一种基于地下水变位的地基处理结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及地基处理领域，特别是涉及一种基于地下水变位的地基处理结构。本实用新型提供一种基于地下水变位的地基处理结构，包括地基土本体，所述地基土本体上铺筑碎石土垫层，所述碎石土垫层上设有冲击压路装置，所述地基土中还设有竖直的地下水位管，所述地下水位管向上延伸，并贯穿碎石土垫层，所述地下水位管为中空结构且两端开口。本实用新型可较好地实现冲击碾压大规模处理滨海地基施工的质量控制。
【专利说明】—种基于地下水变位的地基处理结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及地基处理领域，特别是涉及一种基于地下水变位的地基处理结构。
【背景技术】
[0002]滨海地区地下水位较高，且地表广泛分布着地基承载力较低的地基土。在这些地基上修筑公路等结构，常常会使地基产生过大的变形或不均匀沉降，从而导致公路病害的出现。因此，有必要采用某种地基处理技术，以达到提高地基强度和降低地基工后沉降的目的。
[0003]在各种地基处理技术当中，冲击碾压技术以其高效、经济等多种优势越来越多的应用于公路以及机场的黄土、粉土等地基处理当中。采用冲击碾压处理滨海粉细砂地基的成功案例也已出现。到目前为止，冲击碾压技术在处理黄土、粉土、砂土等地基的过程中，大多采用监测地下水位、地基孔隙水压力、地表沉降值以及原位试验等方法证明了冲击碾压处理黄土、粉土、砂土等地基的可行性。但在大规模施工中，不可能在地基里埋设孔隙水压力等监测仪器，通过监测各项数据来控制施工质量，而施工人员大多通过经验判断来控制冲击碾压施工参数，这种现状为工程质量埋下隐患。因此，在现有的研究成果基础上，提出一种简便可靠的地基处理结构显得极为重要。
实用新型内容
[0004]鉴于以上所述现有方法手段的不足，本实用新型的目的在于克服现有方法的不足，提供一种基于地下水变位的地基处理结构，以达到提高工程质量，降低工程隐患的目的，以期解决现有技术中的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于地下水变位的地基处理结构，包括地基土本体，所述地基土本体上铺筑碎石土垫层，所述碎石土垫层上设有冲击压路装置，所述地基土中还设有竖直的地下水位管，所述地下水位管向上延伸，并贯穿碎石土垫层，所述地下水位管为中空结构且两端开口。
[0006]优选的，所述碎石土垫层的深度为0.3-0.5m。
[0007]优选的，所述地基土中地下水位管的深度为1.8-2.2m。
[0008]所述地基土中地下水位管的深度具体指地下水位管位于地基土中的部分的水平标闻差。
[0009]优选的，所述地下水位管的上端伸出碎石土垫层，下端位于地下水水位以下。
[0010]本领域技术人员可根据经验适当调整所述地下水位管伸出碎石土垫层的高度以及地基土中地下水位管的深度。
[0011]优选的，所述地下水位管的数量为两根以上，更优选为四根以上。
[0012]更优选的，所述地下水位管均匀分布于地基处理结构的边缘部分，即位于地基处理结构的四周边缘部分。[0013]本实用新型所提供的基于地下水变位的地基处理结构的使用方法包括如下步骤:
[0014]1、监测地下水位的准备工作:在对原地基进行冲碾以前，首先在地基土中设置地下水位管，地下水位管深度超过地下水位高度即可，并预留出碎石土垫层的高度。
[0015]2、施工准备工作:在清表后的地基上铺筑碎石土垫层，作为冲击压路机的施工作业面。
[0016]3、监测地下水位:采用冲击压路机对地基进行冲击碾压，冲击碾压过程中通过地下水位的变化来控制冲击碾压的施工参数。
[0017]本实用新型可较好地实现冲击碾压大规模处理滨海地基施工的质量控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为整个地基场地在冲碾前后的地下水位变化曲线；
[0019]图2为K21+620断面冲碾前后的孔隙水压力变化曲线；(a)为K21+620左侧测点冲碾孔隙水压力变化示意图；(b)为K21+620右侧测点冲碾孔隙水压力变化示意图；
[0020]图3为K21+680断面冲碾前后的孔隙水压力变化曲线；(a)为K21+680左侧测点冲碾孔隙水压力变化示意图；(b)为K21+680右侧测点冲碾孔隙水压力变化示意图；
[0021]图4为本实用新型结构示意图。
[0022]元件标号说明
[0023]I 地基土
[0024]2碎石土垫层
[0025]3地下水位管
[0026]4冲击压路装置
[0027]5原地面
[0028]6地下水水位
【具体实施方式】
[0029]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0030]请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0031]如图4所示，本实用新型提供一种基于地下水变位的地基处理结构，包括地基土
(I)本体，所述地基土( I)本体上铺筑碎石土垫层(2 )，所述碎石土垫层(2 )上设有冲击压路装置(4)，所述地基土(I)中还设有竖直的地下水位管(3)，所述地下水位管(3)向上延伸，并贯穿碎石土垫层(2)，所述地下水位管(3)为中空结构且两端开口，所述碎石土垫层(2)的深度为0.4m，所述地基土(I)中地下水位管(3)的深度为2m，所述地下水位管(3)的上端伸出碎石土垫层(2)，下端位于地下水水位(6)以下，所述地下水位管(3)的数量为四根，并分布于地基处理结构的四周。
[0032]冲击碾压过程中，饱和地基中的孔隙水压力在上部冲击荷载的影响下会逐渐升高，地下水位也同步升高。地基土中增加的那部分孔隙水压力被称为超孔隙水压力，超孔隙水压力有寻找出水路径消散的特征。超孔隙水压力产生和消散的过程也就是地基固结的过程。若对地基持续进行冲击碾压，会造成孔隙水压力持续升高，超孔隙水压力来不及消散，使得冲击碾压无法加固地基。因此，控制冲击碾压的间隔时间，使得地基中的超孔隙水压力有足够的时间消散就成了冲击碾压处理地基的关键。通过监测孔隙水压力的变化来控制冲击碾压施工参数是现场开展冲击碾压试验段的关键。通过现场试验段发现，孔隙水压力和地下水位同步变化趋势明显，因此，可通过监测地下水位管中水位的变化来控制冲击碾压的间隔时间。采用冲击压路机对粉细砂地基进行冲击碾压，会使地下水位上升。当进行第一轮(每一轮包含的冲击碾压遍数不尽相同)过程中，监测到局部地下水位已经浸入或者很可能浸入碎石土垫层中时，应立即停止冲击碾压施工，以便地基土中的超孔隙水压力有足够的时间消散。在超孔隙水压力消散的时间里，每隔一段时间(如每隔2小时)对地下水位进行监测，当监测发现在一段时间内(如2小时内)地下水位没有变动，则开始第二轮冲击碾压。冲击碾压过程中随时监测地下水位变化，以局部地下水位浸入或者很可能浸入碎石土垫层作为冲击碾压停止的标志，以地下水位在一段时间内(如2小时内)没有变化作为下一轮冲击碾压开始的标志。
[0033]以第(n+1)轮冲击碾压过程中地下水位上升高度不再随冲击碾压遍数的增加而变化或者第η轮冲击碾压导致的地下水位上升高度Hn和第(n+1)轮冲击碾压导致的地下水位上升高度Hn+1相差不大作为冲击碾压处理地基结束的标志。如此控制冲击碾压的暂停时间、开始时间便可有效提高地基土强度。
[0034]实施例
[0035]在对原地基进行冲碾以前，首先在地基四周设置四根地下水位管，四根水位管的标号分别为K21+620左侧、K21+620右侧、K21+680左侧、K21+680右侧。滨海地区的地下水位通常在Im左右，因此，地下水位管深度超过地下水位高度即可，通常地下水位管埋深达2m即可。在清表后的地基上铺筑碎石土垫层，作为冲击压路机的施工作业面。实施的关键:采用冲击压路机对地基进行冲击碾压，冲击碾压过程中通过地下水位的变化来实现控制冲碾间歇时间的目的。冲击碾压过程中随时监测地下水位的变化，以局部地下水位浸入或者很可能浸入碎石土垫层作为冲击碾压停止的标志，以地下水位在一段时间内(如2小时内)没有变化作为下一轮冲击碾压开始的标志，如此控制冲击碾压数轮(每轮冲击碾压包含不同次数的冲击碾压施工)即可满足地基处理的要求。如冲碾开始前，测得整个场地的地下水位平均标高为-108cm (以碎石土垫层表面为标准，无特殊说明则标高均为四根水位管的平均值，下同)。先采用冲击压路机对整个场地进行第一轮冲击碾压，在冲击碾压的同时观测地下水位标高，当观测到K21+620左侧地下水位管中的水位标高达到38cm，则立即停止冲击碾压，给与超孔隙水压力足够的时间消散，因为此时局部地下水位已经浸入到碎石土垫层中。之后，每隔一段时间(如每隔2小时)观测地下水位，当连续两次观测到的地下水位没有变动时(如连续两次观测发现地下水位标高均为87cm)，则开始对地基进行第二轮冲击碾压。在冲击碾压的同时观测地下水位标高，当观测到K21+620左侧地下水位管中的水位标高达到44cm，则立即停止冲击碾压，给与超孔隙水压力足够的时间消散，因为此时若继续冲击碾压会导致局部地下水位浸入到碎石土垫层中。之后，每隔一段时间(如每隔2小时)观测地下水位，当连续两次观测到的地下水位没有变动时(如连续两次观测发现地下水位标高均为98cm)，则开始对地基进行第三轮冲击碾压。第三轮冲击碾压过程中，观测到地下水位标高上升至78cm后，地下水位不再随冲击碾压遍数的增加而变化，则冲击碾压处理地基结束。此时，经监测和计算发现，第一轮冲击碾压使地下水位从108cm上升到65cm，地下水位上升高度达43cm ;第二轮冲击碾压使地下水位从87cm上升到63cm,地下水位上升高度达24cm ;第三轮冲击碾压使地下水位从98cm上升到78cm,地下水位上升高度达20cm ;每轮冲击碾压导致的地下水位上升高度越来越小，且第二轮和第三轮冲击碾压引起的地下水位上升高度相差不大，这说明地基已经逐渐固结，该地基的冲击碾压施工结束。
[0036]此外，通过图2-3中各测点冲碾孔隙水压力变化示意图与图1中各测点冲碾前后的地下水位变化曲线比较可以发现，孔隙水压力和地下水位同步变化趋势明显，因此，可通过监测地下水位管中水位的变化来控制冲击碾压的间隔时间。
[0037]综上所述，本实用新型所提供的基于地下水变位的地基处理结构，可有效监测施工中地下水位的变化情况，可较好地实现冲击碾压大规模处理滨海地基施工的质量控制。
[0038]综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0039]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种基于地下水变位的地基处理结构，其特征在于，包括地基土(I)本体，所述地基土( I)本体上铺筑碎石土垫层(2 )，所述碎石土垫层(2 )上设有冲击压路装置(4 )，所述地基土(I)中还设有竖直的地下水位管(3)，所述地下水位管(3)向上延伸，并贯穿碎石土垫层(2),所述地下水位管(3)为中空结构且两端开口。
2.如权利要求1所述的一种基于地下水变位的地基处理结构，其特征在于，所述碎石土垫层(2)的深度为0.3-0.5m。
3.如权利要求1所述的一种基于地下水变位的地基处理结构，其特征在于，所述地基土(I)中地下水位管(3)的深度为1.8-2.2m。
4.如权利要求3所述的一种基于地下水变位的地基处理结构，其特征在于，所述地下水位管(3 )的上端伸出碎石土垫层(2 )，下端位于地下水水位以下。
5.如权利要求1所述的一种基于地下水变位的地基处理结构，其特征在于，所述地下水位管(3)的数量为两根以上。
6.如权利要求5所述的一种基于地下水变位的地基处理结构，其特征在于，所述地下水位管(3)均匀分布于地基处理结构的边缘部分。
【文档编号】E02D1/00GK203795407SQ201420154279
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】吕奋, 李利, 资西阳, 黄贤顺, 韩善剑, 葛浩宾 申请人:海南省公路勘察设计院