一种用于吹填软粘土加固处理的排水固结方法

摘要

一种用于吹填软粘土加固处理的排水固结方法，包括：对施工基坑地进行作业区域划分；在作业区域边缘竖立排水幕墙和集水井；向作业区域内吹填软质粘土；水平铺设的柔性排水板；再吹填软质粘土和铺设的柔性排水板，直至指定高程；在排水幕墙顶部设置砂垫层埋设真空管网，连接真空射流泵，然后铺设密封薄膜封闭；最后开启真空射流泵抽真空，至指定结束条件终止。本发明利用分层吹填软质粘土逐步抬高，及分层布置水平排水板的特点，利用吹填软土的自重应力即进行排水，大大降低了能耗，施工期也成为有效排水期，加快了土体结构性的形成，缩短了总体工期，节省大量材料，并可防止浅层及排水板周围的致密层形成，保证土体结构性良好，提高土体排水能力。

说明书

技术领域

本发明涉及一种对粘土进行加固处理的方法，特别是一种利用自重应力和真空负压作为加快排水动力的用于吹填软粘土加固处理的排水固结方法。 

背景技术

现有技术中对吹填软土的排水固结处理方式，一般包括用塑料排水板作为竖向排水通道、顶部填料堆载和施加真空作为排水的动力。在缺沙地区，针对吹填软土发明了无沙垫层真空直排堆载预压排水固结方法，目前较为流行。这些方法经过几十年的应用实践，在工艺、设备、材料等方面有了诸多改进。堆载预压法主要是利用顶部上方施加的额外荷载来驱动土体的排水固结，使上部填土附加应力在地基产生超静孔隙压力，真空预压利用真空设备产生的负压引起排水，通过竖向排水体排水，真空负压联合堆载两者兼而有之。吹填软土在真空负压或堆载联合作用下，处理层内地基土水沿大体着水平方向向排水体运动，再经排水板垂直向上抽出地基，从而降低了地基土内的含水量，提高地基的固结强度。 

但是，上述传统的排水固结处理方式针对吹填高含水率（＞80％）、高塑性指数（＞20）重塑类软粘土的吹填地基时，由于其结构性差、粘粒含量高、含水率高、压缩性高、强度低、渗透性低等特点，很难进行堆载，真空预压还存在排水固结效果差强人意，处理时间很长，且很不均匀、地基强度可靠度低等等问题。因此，如与此类重塑类软粘土的吹填地基时，一般先对吹填土晾晒半年甚至几年时间再进行处理效果较好。另外，根据工程的实践情况，在对新近吹填类软粘土进行直排真空加载过程中，经常在土表层和围绕排水板形成20～30cm厚度的致密层和土柱隆起，导致排水隔断，致密层之外排水和真空传递较正常土体更加困难，其结果实际只加固了排水板为中心的一小部分地基土，其他部分基本没有得到加固效果。同时由于对高含水量软土抽真空集中在面层或排水板上部，地基变形导致排水板弯折扭曲、排水板周边形成致密层阻隔、充盈较多水体等，导致真空向深度下和排水板周边传递效果很差，再由于排水板周边形成的土柱阻隔，浅层1m以下和以排水板为中心半径20cm以往的土体处理效果很难到达理论效果，耗能高，效率低。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种用于吹填软粘土加固处理的排水固结方法。 

本发明采用了下列技术方案解决了其技术问题：一种用于吹填软粘土加固处理的排水固结方法，其特征在于包括如下步骤： 

（1）对施工基坑地进行作业区域的划分，每作业区域的两侧宽度≤125m； 

（2）在作业区域的边缘侧面由下向上逐层建筑竖立的排水幕墙和集水井，该排水幕墙和集水井每层的高度为每层吹填面以上0.5～1m，该集水井与排水幕墙相联通，集水井内安装潜水泵，并将出水管引出； 

（3）向作业区域内吹填软质粘土，吹填厚度控制在0.8～1.5m内；

（4）在达到厚度的作业区域内的吹填软质粘土层上水平铺设的柔性排水板，该柔性排水板两端插入排水幕墙内并与排水幕墙相联通； 

（5）重复（2）（3）（4）步骤，直至吹填软质粘土至指定高程，然后在最上一层柔性排水板上堆载0.4～0.45m的浅表层填土或吹填淤泥，其中，当吹填软质粘土层2m之后潜水泵可开启抽水； 

（6）吹填完成后，在排水幕墙顶部设置砂垫层，在该砂垫层中埋设真空管网，并连接真空射流泵，然后铺设密封薄膜封闭； 

（7）检查排水幕墙和集水井无泄漏后，开启真空射流泵抽真空，至指定结束条件终止。 

本发明与现有技术中用塑料排水板作为竖向排水通道，顶部填料堆载和施加真空作为排水动力的对吹填软土进行排水固结处理方式相比较，具有突出的技术效果： 

1、本发明利用分层吹填软质粘土逐步抬高，以及分层布置水平排水板的特点，一边施工一边利用吹填软土的自重应力即进行排水，大大降低了能耗，施工期也成为地基处理的有效排水期，加快了土体结构性的形成，较传统总体工期短； 

2、不必在全作业区域表层设置密封膜及排水垫层，仅需在作业区域设置排水幕墙，使用的细砂或沙砾材料约全区面覆盖的砂垫层的20%以内，可节省大量材料和施工工期； 

3、仅在排水幕墙上方布置密封设施和实施抽真空，抽真空区域很小，利于管理和控制，能耗低；

4、无需专业设备铺设排水板，仅用人工就可以铺放； 

5、排水期间，排水板随地基沉降，可有效防止传统竖向打设排水板在地基沉降后发生弯折、井阻上升等排水板性能严重下降的不利变化，避免了竖向排水板打设时的涂抹效应，进一步保障排水板的性能； 

6、利用吹填软土的自重排水，可防止浅层及排水板周围的致密层形成，保证土体结构性良好，提高土体排水能力； 

7、由于土层越厚自重越大，排水动力就越大，排水效果越明显，可解决常规真空预压法深层土处理效果不理想的问题； 

8、相对传统竖向排水板方法地基中无加筋效应，本发明中排水板水平放置，对填土层起到了良好的加筋作用，可有效提高土体的承载力, 因随地基基本水平沉降，理论上无弯折变化，如需二次处理，无需重新打设排水板； 

9、可与现有的其他加快排水的方法灵活组合，如可在上部联合加载等。 

附图说明

图1为本发明作业区域的结构示意图。 

图2为本发明作业区域的俯视剖面图。 

图3为本发明作业区域的立体结构示意图。 

图4为本发明作业区域局部剖视图。 

图5为本发明另一实施例作业区域的立体结构剖面图。 

图中各序号分别表示为： 

1—柔性排水板；2—排水幕墙；3—集水井；4—真空射流泵；5—软质粘土；6—浅表层填土；7—砂垫层；8—真空管网；9—密封薄膜。 

具体实施方式

以下结合实施例以及附图对本发明作进一步的描述。

参照图1、图2、图3和图4，本发明适合对以新近吹填或填土的重塑性超软土（含水率＞80％、塑性指数＞20的软粘性土）为主的地基进行排水固结处理，其主要包括如下步骤： 

（1）对施工基坑地进行作业区域的划分，每作业区域的两侧宽度≤125m； 

（2）在作业区域的边缘侧面由下向上逐层建筑竖立的排水幕墙2和集水井3，该排水幕墙2和集水井3每层的高度为每层吹填面以上0.5～1m，该集水井3与排水幕墙2相联通，集水井3内安装潜水泵并将出水管引出（图中未画出）； 

（3）向作业区域内吹填软质粘土5，吹填厚度控制在0.8～1.5m内； 

（4）在达到厚度的作业区域内的吹填软质粘土层上水平铺设的柔性排水板1，该柔性排水板1两端插入排水幕墙2内并与排水幕墙2相联通； 

（5）重复（2）（3）（4）步骤，直至吹填软质粘土5至指定高程，然后在最上一层柔性排水板1上堆载0.4～0.45m的浅表层填土6或吹填淤泥，其中，当吹填软质粘土层2m之后潜水泵可开启抽水； 

（6）吹填完成后，在排水幕墙2顶部设置砂垫层7，在该砂垫层7中埋设真空管网8，并连接真空射流泵4，然后铺设密封薄膜9封闭； 

（7）检查排水幕墙2和集水井3无泄漏后，开启真空射流泵4抽真空，至指定结束条件终止。 

本发明所述的排水幕墙2用通水性好的细砂或沙砾类粗颗粒构成，该排水幕墙2最小宽度为0.5m，可以视排水幕墙2的高度而作适当调整。 

本发明所述的柔性排水板1在同层中每根间距为0.8～1.5m。柔性排水板1可选用常规地基处理用排水板，其型号为：SPB-B，SPB-C，SPB-D，或者选用大通量的排水带以及小排水板。 

本发明所述的集水井3根据排水量的计算在排水幕墙2中均匀布置，且集水井3底高低于排水幕墙2底高。 

本发明所述的真空射流泵4在真空管网8中根据施工进度要求以及吹填土的含水量基本均匀布置，并以作业区域内每800～1000平方米放置一台的数量设置为宜。 

本发明所述的排水幕墙2和集水井3，设置在作业区域边缘的两个相向侧面或者四周侧面。 

当所述的排水幕墙2在作业区域边缘的两个相向侧面布置时，上、下两层相邻的柔性排水板1为平行布置。

为了增加排水效果，在作业区域边角也可斜向增加布置柔性排水板1。 

参照图5，本发明的另一实施例，当所述的排水幕墙2在作业区域边缘的四周侧面布置时，上、下两层相邻的柔性排水板1可以平行布置，或者参照图5中上、下两层相邻的柔性排水板1为交错布置。 

本发明所述的排水幕墙2及集水井3上部密封方式参照常规真空预压的密封方法进行。 

本发明排水时一般分两个阶段施行。第一阶段依靠吹填淤泥期间的自重应力排水并由集水井内潜水泵抽出，第二阶段布置启用真空射流泵，进行抽真空强排水，此时潜水泵也需根据观测情况适时开启抽水，降低排水幕墙内水位。 

本发明利用土体自重应力和真空负压驱动加快地基土排水固结，在处理层内地基土的水的运动路线基本是竖向朝水平铺设的排水板运动，再经排水板水平运输至排水幕墙后向上抽出，从而降低地基土的含水量，提高地基的强度。