人员和地基处理施工机械进场施工的需要。
[0007]综上，吹填回填中往往由于填料砂土采集混合的不均匀，以及吹填方式的局限，形成的场地均匀性很差，给工程建设带来了很大的困难。现有吹填土地基方法都不能有效地改善地基土体在空间分布上的不均匀性。特别是对沉降变形敏感的地基基础，如钢储罐地基，倘若地基土不均匀，则容易造成罐体的不均匀沉降，导致事故的发生。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中吹填土地基处理方法无法改善地基土体的不均匀性的缺陷,提供一种高饱和不均匀吹填土地基处理方法。
[0009]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种高饱和不均匀吹填土地基处理方法，其特点在于，其包括以下步骤:
[0010]S1、通过滚动堆高块石进行抛填，形成若干条东西向和南北向的堤坝工作面，两个方向的堤坝工作面相交，使整个吹填场地形成若干区块，再对各个区块进行抛石挤淤和回填铺筑；
[0011]S2、采用高能级或超高能级强夯置换方法对所述区块的深层土体进行强夯加固处理；
[0012]S3、采用连续搭接夯对所述区块的浅层土体进行满夯处理。
[0013]较佳地，所述步骤S1中还包括以下步骤:
[0014]Sn、在整个吹填场地内，沿东西向单向滚动堆高块石进行抛填，形成若干条东西向堤坝工作面；
[0015]S12、利用所述东西向堤坝工作面，再分别沿南北向滚动堆高块石进行抛填，形成若干条南北向堤坝工作面，整个吹填场地形成若干区块；
[0016]S13、在东西向或南北向的堤坝工作面上再分别沿南北向或东西向向所述区块中心滚动堆高块石进行抛填。
[0017]较佳地，所述步骤S13`之前还包括以下步骤:判断所述区块内是否存在积聚的表层淤泥；若是，则清除表层淤泥，再进入步骤S13;若否，则直接进入步骤s13。
[0018]较佳地，所述块石的直径小于等于500_。
[0019]较佳地，所述强夯采用主夯和加固夯对所述区块的深层土体进行点夯，且所述强夯采用平底夯锤。
[0020]较佳地，所述步骤S2中还包括以下步骤:
[0021]S21、在所述强夯形成的夯坑内回填块石，且回填的所述块石采用与表层抛填块石回填铺筑的材料相同；
[0022]S22、判断所述夯坑内是否出现积水；若是，则排出积水，再进入步骤S23 ;若否，则直接进入步骤S23 ；
[0〇23] S23、判断对臓区块的强夯处理是否满足设计确定的收锤标准;若否,则返回步骤S21 ;右是，则进入步骤s3。
[0024]较佳地，采用的强夯的夯击能量为高能级(或超高能级)，能量为12000~15000KNm。
[0025]较佳地，每次向所述夯坑内回填块石的石料量约达到夯坑深度的1/3。
[0026]同时以坑内不出现积水为下次夯击开始的标准，重复步骤S21~步骤S23，直至达到规定的收锤标准。
[0027]较佳地，所述步骤S3之后还包括以下步骤:
[0028]S31、判断经过所述满夯处理后的所述区块，是否存在局部区域块石向土中挤入量较大，导致所述场地淤泥挤出隆起而清除所造成的标高降低；若是，则进入步骤S32 ;若否，则进入步骤S33 ；
[0029]S32、对所述区块的局部范围进行二次铺设回填，并再次进行满夯，返回步骤S31 ；[0030]S33、完成所述区块的地基处理。
[0031]本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。
[0032]本发明的积极进步效果在于:本发明综合了分区域抛填挤淤、动力密实固结、动力挤淤与置换等方法相结合的地基处理技术，将强夯置换这一处理方式在使用范围上得到进一步的延伸，并将已有强夯置换处理方法中的置换概念得到了拓展。其施工简便、技术经济合理，既达到了地基处理所需的处理效果，满足强度、稳定和变形要求，又能有效改善土体的不均匀性。同时，该方法也能同时解决场地的施工前期预处理问题，起到地基处理的综合作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明高饱和不均匀吹填土地基处理方法的流程图。
[0034]图2为本发明较佳实施例中对场地进行挤淤回填铺筑的示意图。
[0035]图3为本发明较佳实施例中对场地进行强夯置换的夯点布置图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
[0037]如图1所示，本发明高饱和不均匀吹填土地基处理方法包括以下具体步骤:
[0038]步骤100，在整个吹填场地内，沿东西向单向滚动堆高块石进行抛填，形成若干条东西向堤坝工作面。
[0039]步骤101，利用所述东西向堤坝工作面，再分别沿南北向滚动堆高块石进行抛填，形成若干条南北向堤坝工作面，整个吹填场地形成若干区块。
[0040]步骤102，判断所述区块内是否存在积聚的表层淤泥；若是，则进入步骤103 ;若否，则进入步骤104。
[0041]步骤103,清除表层游泥。
[0042]步骤104，在东西向或南北向的堤坝工作面上再分别沿南北向或东西向向所述区块中心滚动堆高块石进行抛填。
[0043]上述步骤100至步骤104为场地的预处理过程，采用分区分块，将坚硬和未风化的块石滚动堆高后，沿区块进行合围推平填筑，形成满场地表层块石填筑层。
[0044]步骤105，采用高能级或超高能级强夯置换方法对所述区块进行强夯。
[0045]高能级或超高能级强夯置换方法是以强夯原理为基础，对加固深层地基土体起到了动力置换和动力固结的作用。
[0046]其中，所述强夯采用主夯和加固夯对所述区块的深层土体进行点夯。进一步地，考虑到吹填土体以细颗粒的粉土或粉细沙为主，所述强夯过程中用到的夯锤采用平底锤。
[0047]步骤106，在所述强夯形成的夯坑内回填块石，且回填的所述块石采用与表层抛填块石回填铺筑的材料相同。
[0048]以坚硬和未风化的块石作为强夯夯坑内的置换回填材料，并根据实际工程情况来控制其粒径和每次填料的量。优选地，保证块石的颗粒直径小于等于500mm。
[0049]步骤107，判断所述夯坑内是否出现积水；若是，则进入步骤108 ;若否，则进入步骤 109。
[0050]步骤108，排出积水。
[0051]进一步地，点夯时，夯坑内的填料采用与表层块石回填铺筑的材料相同。每次夯击后，向夯坑内回填的块石石料量约为坑深的1/3。
[0052]同时，以坑内不出现积水为下次夯击开始的标准。如果坑内回填后出现积水，则及时采取措施进行排水作业，将坑内积水排出坑外。优选地，从坑内排出的积水通过临时排水管道排至场地外，不得排放至强夯作业场地内。
[0053]步骤109，判断对所述区块的强夯处理是否满足设计确定的收锤标准；若是，则进入步骤110 ;若否，则返回步骤106。
[0054]如图1中步骤105至步骤109所示，在整个场地填筑层完成后，根据建筑物基础平面布置位置所要求的强度、稳定和变形要求，采用高能级或超高能级强夯置换方法进行强夯，所述强夯优选采用主夯和加固夯对深层土体进行点夯处理，从而形成夯墩。
[0055]高能级强夯对细颗粒饱和土主要起动力固结和振动密实作用，在夯击块石过程中，将块石强行挤入软弱淤泥质粘土土体中，从而起到置换作用。此处，夯墩既可以作为软弱土体竖向的置换体，又可以作为饱和土体内的排水通道，同时还具有较高的承载能力和抗变形能力。这样，经过高能级强夯置换处理的土体，其均匀性可以获得很大的改善。
[0056]步骤110，采用连续搭接夯对所述区块的浅层土体进行满夯处理。
[0057]步骤111，判断经过所述满夯处理后的所述区块，是否存在局部区域块石向土中挤入量较大，导致所述场地淤泥挤出隆起而清除所造成的标高降低；若是，则进入步骤112 ；若否，则进入步骤113。
[0058]步骤112，对所述区块进行二次铺设回填，并再次进行满夯。
[0059]步骤113，完成所述区块的地基处理。
[0060]满夯能级为中低能级，将原先表层回填铺筑的块石层向浅层土体内挤压振密实，形成场地浅层硬壳层，加强地基土的墩-土复合地基作用。
[0061]此外，上述填筑层的块石、二次铺设回填的块石与夯坑内回填的块石均相同。本发明对工程建设场地的施工预处理与地基处理作为整个场地地基处理一并考虑，省时、省工、省料，体现了技术经济的高度合理性。采用本发明方法可以简洁有效地解决吹填场地目前常规地基处理技术手段所不能解决的问题，具有广阔的应用前景。
[0062]如图2、图3所示，为例进一步详细说明本发明，以下通过一工程实施例来进一步说明:
[0063]工程背景:拟建场地中许多地方表层存在淤泥，厚度为I?5.4m,施工机械及人员无法进场。为保证现场后续施工的开展，必须先对表层的淤泥进行处理，解决机械进场问题。本项目大部分场地的基处理采用超高能量强夯方案，经综合考虑，采用挤淤回填方案处理表层淤泥。
[0064]由于整个场地表层的淤泥处于流动状态，且面积很大，若整体推进施工难度很大。
[0065]具体实施过程:
[0066]如图2所示，将整个场地I分割成四块小的区域11、12、13及14。再分别根据其特点按照先易后难的原则进行处理，完成一块交付一块。以区块一 11为例，其场地特点:该场地内表层的吹填层厚度在O?6.0m之间，详勘中没有区分淤泥与吹填的砂，回填层下面是吹填以前回填的开山料或者基岩，表层吹填层的厚度变化较大，并且西侧的吹填层较薄，东侧的吹填层较厚。
[0067]回填方式为:
[0068]1、先沿南北C、D向单向滚动堆高块石进行抛填，形成南北向的堤坝工作面，回填的宽度为10m。
[0069]2、合拢后再沿新填的堤坝道路往两边加宽推进，每次每边的回填宽度不超过5m，合拢后再次加宽。
[0070]3、沿东西A、B向单向滚动堆高块石进行抛填，形成东西向的工作面，回填的宽度为 10m。
[0071]4、回填区块内的其它区域，可多作业面同时回填，直至完成整个区块。
[0072]5、本区域的回填料尽量采用以含强度较高块石为主的开山料(最大粒径不超过500mm),回填料中粘土的含量不超过总量的10%，砂土和粘土的总含量不超过总量的50%。且在回填的过程中，当推进前沿的淤泥面高过6.7m后，应立即清淤至不高于6.2m。
[0073]如上所述，区块二 12、区块三13及区块四14的回填平整过程与区块一 11的方式类似，此处不做赘述。
[0074]对整个场地完成分区分块的回填平整后，对每一区块进行强夯置换。以区块一 11为例，采用12000kN.m能级强夯置换，其施工顺序详细描述如下:
[0075]1、施工准备，场地回填挤淤、平整后，场地按8mX8m方格网测量场地标高。同时在试夯区边钻一个地下水位观测孔，试夯时每2小时观测一次。
[0076]2、场地夯前检测，埋设孔压计。孔压计主要埋设在表层杂填土、杂填土下的淤泥质土、1-3层吹填粘土及吹填砂土中，监测强夯施工过程中超孔隙水压力的消散和两遍强夯的间歇期。
[0077]3、夯坑填料准备:可选用级配良好的块石、碎石等坚硬粗颗粒稳定材料，最大粒径不大于500mm,且粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30%。施工过程中详细记录填料情况。
[0078]4、一遍夯点施工:平底锤直径2.5m，锤重45?65T，能级为15000kN.m，夯点间距为10.0m。收锤标准按最后两击平均夯沉量不大于250mm且击数不少于20击控制，夯点布置如图3所示。施工完成后及时将夯坑填平和测量标高。
[0079]5、二遍夯点施工:平底锤直径2.5m，锤重45?65T，能级为15000kN.m，夯点间距为10.0m，夯点位于一遍的4个夯点中心。收锤标准按最后两击平均夯的沉量不大于250mm，且击数不少于20击控制。施工完成后及时将夯坑填平，夯点布置如图3所示。施工完进行场地整平，测量标高。
[0080]6、三遍夯点施工:采用8000kN *m能级平锤强夯，平锤直径2.2?2.5m,锤重35?50T。夯点位于一、二遍的4个夯点中心。收锤标准按最后两击平均夯的沉量不大于100mm，且击数不少于12击控制。施工完成后及时将夯坑填平，夯点布置如图3所示。施工完进行场地整平，测量标高。
[0081]7、第四遍夯点施工:采用4000kN.πι能级平锤强夯，平锤直径2.2?2.5m，夯点位于一、二、三遍的4个夯点中心，并且包含一、二、三遍的夯点。收锤标准按最后两击平均夯的沉量不大于50mm，且击数不少于8击控制。施工完成后及时将夯坑填平，夯点布置如图3所示。施工完进行场地整平，测量标高。
[0082]8、满夯施工:第五遍为1500kN.m能级满夯，平锤直径2.2?2.5m,每点夯3击，要求夯印1/3搭接。满夯结束后整平场地。施工完进行场地整平，测量标高。
[0083]如上所述，区块二、区块三及区块四的强夯置换过程与区块一的方式类似，此处不做赘述。
[0084]此外，整个场地具体选择的挤淤回填铺筑形式、强夯能级及次数均根据实际工程需求进行调整。
[0085]虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种高饱和不均匀吹填土地基处理方法，其特征在于，其包括以下步骤: .51、通过滚动堆高块石进行抛填，形成若干条东西向和南北向的堤坝工作面，两个方向的堤坝工作面相交，使整个吹填场地形成若干区块，再对各个区块进行抛石挤淤和回填铺筑； .52、采用高能级或超高能级强夯置换方法对所述区块的深层土体进行强夯加固处理； . 53、采用连续搭接夯对所述区块的浅层土体进行满夯处理。
2.如权利要求1所述的吹填土地基处理方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括以下步骤: .Sn、在整个吹填场地内，沿东西向单向滚动堆高块石进行抛填，形成若干条东西向堤坝工作面； .512、利用所述东西向堤坝工作面，再分别沿南北向滚动堆高块石进行抛填，形成若干条南北向堤坝工作面，整个吹填场地形成若干区块； .513、在东西向或南北向的堤坝工作面上再分别沿南北向或东西向向所述区块中心滚动堆高块石进行抛填。
3.如权利要求2所述的吹填土地基处理方法，其特征在于，所述步骤S13之前还包括以下步骤:判断所述区块内是否存在积聚的表层淤泥；若是，则清除表层淤泥，再进入步骤.S13;若否，则直接进入步骤s13。
4.如权利要求2所述的吹填土地基处理方法，其特征在于，所述块石的直径小于等于500mmo
5.如权利要求1所述的吹填土地基处理方法，其特征在于，所述强夯采用主夯和加固夯对所述区块的深层土体进行点夯，且所述强夯采用平底夯锤。
6.如权利要求5所述的吹填土地基处理方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括以下步骤: . 521、在所述强夯形成的夯坑内回填块石，且回填的所述块石采用与表层抛填块石回填铺筑的材料相同； . 522、判断所述夯坑内是否出现积水；若是，则排出积水，再进入步骤S23;若否，则直接进入步骤S23 ； .523、判断对所述区块的强夯处理是否满足设计确定的收锤标准；若否，则返回步骤S21；若是，则进入步骤s3。
7.如权利要求6所述的吹填土地基处理方法，其特征在于，采用的强夯的夯击能量为高能级(或超高能级)，能量为12000~15000KNm。
8.如权利要求6所述的吹填土地基处理方法，其特征在于，每次向所述夯坑内回填块石的石料量约达到夯坑深度的1/3。
9.如权利要求1所述的吹填土地基处理方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括以下步骤: . 531、判断经过所述满夯处理后的所述区块，是否存在局部区域块石向土中挤入量较大，导致所述场地淤泥挤出隆起而清除所造成的标高降低；若是，则进入步骤S32;若否，则进入步骤S33 ； .532、对所述区块的局部范围进行二次铺设回填，并再次进行满夯，返回步骤S31；S33、完成所述区块`的地基处理。
【文档编号】E02D3/08GK103510504SQ201210204130
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月15日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】何国富 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中石化上海工程有限公司