一种堆载预压联合真空预压软基加固处理结构及方法

一种堆载预压联合真空预压软基加固处理结构及方法
【专利摘要】本发明公开了一种堆载预压联合真空预压软基加固处理结构及方法，该结构包括在软基处理区域的土壤表层上依次设置的第一编织布、第一渗透层、第二渗透层、堆载泥浆层、第二编织布和密封膜，还包括第一长竖向排水板、第一短竖向排水板、水平滤管支管、水平滤管总管、真空泵、第二竖向排水板，第一长竖向排水板和第一短竖向排水板插入软基处理区域中，水平滤管支管放置于第一渗透层中，水平滤管支管通过水平滤管总管与真空泵连接，第二竖向排水板插入堆载泥浆层中；优点是通过在软基处理区域中插设两种长度不一样的竖向排水板、在堆载泥浆层中插设竖向排水板，再在真空条件下进行排水，不仅能缩短固结周期，而且固结处理后的地基的承载能力大。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种软基加固处理方法，尤其是涉及一种堆载预压联合真空预压软 基加固处理结构及方法。 一种堆载预压联合真空预压软基加固处理结构及方法

【背景技术】
[0002] 目前，加固处理软基以抬高场地标高的工艺方法有很多，工艺过程一般为：首先对 场地进行吹填土回填至设计标高；然后采用真空预压法或真空联合堆载预压法等方法进行 软基加固处理。目前，一般在软基加固处理过程中同时对吹填土体进行加固处理，真空联合 堆载预压法是常用的方法，然而该方法存在明显的不足：1)固结周期长，原软基处理区域固 结后的承载能力小；2)如果利用水作为堆载压力，则加固处理后的吹填土体层的承载能力 有限(小于或等于80kPa)，以及处理深度有限，以致于在一定程度上制约了该方法的推广和 应用；3)如果使用泥袋作为堆载压力，则加固处理后需搬离泥袋，使用不方便。


【发明内容】

[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种堆载预压联合真空预压软基加固处理结 构及方法，其固结周期短，且处理后的地基的承载能力大、处理深度高。
[0004] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种堆载预压联合真空预压软基 加固处理结构，其特征在于包括第一编织布、第一渗透层、第一长坚向排水板、第一短坚向 排水板、水平滤管支管、水平滤管总管、真空泵、第二渗透层、堆载泥浆层、第二坚向排水板、 第二编织布和密封膜，所述的第一编织布铺设在软基处理区域的土壤表层上，所述的第一 渗透层铺设于所述的第一编织布上，所述的第一长坚向排水板和所述的第一短坚向排水板 穿过所述的第一渗透层和所述的第一编织布插入软基处理区域中，并使所述的第一长坚向 排水板和所述的第一短坚向排水板的顶部位于所述的第一渗透层中，一根所述的第一短坚 向排水板位于形成矩形的四根所述的第一长坚向排水板的正中间，所述的水平滤管支管放 置于所述的第一渗透层中，所述的第一长坚向排水板的顶部和所述的第一短坚向排水板的 顶部分别与所述的水平滤管支管连接，所述的水平滤管支管通过所述的水平滤管总管与所 述的真空泵连接，所述的第二渗透层铺设于所述的第一渗透层上，所述的堆载泥浆层设置 于所述的第二渗透层上，所述的第二坚向排水板插入所述的堆载泥浆层中，且所述的第二 坚向排水板的底端刚好伸至所述的第二渗透层中，所述的第二编织布铺设于所述的堆载泥 浆层上，所述的密封膜铺设于所述的第二编织布上，且所述的密封膜密封覆盖由软基处理 区域和所述的堆载泥浆层构成的真空预压处理区域。
[0005] 所述的第一渗透层由铺设于所述的第一编织布上的第一砂垫层和覆盖于所述的 第一砂垫层上的第一无纺土工布组成，所述的第一长坚向排水板和所述的第一短坚向排水 板的顶部位于所述的第一砂垫层中，所述的水平滤管支管埋设于所述的第一砂垫层中。 [0006] 所述的第二渗透层由设置于所述的第一渗透层上的第二砂垫层和覆盖于所述的 第二砂垫层上的第二无纺土工布组成。
[0007] 在软基处理区域的土壤表层四周边缘修筑有与软基处理区域的设计标高等高度 的土石围堰，所述的第一编织布、所述的第一渗透层、所述的第二渗透层和所述的堆载泥浆 层位于所述的土石围堰内，所述的水平滤管总管穿过所述的土石围堰，且位于所述的土石 围堰内的一端与所述的水平滤管支管连接，位于所述的土石围堰外的一端与所述的真空泵 连接； 沿真空预压处理区域的四周边缘在软基处理区域上挖设深度至少为2?3m的密封沟， 所述的密封膜的边缘通过粘土压入所述的密封沟中，使真空预压处理区域完全封闭。
[0008] -种堆载预压联合真空预压软基加固处理方法，其特征在于包括以下步骤： ① 整平软基处理区域，然后在软基处理区域的土壤表层上铺设第一编织布，再在第一 编织布上铺设第一渗透层； ② 穿过第一渗透层和第一编织布向软基处理区域中插设第一长坚向排水板和第一短 坚向排水板，并使第一长坚向排水板和第一短坚向排水板的顶部位于第一渗透层中，同时 使一根第一短坚向排水板位于形成矩形的四根第一长坚向排水板的正中间； ③ 在第一渗透层中布置水平滤管支管，然后完成第一长坚向排水板与水平滤管支管的 连接及第一短坚向排水板与水平滤管支管的连接，再完成水平滤管支管与水平滤管总管的 连接，最后在水平滤管总管的出水端连接一个真空泵； ④ 在第一渗透层上铺设第二渗透层； ⑤ 根据软基处理区域的设计标高，在第二渗透层上吹填泥浆至设计标高形成堆载泥浆 层； ⑥ 向堆载泥浆层中插设第二坚向排水板，并使第二坚向排水板的底端刚好伸至第二渗 透层中； ⑦ 在堆载泥浆层上依次铺设第二编织布和密封膜，并使密封膜一次性完全覆盖由软基 处理区域和堆载泥浆层构成的真空预压处理区域，再使真空预压处理区域完全封闭； ⑧ 利用真空泵，对真空预压处理区域进行真空预压处理，实现软基处理区域的加固。
[0009] 所述的步骤①中先在第一编织布上铺设一层砂形成第一砂垫层，再在第一砂垫层 上覆盖一层第一无纺土工布，由第一砂垫层和第一无纺土工布构成第一渗透层。
[0010] 所述的步骤④中先在第一渗透层上铺设一层砂形成第二砂垫层，再在第二砂垫层 上覆盖一层第二无纺土工布，由第二砂垫层和第二无纺土工布构成第二渗透层。
[0011] 所述的步骤⑤中先根据软基处理区域的设计标高，在软基处理区域的土壤表层四 周边缘筑与设计标高等高度的土石围堰，再在土石围堰内向第二渗透层上吹填泥浆至设计 标高形成堆载泥浆层。
[0012] 所述的步骤⑥中沿真空预压处理区域的四周边缘在软基处理区域上挖深度至少 为2?3m的密封沟，再利用粘土将密封膜的边缘压入密封沟中，以使真空预压处理区域完 全封闭。
[0013] 所述的步骤②中第一长坚向排水板的插入深度为12?20m，第一短坚向排水板的 插入深度为8?12m。
[0014] 与现有技术相比，本发明的优点在于： 1)本发明通过在软基处理区域中插设两种长度不一样的坚向排水板、在软基处理区域 上吹填泥浆层形成堆载泥浆层进行堆载预压、在堆载泥浆层中插设坚向排水板，再在真空 条件下进行排水，这种方式不仅能加快软基固结速度，缩短固结周期，而且固结处理后的地 基的承载能力大，原软基处理区域固结后能达到130?170kPa，堆载泥浆层固结后无需在 其上面再覆水或者覆沙袋等荷载就能达到60?80kPa ;此外因在真空条件下进行加固，可 有效地提高处理后的地基的处理深度。
[0015] 2 )本发明方法在抬高场地标高的同时，无需堆载预压就能达到堆载联合真空预压 效果，降低了成本，且能确保场地的整体稳定性。

【专利附图】

【附图说明】
[0016] 图1为本发明结构的布置示意图； 图2为本发明方法的总体实现框图。

【具体实施方式】
[0017] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0018] 实施例一： 本实施例提出的一种堆载预压联合真空预压软基加固处理结构，如图1所示，其包括 第一编织布8、第一渗透层、第一长坚向排水板1、第一短坚向排水板2、水平滤管支管3、水 平滤管总管4、真空泵5、第二渗透层、堆载泥浆层6、第二坚向排水板7、第二编织布15和密 封膜16,第一编织布8铺设在软基处理区域的土壤表层上，第一渗透层铺设于第一编织布8 上，第一长坚向排水板1和第一短坚向排水板2穿过第一渗透层和第一编织布8插入软基 处理区域中，并使第一长坚向排水板1和第一短坚向排水板2的顶部位于第一渗透层中，一 根第一短坚向排水板2位于形成矩形的四根第一长坚向排水板1的正中间，水平滤管支管3 放置于第一渗透层中，第一长坚向排水板1的顶部和第一短坚向排水板2的顶部分别与水 平滤管支管3连接，水平滤管支管3通过水平滤管总管4与真空泵5连接，第二渗透层铺设 于第一渗透层上，堆载泥浆层6设置于第二渗透层上，第二坚向排水板7插入堆载泥浆层6 中，且第二坚向排水板7的底端刚好伸至第二渗透层中，第二编织布15铺设于堆载泥浆层 6上，密封膜16铺设于第二编织布15上且密封膜16密封覆盖由软基处理区域和堆载泥浆 层6构成的真空预压处理区域。
[0019] 在此具体实施例中，第一渗透层由铺设于第一编织布8上的第一砂垫层9和覆盖 于第一砂垫层9上的第一无纺土工布12组成，第一长坚向排水板1和第一短坚向排水板2 的顶部位于第一砂垫层9中，水平滤管支管3埋设于第一砂垫层9中。
[0020] 在此具体实施例中，第二渗透层由设置于第一渗透层上的第二砂垫层10和覆盖 于第二砂垫层10上的第二无纺土工布11组成。
[0021] 在此具体实施例中，在软基处理区域的土壤表层四周边缘围筑有与软基处理区域 的设计标高等高度的土石围堰13,第一编织布8、第一渗透层、第二渗透层和堆载泥浆层6 位于土石围堰13内，水平滤管总管4穿过土石围堰13,且位于土石围堰13内的一端(进水 端）与水平滤管支管3连接，位于土石围堰13外的一端（出水端）与真空泵5连接；沿真空 预压处理区域的四周边缘且位于土石围堰13外挖设有用于通过粘土对密封膜16的边缘进 行密封且深度至少为2?3m的密封沟14,使真空预压处理区域完全封闭。
[0022] 在此具体实施例中，第一长坚向排水板1的插入深度可设计为12?20m，如可设计 为15m，第一短坚向排水板2的插入深度可设计为8?12m，如可设计为10m ;水平滤管支管 3和水平滤管总管4均采用现有的波纹管；真空泵5选用功率为7. 5kW的射流真空泵。
[0023] 实施例二： 本实施例提出了一种与实施例一给出的结构相应的堆载预压联合真空预压软基加固 处理方法，其总体实现框图如图2所示，其包括以下步骤： ①整平软基处理区域，然后先在软基处理区域的土壤表层上铺设一层第一编织布，再 在第一编织布上铺设一层砂形成第一砂垫层，最后在第一砂垫层上铺设一层第一无纺土工 布，由第一砂垫层和第一无纺土工布构成第一渗透层。
[0024] 在此，整平软基处理区域的目的是为了确保后续吹填泥浆的自重应力垂直软基处 理区域的土壤表层表面。
[0025] 在具体施工时，第一编织布应铺设平整，且松紧度要均匀，端部要锚着牢固，作用 为隔绝泥砂混合，保证第一渗透层的排水能力；第一砂垫层由细砂铺设而成，第一砂垫层的 厚度可设计成20?25cm ;由于在插设第二坚向排水板时会穿过第二渗透层，这样堆载泥浆 层中的泥浆可能会顺着插孔的缝隙漏到第一渗透层中，会导致第一渗透层的含泥量增大， 因此铺设第一无纺土工布，这样可以有效地防止堆载泥浆层中的泥浆漏到第一渗透层中。
[0026] ②桩机定位和排水板桩位定位精确后，穿过第一渗透层和第一编织布向软基处理 区域中插设第一长坚向排水板和第一短坚向排水板，并使第一长坚向排水板和第一短坚向 排水板的顶部位于第一渗透层中，同时使一根第一短坚向排水板位于形成矩形的四根第一 长坚向排水板的正中间。
[0027] 在具体施工时，第一长坚向排水板和第一短坚向排水板由自重作用自动插入，遇 到插打困难地段时可辅以振动锤配合；第一长坚向排水板和第一短坚向排水板的宽度均可 设计为8?12cm，第一长坚向排水板的插入深度可设为12?20m，第一短坚向排水板的插 入深度可设为8?12m，第一长坚向排水板与第一短坚向排水板之间的直线距离为0. 7m? 1. 5m，第一长坚向排水板和第一短坚向排水板均露出第一渗透层15?20cm。
[0028] ③在第一渗透层中布置水平滤管支管，然后完成第一长坚向排水板与水平滤管支 管的连接及第一短坚向排水板与水平滤管支管的连接，再完成水平滤管支管与水平滤管总 管的连接，最后在水平滤管总管的出水端连接一个真空泵。
[0029] 在此，水平滤管支管可采用直径为4?6cm的波纹管，水平滤管总管可采用直径为 6?8cm的波纹管，在使用时需在波纹管上沿管身按三角形排列打孔，制成花管，再包裹一 层覆盖所有孔的滤膜作为滤水层，滤膜要求贴紧滤管，达到只透水不透砂；在具体施工布置 水平滤管支管时，要求横向间距为6?7m，纵向间距为30?40m，可采用条状、梳状或羽毛 状等形式，并形成回路，在水平滤管支管上可设置止回阀和截门等；真空泵选用7. 5kW的射 流真空泵，在具体施工时，可每900?1100m2配备一台真空泵。
[0030] ④先在第一渗透层上铺设一层砂形成第二砂垫层，再在第二砂垫层上覆盖一层第 二无纺土工布，由第二砂垫层和第二无纺土工布构成第二渗透层。
[0031] 在具体施工时，第二砂垫层的厚度可设为20?25cm，铺设第二砂垫层利用上部吹 填的堆载泥浆层排水固结，在第二砂垫层上覆盖一层250g/m 2的第二无纺土工布目的是为 了隔离第二砂垫层和堆载泥浆层。
[0032] ⑤先根据软基处理区域的设计标高，在软基处理区域的土壤表层四周边缘筑与设 计标高等高度的土石围堰，再在土石围堰内向第二渗透层上吹填泥浆至设计标高形成堆载 泥浆层。
[0033] ⑥向堆载泥浆层中插设第二坚向排水板，并使第二坚向排水板的底端刚好伸至第 二渗透层中，在具体施工时可使第二坚向排水板插入第二砂垫层20cm。
[0034] ⑦在堆载泥浆层上依次铺设第二编织布和密封膜，并使密封膜一次性完全覆盖由 软基处理区域和堆载泥浆层构成的真空预压处理区域，然后沿真空预压处理区域的四周边 缘在软基处理区域上挖深度至少为2?3m如至少2. 5m深的密封沟，再利用粘土将密封膜 的边缘压入密封沟中，以使真空预压处理区域完全封闭。
[0035] 在此，第二编织布的作用是防止密封膜与堆载泥浆层之间接触而受破坏；密封膜 采用现有的16丝真空膜，可在堆载泥浆层上铺设1?3层；在具体施工时为防止密封沟内 的粘土在自然晾晒下干裂漏气，在密封沟内覆水，以确保密封性良好。
[0036] ⑧利用真空泵，对真空预压处理区域进行真空预压处理，实现软基处理区域的加 固。
[0037] 在具体施工时，开启真空泵，先进行试抽，检查机械运行状态、真空预压处理区域 的密封情况；真空抽吸运行过程中，必须持续不断的观察密封膜下的真空度，要求密封膜下 的真空度大于或等于80kPa，开泵率大于或等于80%，抽真空持续时间90?120天，如果密 封膜下的真空度不够，应检查密封膜与管路系统的密封情况、密封膜破裂漏气情况以及真 空泵的运行情况，查到原因，采取补救措施，根据实测沉降值拟合双曲线，预测最终沉降量， 结合固结度达到80%来判定何时停止抽真空。
【权利要求】
1. 一种堆载预压联合真空预压软基加固处理结构，其特征在于包括第一编织布、第一 渗透层、第一长坚向排水板、第一短坚向排水板、水平滤管支管、水平滤管总管、真空泵、第 二渗透层、堆载泥浆层、第二坚向排水板、第二编织布和密封膜，所述的第一编织布铺设在 软基处理区域的土壤表层上，所述的第一渗透层铺设于所述的第一编织布上，所述的第一 长坚向排水板和所述的第一短坚向排水板穿过所述的第一渗透层和所述的第一编织布插 入软基处理区域中，并使所述的第一长坚向排水板和所述的第一短坚向排水板的顶部位于 所述的第一渗透层中，一根所述的第一短坚向排水板位于形成矩形的四根所述的第一长坚 向排水板的正中间，所述的水平滤管支管放置于所述的第一渗透层中，所述的第一长坚向 排水板的顶部和所述的第一短坚向排水板的顶部分别与所述的水平滤管支管连接，所述的 水平滤管支管通过所述的水平滤管总管与所述的真空泵连接，所述的第二渗透层铺设于所 述的第一渗透层上，所述的堆载泥浆层设置于所述的第二渗透层上，所述的第二坚向排水 板插入所述的堆载泥浆层中，且所述的第二坚向排水板的底端刚好伸至所述的第二渗透层 中，所述的第二编织布铺设于所述的堆载泥浆层上，所述的密封膜铺设于所述的第二编织 布上，且所述的密封膜密封覆盖由软基处理区域和所述的堆载泥浆层构成的真空预压处理 区域。
2. 根据权利要求1所述的一种堆载预压联合真空预压软基加固处理结构，其特征在于 所述的第一渗透层由铺设于所述的第一编织布上的第一砂垫层和覆盖于所述的第一砂垫 层上的第一无纺土工布组成，所述的第一长坚向排水板和所述的第一短坚向排水板的顶部 位于所述的第一砂垫层中，所述的水平滤管支管埋设于所述的第一砂垫层中。
3. 根据权利要求1或2所述的一种堆载预压联合真空预压软基加固处理结构，其特征 在于所述的第二渗透层由设置于所述的第一渗透层上的第二砂垫层和覆盖于所述的第二 砂垫层上的第二无纺土工布组成。
4. 根据权利要求3所述的一种堆载预压联合真空预压软基加固处理结构，其特征在于 在软基处理区域的土壤表层四周边缘修筑有与软基处理区域的设计标高等高度的土石围 堰，所述的第一编织布、所述的第一渗透层、所述的第二渗透层和所述的堆载泥浆层位于所 述的土石围堰内，所述的水平滤管总管穿过所述的土石围堰，且位于所述的土石围堰内的 一端与所述的水平滤管支管连接，位于所述的土石围堰外的一端与所述的真空泵连接； 沿真空预压处理区域的四周边缘在软基处理区域上挖设深度至少为2?3m的密封沟， 所述的密封膜的边缘通过粘土压入所述的密封沟中，使真空预压处理区域完全封闭。
5. -种堆载预压联合真空预压软基加固处理方法，其特征在于包括以下步骤： ① 整平软基处理区域，然后在软基处理区域的土壤表层上铺设第一编织布，再在第一 编织布上铺设第一渗透层； ② 穿过第一渗透层和第一编织布向软基处理区域中插设第一长坚向排水板和第一短 坚向排水板，并使第一长坚向排水板和第一短坚向排水板的顶部位于第一渗透层中，同时 使一根第一短坚向排水板位于形成矩形的四根第一长坚向排水板的正中间； ③ 在第一渗透层中布置水平滤管支管，然后完成第一长坚向排水板与水平滤管支管的 连接及第一短坚向排水板与水平滤管支管的连接，再完成水平滤管支管与水平滤管总管的 连接，最后在水平滤管总管的出水端连接一个真空泵； ④ 在第一渗透层上铺设第二渗透层； ⑤ 根据软基处理区域的设计标高，在第二渗透层上吹填泥浆至设计标高形成堆载泥浆 层； ⑥ 向堆载泥浆层中插设第二坚向排水板，并使第二坚向排水板的底端刚好伸至第二渗 透层中； ⑦ 在堆载泥浆层上依次铺设第二编织布和密封膜，并使密封膜一次性完全覆盖由软基 处理区域和堆载泥浆层构成的真空预压处理区域，再使真空预压处理区域完全封闭； ⑧ 利用真空泵，对真空预压处理区域进行真空预压处理，实现软基处理区域的加固。
6. 根据权利要求5所述的一种堆载预压联合真空预压软基加固处理方法，其特征在于 所述的步骤①中先在第一编织布上铺设一层砂形成第一砂垫层，再在第一砂垫层上覆盖一 层第一无纺土工布，由第一砂垫层和第一无纺土工布构成第一渗透层。
7. 根据权利要求5或6所述的一种堆载预压联合真空预压软基加固处理方法，其特征 在于所述的步骤④中先在第一渗透层上铺设一层砂形成第二砂垫层，再在第二砂垫层上覆 盖一层第二无纺土工布，由第二砂垫层和第二无纺土工布构成第二渗透层。
8. 根据权利要求7所述的一种堆载预压联合真空预压软基加固处理方法，其特征在于 所述的步骤⑤中先根据软基处理区域的设计标高，在软基处理区域的土壤表层四周边缘筑 与设计标高等高度的土石围堰，再在土石围堰内向第二渗透层上吹填泥浆至设计标高形成 堆载泥楽层。
9. 根据权利要求8所述的一种堆载预压联合真空预压软基加固处理方法，其特征在于 所述的步骤⑥中沿真空预压处理区域的四周边缘在软基处理区域上挖深度至少为2?3m 的密封沟，再利用粘土将密封膜的边缘压入密封沟中，以使真空预压处理区域完全封闭。
10. 根据权利要求9所述的一种堆载预压联合真空预压软基加固处理方法，其特征在 于所述的步骤②中第一长坚向排水板的插入深度为12?20m，第一短坚向排水板的插入深 度为8?12m。
【文档编号】E02D3/10GK104120711SQ201410264794
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】干焕军, 余朝伟, 冯宇 申请人:宁波高新区围海工程技术开发有限公司