环境友好型深厚软土浅层地基处理方法及其加固装置

摘要

本发明提供了一种环境友好型深厚软土浅层地基处理方法，在PVC主管中通过真空泵抽真空，通过塑料排水板向地基土内传递负压排出土颗粒间的孔隙水,初次提高软土承载力；之后通过环保轻质材料桩形成竖向加筋的轻质硬壳层。加固装置包括一排PVC主管、多列PVC副管、多个塑料排水板以及真空泵，PVC主管一端与真空泵连接，另一端封闭；PVC副管一端与PVC主管连通，另一端封闭；PVC副管的侧壁开设一道6~8mm宽的槽口，塑料排水板一端插入槽口内，且槽口及塑料排水板与槽口的连接处用塑料膜或胶带缠绕并密封，塑料排水板的另一端插设在软土或超软土地基内。本发明的有益效果：通过塑料排水板与环保轻质材料桩共同作用形成轻质硬壳层，不破坏地基周边环境，工程造价低。

说明书

技术领域

本发明属于土木工程建设中深厚软土浅层加固处理领域，具体涉及一种环境友好型深厚软土浅层地基处理方法及其加固装置。

背景技术

软土一般是指在静水和缓慢流水环境中沉积， 以黏粒为主并伴有微生物作用的近代沉积物。其呈软塑到流塑状态，外观是以灰色为主的细土粒，如淤泥和淤泥质土、泥炭土和沼泽土，以及其他高压缩性饱和黏性土、粉土等。其中淤泥和淤泥质土是软土的主要类型。

在内陆江湖、沼泽、海洋沿岸存在着大量厚度大于20米以上的软土或超软土，在修筑公路、铁路、港口等建筑物时，须对软土或超软土地基进行处理，软土地基处理的目的就是对建筑物或设备的基础下的受力层进行提高其强度和稳定性的强化处理，以改善或加固地基的天然状态，保证地基承重时的稳定性要求与确保地基变形不超过规范规定的允许值。

针对深厚软土或超软土，传统的地基处理方式往往采用水泥为固化材料，通过深层搅拌、旋喷或粉喷型拌和的半刚性或柔性桩基础进行加固，以改善或加固地基的天然状态，使之符合工程要求的技术措施，其工程造价较高，且破坏了区域地层内的地下水路通道，影响地基周边的生态环境。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述不足，提供一种环境友好型深厚软土浅层地基处理方法及其加固装置，不破坏地基加固周边的地质环境，工程造价低。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

环境友好型深厚软土浅层地基处理方法，包括以下步骤：

1）在待加固软土或超软土地基的施工段地表面通过插板机施打插设多个塑料排水板；

2）沿待加固软土或超软土地基的施工段的横向和纵向分别铺放一排PVC主管和多列PVC副管，PVC主管的一端与真空泵连接，另一端封闭；PVC副管的一端通过三通接头与PVC主管连通，另一端封闭；PVC副管的侧壁沿长度方向开设一道6~8mm宽的槽口，将步骤1）中插设的塑料排水板的上端头插入PVC副管侧壁的槽口内，用塑料膜或胶带沿PVC副管长度方向缠绕密封槽口及塑料排水板与PVC副管的槽口的连接处；

3）检查每个塑料排水板的接头，将塑料排水板伸出施工段地表面及与PVC副管连接的外露部分用密实土覆盖；

4）开启真空泵通过PVC主管依次向PVC副管抽真空，与PVC副管连接的塑料排水板向地基土内传递负压，排出土颗粒间的孔隙水，初次提高软土或超软土地基承载力；

5）当真空泵抽排水3~20天后，软土或超软土地基承载力达到60kpa以上，停止真空泵抽排水，采用打桩机施打基桩，形成竖向加筋的硬壳层；

6）再经过28天龄期后进行静载试验，若软土或超软土地基承载力满足要求，加固完毕；若承载力达不到要求，重复步骤4）中开启真空泵通过PVC主管依次向PVC副管抽真空，向地基土内传递负压进一步密实土体，直至地基承载力满足要求，再停止抽真空；

7）最后，将施工段地表面整平碾压直至表层密实度≥0.9，交工验收。

按上述方案，所述塑料排水板由圆锥突台（或中空圆柱形多孔）的塑胶底板和顶面组成，塑胶底板由高抗冲聚苯乙烯（HIPS）或者聚乙烯的材料制成，顶面胶接一层可以阻止泥土微粒通过的过滤土工布。

按上述方案，所述步骤1）中，塑料排水板的长度超出打桩机施打的基桩的长度，塑料排水板的上端头超出施工段地表面的长度20～40cm。

按上述方案，所述步骤5）中，打桩机施打的基桩采用环保轻质材料桩，与塑料排水板共同作用形成轻质硬壳层，所述环保轻质材料桩的材料由下述三种原料混合组成：①生石灰，②水泥或废石膏或硫酸钠粉末，③粉煤灰或炉渣或矿渣，④陶粒砂或风积沙；各原料所占重量份数为：①生石灰1～8份，②水泥1～3份或废石膏0.01～2份或硫酸钠粉末0.01～1份，③粉煤灰或炉渣或矿渣按任意配比共2～9份。

按上述方案，所述步骤5）中，打桩机施打的基桩采用环保轻质材料桩，与塑料排水板共同作用形成轻质硬壳层，所述环保轻质材料桩的材料由下述四种原料混合组成：①生石灰，②水泥或废石膏或硫酸钠粉末，③粉煤灰或炉渣或矿渣，④陶粒砂或风积沙；各原料所占重量份数为：①生石灰1～8份，②水泥1～3份或废石膏0.01～2份或硫酸钠粉末0.01～1份，③粉煤灰或炉渣或矿渣按任意配比共2～9份，④陶粒砂或风积沙按任意配比共1～6份。

按上述方案，所述轻质硬壳层的厚度为3~12m。

本发明还提供了一种环境友好型深厚软土浅层地基加固装置，包括一排PVC主管、多列PVC副管、多个塑料排水板以及真空泵，所述PVC主管的一端与真空泵连接，另一端封闭；PVC副管的一端通过三通接头与PVC主管连通，另一端封闭；PVC副管的侧壁沿长度方向开设一道6~8mm宽的槽口，所述塑料排水板的一端插入PVC副管侧壁的槽口内，且槽口及塑料排水板与PVC副管的槽口的连接处用塑料膜或胶带沿PVC副管长度方向缠绕并密封。

按上述方案，所述塑料排水板由圆锥突台或中空圆柱形多孔的塑胶底板和顶面组成，塑胶底板由高抗冲聚苯乙烯（HIPS）或者聚乙烯的材料制成，顶面胶接一层可以阻止泥土微粒通过的过滤土工布。

按上述方案，所述塑料排水板的长度为4~13m。

本发明在软土或超软土地基上施工12 m以下塑料排水板，并将塑料排水板的上端头塞放入PVC副管侧壁的槽口中，在PVC主管中通过真空泵抽真空，通过塑料排水板向地基土内传递负压，以此排出土颗粒间的孔隙水,达到初次提高软土承载力的目的；之后，通过振夯法施工环保轻质材料桩以达到挤密、轻质胶结材料的置换、物理吸水和化学固结以及柔性或半刚性桩体的共同作用机理，来改善软土浅层（一般3～12m）的状态，形成竖向加筋的轻质硬壳体层，该硬壳层具有承载、抗沉降、抗滑移变形及地震时抗液化的效果。

本发明方法处理地基确保地基土在承力状态下满足承载力和变形要求的原理是：处理地基得到的轻质硬壳层中具有塑料排水板达到竖向加筋的作用，可加强土体抗剪抗滑移的能力，硬壳层的处理技术参数可根据构筑物底部的承载力要求，布置环保轻质材料桩的桩长、桩径、桩间距，达到改变处理硬壳层内的内摩擦角Ф和粘聚力C，以便构筑物的荷载或其它荷载的附加应力能消散在承载的硬壳层内。

本发明具有以下有益效果：通过塑料排水板、PVC副管、PVC主管和真空泵的配合，并组合环保轻质材料桩的共同作用，实现软土或超软土地基的排水加固、挤土密实、轻质材料置换、化学固结、桩基承力及真空负压挤密等软土处理的功能，工程造价低，社会效益高；同时经处理后的硬壳层内含有大量变废为宝的轻质材料，其容重与地基土没处理前相当或稍轻，这样也不会对没加固处理的下卧层软土产生附加应力，不破坏地基加固周边的地质环境。

附图说明

图1是本发明地基加固装置的结构示意图。

图2是图1中塑料排水板与PVC副管配合连接的结构示意图。

图3是本发明环境友好型深厚软土浅层地基加固处理的结构示意图。

图4是本发明环境友好型深厚软土浅层地基处理方法的工艺流程图。

图中：1-PVC主管，2-PVC副管，3-塑料排水板，4-真空泵，5-三通接头，6-槽口，7-施工段地表面，8-环保轻质材料桩。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做进一步详细的说明。

参照图1~图2所示，本发明所述的环境友好型深厚软土浅层地基加固装置，包括一排PVC主管1、多列PVC副管2、多个塑料排水板3以及真空泵4，所述PVC主管1的一端与真空泵4连接，另一端封闭；PVC副管2的一端通过三通接头5与PVC主管1连通，另一端封闭；PVC副管2的侧壁沿长度方向开设一道6~8mm宽的槽口6，所述塑料排水板3的一端插入PVC副管2侧壁的槽口6内，且槽口6及塑料排水板3与PVC副管2的槽口6的连接处用塑料膜或胶带沿PVC副管2长度方向缠绕并密封。

所述塑料排水板3由圆锥突台或中空圆柱形多孔的塑胶底板和顶面组成，塑胶底板由高抗冲聚苯乙烯（HIPS）或者聚乙烯的材料制成，顶面胶接一层可以阻止泥土微粒通过的过滤土工布，从而避免排水通道阻塞，使孔道排水顺畅。

所述塑料排水板3的长度为4~13 m。

参照图3~图4所示，工作时，采用上述环境友好型深厚软土浅层地基加固装置进行浅层地基处理的方法，包括以下步骤：

1）在待加固软土或超软土地基的施工段地表面7通过插板机施打插设多个塑料排水板3；

2）沿待加固软土或超软土地基的施工段的横向和纵向分别铺放一排PVC主管1和多列PVC副管2，PVC主管1的一端与真空泵4连接，另一端封闭；PVC副管2的一端通过三通接头5与PVC主管1连通，另一端封闭；PVC副管2的侧壁沿长度方向开设一道6~8mm宽的槽口6，将步骤1）中插设的塑料排水板3的上端头插入PVC副管2侧壁的槽口6内，用塑料膜或胶带沿PVC副管2长度方向缠绕密封槽口6及塑料排水板3与PVC副管2的槽口6的连接处；

3）检查每个塑料排水板3的接头，将塑料排水板3伸出施工段地表面7与PVC副管2连接的外露部分用密实土覆盖；

4）开启真空泵4通过PVC主管1依次向PVC副管2抽真空，与PVC副管2连接的塑料排水板3向地基土内传递负压，排出土颗粒间的孔隙水，初次提高软土或超软土地基承载力；

5）当真空泵4抽排水3~20天后，软土或超软土地基承载力达到60kpa以上，停止真空泵4抽排水，采用打桩机施打环保轻质材料桩8，形成竖向加筋的轻质硬壳层；

6）再经过28天龄期后进行静载试验，若软土或超软土地基承载力满足要求，加固完毕；若承载力达不到要求，重复步骤4）中开启真空泵4通过PVC主管1依次向PVC副管2抽真空，向地基土内传递负压进一步密实土体，直至地基承载力满足要求，再停止抽真空；

7）最后，将施工段地表面7整平碾压直至表层密实度≥0.9，交工验收。

塑料排水板3的长度超出环保轻质材料桩8的长度，塑料排水板3的上端头超出施工段地表面7的长度20～40cm。

实施例1：所述步骤5）中，打桩机施打的基桩采用环保轻质材料桩8，与塑料排水板3共同作用形成轻质硬壳层，所述环保轻质材料桩8的材料由下述三种原料混合组成：①生石灰，②水泥或废石膏或硫酸钠粉末，③粉煤灰或炉渣或矿渣，④陶粒砂或风积沙；各原料所占重量份数为：①生石灰1～8份，②水泥1～3份或废石膏0.01～2份或硫酸钠粉末0.01～1份，③粉煤灰或炉渣或矿渣按任意配比共2～9份，按照上述重量比例，该环保轻质材料桩8的材料轻质、可遇水反应并能固化。

实施例2：相对实施例1，其他不变，仅在所述步骤5）中，打桩机施打的基桩采用环保轻质材料桩8，与塑料排水板3共同作用形成轻质硬壳层，所述环保轻质材料桩8的材料由下述四种原料混合组成：①生石灰，②水泥或废石膏或硫酸钠粉末，③粉煤灰或炉渣或矿渣，④陶粒砂或风积沙；各原料所占重量份数为：①生石灰1～8份，②水泥1～3份或废石膏0.01～2份或硫酸钠粉末0.01～1份，③粉煤灰或炉渣或矿渣按任意配比共2～9份，④陶粒砂或风积沙按任意配比共1～6份，按照上述重量比例，该环保轻质材料桩8的材料轻质、可遇水反应并能固化。

本发明在软土或超软土地基上施工12 m以下塑料排水板3，并将塑料排水板3的上端头塞放入PVC副管2侧壁的槽口6中，在PVC主管1中通过真空泵4抽真空，通过塑料排水板3向地基土内传递负压，以此排出土颗粒间的孔隙水并密实土颗粒间的孔隙,达到初次提高软土承载力的目的；之后，通过振夯法施工环保轻质材料桩8以达到挤密、轻质胶结材料的置换、物理吸水和化学固结以及柔性或半刚性桩体的共同作用机理，改善软土浅层（一般3～12m）的状态，形成竖向加筋的轻质硬壳体层，该轻质硬壳体层具有承载、抗沉降、抗滑移变形及地震时抗液化的效果。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此采用与本例相同或相近方法，或依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。